Características geométricas del timón

Desde el punto de vista hidrodinámico se toman en cuenta ciertas dimensiones como lo son: la altura, longitud y el espesor máximo, la forma que presenta el timón se aproxima a la rectangular, pero también ha de tomar la forma de un trapecio con apéndices, ligeras curvaturas que se adopten en la bovedilla.

Cabe destacar otras características de gran relevancia como lo son: la mecha, el plato de acoplamiento, los pinzones, brazos del timón que afectan a la resistencia mecánica:

Características que se emplean para el cálculo del timón

Área de la pala……………………………………………………………...S Longitud del timón o cuerda………………………………………….……..b

Relación de aspecto o alargamiento………………………………………....bc

Espesor máximo……………………………………………………………..e

Relación de espesor.........................................................................................ec

Relación de compensación…………………………………………………..hc

Distancia del eje de la mecha al borde de proa……………………………...h

Si h=0 entonces se dice que el timón es sin compensación

La compensación del timón es una posibilidad muy interesante para reducir el momento (Nd) de la fuerza normal respecto a la mecha ya que disminuirá la distancia (d)del centro de presión del eje de la mecha; con esta diminución de la distancia l amecha trabajará menos y la potencia para mover el timón también será menor.

Cinemática y dinámica del movimiento evolutivo del buque

El avance de un buque en línea recta con el timón a la vía, los filetes son líquidos en general son simétricos con respecto al plano diametral y la resultante de las presiones hidrodinámicas es una fuerza actuando sobre el mismo plano, tanto varíe la posición del timón la simetría de los filetes líquidos y la distribución de presiones se altera.

La alteración en el equilibrio de las fuerzas es debida a una nueva fuerza la cual tienes en su punto de aplicación, cerca del eje del timón y casi perpendicular a su plano.

La nueva fuerza producirá una serie de efectos de escora, cabeceo, balance y trimado y los giros de guiñada con respecto a un eje vertical que pasa por el centro de gravedad.

Las fuerzas que actúan sobre el plano del movimiento de giro y que el timón está colocado a popa de buque y con el plano diametral.

Supongamos que un buque avanza en línea recta y repentinamente mueve el timón a aun ángulo determinado. Se origina entonces un nuevo movimiento compuesto de:

Movimiento de traslación del centro de gravedad del buque. Movimiento de rotación con respecto al centro de gravedad

La trayectoria del centro de gravedad es en forma S en su fase inicial hasta convertirse en una espiral y finalmente en un círculo.

Tipos de timones

En buques mayores de 25m se utilizan perfiles currentiformes de tipo simétrico a efectos de obtener con la mínima resistencia a sus movimiento a través del fluido, el máximo efecto del empuje lateral, que es la función primordial del timón.

Se pueden identificar de forma general tres tipos de timones:

I. Aquellos en que toda la superficie es móvil. II. Aquellos que tienen accesorios fijos o móviles, que influyen en la función de la

superficie móvil principal.III. Otros dispositivos para el gobierno del buque.

Tipos de timones

Superficie Móvil

Por susititución del eje de giro

Timones compensados

Timones No compensados

Timones Semi- compensados

Sistema de fijación al buque

Timón con pinzones

Timón con dos Pinzotes

Timón Simplex

Timón sin pinzote

intermedio

Timón suspendido

Timón semi suspendido

Accesorios Fijos o móviles

Estructura fija a proa del timón

Alerón en el extremo

Otros Dispositivos para

el gobierno

Timones- Toberas

Dispositivos para el moviento

lateral del buque

Timón Kitchen

Hélice Voith Schnaider

Al moverse el plano del timón en el fluido, formando con la dirección del movimiento un cierto ángulo, se originan unas fuerzas en la pala y por tanto un momento de giro. Este momento de giro es el que ha de compensar con un momento de torsión aplicado en la mecha. Es evidente que a medida que el eje de giro esté más próximo a la resultante de las fuerzas hidrodinámicas aplicadas a la pala, más pequeño será el momento torsor par mover el timón. Como la posición de esta resultante varía según sea el ángulo del giro del timón, de aquí que no se puede obtener una compensación muy grande y con ello un par torsor pequeño ya que al colocar el eje de giro demasiado a popa, en ciertas posiciones se obtendrían equilibrios inestables, lo que hará difícil el manejo del timón y produciría ciertas vibraciones é incluso como hemos dicho anteriormente se podría producir la falta de gobierno del buque si se producen averían en una posición determinada.

Timón con pinzotes: Es esencial la alineación de los casquillos situados en el codaste de la mecha del timón. Puede observarse que es un timón no compensado y por tanto, no es útil para barcos grandes y se usa generalmente para timones de chapa sencilla; sencilla normalmente consta de una plancha fija a la madre del timón (mecha del timón) mediante brazos que abracan madre y plancha.

En el codaste se disponen unas hembras para fijación de los pinzotes del timón.

Timón con dos pinzotes: Este tipo es una variante del anterior, buscando una pequeña compensación con el relleno de la parte intermedia reforzado adecuadamente por la supresión del apoyo intermedio.

Timón simplex: Es el más usado en los buques de cierto tamaño; la pieza P es fija al buque y sirve de eje de giro, para lo cual lleva luchaderos correspondiente. Es un timón de gran rigidez y de fácil montaje, aunque su precio es algo mayor.

Timón sin pinzote intermedio: Es de tipo compensado, se usa para embarcaciones pequeñas, debido a la flexión a que se encuentra sometido, al haber suprimido todos los payos intermedios.

Timón suspendido: Es un timón compensado que se usa cuando la disposición del codaste no permite colocar ningún apoyo. Estos timones son muy eficientes, pero tienen la desventaja que de que la mecha tiene que tener mucha sección, ya que experimentan sus esfuerzos de flexión y torsión; las averías son, en general más graves que en otros tipos.

Timón semi-suspendido: Es el caso de obtener un poco más de superficie de la pala y una pequeña compensación que no se puede conseguir de otra forma. Es muy empleado en los buques con popa de crucero, tiene la ventaja de la profundidad de la compensación y que tiene normalmente un buen apoyo en la superestructura del casco.

Timones con una estructura fija: Las fuerzas y momentos actuando sobre el timón, así como las fuerzas y momentos actuando sobre el buque debido al giro del timón, serán diferentes a la que se produciría si no tuviese la parte fija. Un timón de este tipo, generalmente produce una fuerza control mayor en marcha avante.

Timones con un alerón en el extremo: Este dispositivo aumenta la capacidad de maniobra a velocidades normales y en marcha avante; no sólo cambia la fuerza normal por variación del ángulo de giro del perfil,

sino también por variación de la curva del perfil y la fuerza máxima se obtiene cuando el alerón forma un ángulo entre 30 y 40 grados con el cuerpo principal del timón. Su influencia en la marcha atrás es despreciable, pero en marcha avante es grande, por lo que se utiliza sólo cuando hay limitación de espacio para alojar el timón y no tiene importancia la marcha atrás.