Timón

Rudder de barco moderno (el largo rectángulo rojo detrás de la hélice)

RMS El timón olímpico se volvió

Un timón es una superficie de control principal que se utiliza para dirigir un barco, bote, submarino, aerodeslizador, avión u otro vehículo que se mueve a través de un medio fluido (generalmente aire o agua). En un avión, el timón se usa principalmente para contrarrestar la guiñada adversa y el factor p y no es el control principal que se usa para girar el avión. Un timón funciona redirigiendo el fluido más allá del casco o fuselaje, impartiendo así un movimiento de giro o guiñada a la nave. En su forma básica, un timón es una superficie plana o una lámina de material unida con bisagras a la popa, la cola o la popa de la embarcación. A menudo, los timones tienen una forma que minimiza la resistencia hidrodinámica o aerodinámica. En una embarcación simple, se puede unir un timón, esencialmente, un palo o pértiga que actúa como un brazo de palanca, a la parte superior del timón para permitir que un timonel lo gire. En embarcaciones más grandes, se pueden usar cables, varillas de empuje o sistemas hidráulicos para unir los timones a los volantes. En un avión típico, el timón es operado por pedales a través de conexiones mecánicas o hidráulicas.

Historia del timón

Por lo general, un timón es "parte del aparato de dirección de un bote o embarcación que se sujeta fuera del casco", lo que denota todos los diferentes tipos de remos, remos y timones. Más específicamente, el mecanismo de gobierno de los barcos antiguos se puede clasificar en timones laterales y timones montados en la popa, según su ubicación en el barco. Un tercer término, remo de dirección, puede denotar ambos tipos. En un contexto mediterráneo, los timones laterales se denominan más específicamente cuartos de timón, ya que el último término designa más exactamente el lugar donde se montó el timón. Los timones montados en popa están suspendidos uniformemente en la parte trasera del barco en una posición central.

Aunque algunos clasifican un remo de dirección como un timón, otros argumentan que el remo de dirección utilizado en el antiguo Egipto y Roma no era un verdadero timón y definen solo el timón montado en la popa utilizado en la antigua dinastía Han en China como un verdadero timón. El remo de dirección tiene la capacidad de interferir con el manejo de las velas (lo que limita cualquier potencial para viajes largos en alta mar), mientras que era más adecuado para embarcaciones pequeñas en transporte estrecho y de aguas rápidas; el timón no perturbaba el manejo de las velas, su timonel requería menos energía para operarlo, era más adecuado para embarcaciones más grandes en viajes oceánicos y apareció por primera vez en la antigua China durante el siglo I d.C. Con respecto al uso de los antiguos fenicios (1550-300 a. C.) del remo de dirección sin timón en el Mediterráneo, Leo Block (2003) escribe:

Una sola vela tiende a girar un vaso en una dirección de viento o viento abajo, y la acción del timón es necesaria para dirigir un curso recto. En este momento se utilizó un remolino de dirección porque el timón aún no había sido inventado. Con una sola vela, se requiere un movimiento frecuente del oar de dirección para dirigir un curso recto; esto ralentizó el recipiente porque una corrección del curso de oreja (o timón) actúa como freno. La segunda vela, ubicada hacia adelante, podría ser recortada para compensar la tendencia de giro de la barra principal y minimizar la necesidad de correcciones de curso por el remolino de dirección, que habría mejorado sustancialmente el rendimiento de la vela.

El remo de dirección o tabla de dirección es un remo o tabla de gran tamaño para controlar la dirección de un barco u otra embarcación antes de la invención del timón. Normalmente se adjunta al lado de estribor en embarcaciones más grandes, aunque en las más pequeñas rara vez se adjunta.

Remo/equipo de dirección

Antiguo Egipto

Anillo de dirección montado en la popa de un barco de río egipcio representado en la tumba de Menna (c. 1422-1411 aC)

Los remos de remo reservados para el gobierno aparecieron en las grandes embarcaciones egipcias mucho antes de la época de Menes (3100 a. C.). En el Reino Antiguo (2686 a. C. - 2134 a. C.) se encuentran hasta cinco remos de dirección a cada lado de los barcos de pasajeros. El timón, al principio un pequeño pasador que atraviesa la culata del remo de dirección, se remonta a la quinta dinastía (2504-2347 a. C.). Tanto el timón como la introducción de un puesto de gobierno vertical en popa redujeron el número habitual de remos de gobierno necesarios a uno a cada lado. Los remos de dirección individuales colocados en la popa se pueden encontrar en varios modelos de tumbas de la época, particularmente durante el Reino Medio, cuando los relieves de las tumbas sugieren que se emplean comúnmente en la navegación por el Nilo. La primera referencia literaria aparece en las obras del historiador griego Heródoto (484-424 a. C.), que había pasado varios meses en Egipto: "Hacen un timón, y este se clava a través de la quilla", probablemente significando la entrepierna al final de la quilla (como se muestra en la "Tumba de Menna").

En Irán, los remos montados en el costado de los barcos para gobernar están documentados desde el tercer milenio a. C. en obras de arte, modelos de madera e incluso restos de barcos reales.

Antigua Roma

Oreja de un barco romano, siglo I d.C. (RG-Museum, Colonia)

La navegación romana utilizaba remos de dirección sexillie quarter que navegaban por el Mediterráneo durante un largo período de constante refinamiento y mejora, de modo que en la época romana los barcos antiguos alcanzaban tamaños extraordinarios. La fuerza del remo de dirección reside en su combinación de eficacia, adaptabilidad y sencillez. Los sistemas de montaje de remos de dirección del barrio romano sobrevivieron en su mayoría intactos durante el período medieval.

En la primera mitad del siglo I d. C., los mecanismos de dirección montados en la popa también eran bastante comunes en las embarcaciones romanas de río y puerto, como lo demuestran los relieves y los hallazgos arqueológicos (Zwammerdam, Woerden 7). Una placa funeraria de la época de Adriano muestra un remolcador de puerto en Ostia con un remo largo montado en la popa para un mejor apalancamiento. El barco ya contaba con una vela de vela, lo que aumentaba la movilidad de la embarcación del puerto. Otros usos romanos atestiguados de remos de dirección montados en popa incluyen barcazas remolcadas, barcos de transporte para toneles de vino y otros tipos de barcos diversos. Una gran barcaza fluvial encontrada en la desembocadura del Rin, cerca de Zwammerdam, presentaba un gran mecanismo de dirección montado en la popa. Según una nueva investigación, los barcos avanzados de Nemi, las barcazas del palacio del emperador Calígula (37-41 d. C.), pueden haber tenido timones de 14 m de largo.

Timón montado en popa

China antigua

An Eastern Han (25–220 dC) Barco de cerámica chino adecuado para viajes marítimos y fluviales, con un ancla en el arco, un timón de dirección en la popa, compartimentos techados con ventanas y puertas, y marineros en miniatura

Una dinastía Song temprana (960–1279) pintura sobre seda de dos buques de carga chinos acompañados por un barco más pequeño, por Guo Zhongshu (c. 910–977 dC); note el gran timón montado en la nave mostrado en primer plano

La representación más antigua conocida del mundo de un timón montado en el codaste se puede ver en un modelo de cerámica de un junco chino que data del siglo I d. C. durante la dinastía Han, anterior a su aparición en Occidente por mil años.. En China, los modelos en miniatura de barcos que cuentan con remos de dirección datan del período de los Reinos Combatientes (c. 475–221 a. C.). Los timones montados en popa comenzaron a aparecer en los modelos de barcos chinos a partir del siglo I d.C. Sin embargo, los chinos continuaron usando el remo de dirección mucho después de que inventaron el timón, ya que el remo de dirección todavía tenía un uso práctico para viajar por ríos rápidos hacia el interior. Una de las representaciones más antiguas conocidas del timón chino montado en la popa (duò 舵) se puede ver en un modelo de cerámica de 61 cm (2 pies) de un junco que data del siglo I d. C., durante la dinastía Han (202 a. C -220 d. C.). Fue descubierto en Guangzhou en una excavación arqueológica realizada por el Museo Provincial de Guangdong y la Academia Sínica de Taiwán en 1958. En décadas, se encontraron varios otros modelos de barcos de la dinastía Han con timones en excavaciones arqueológicas. La primera referencia escrita sólida sobre el uso de un timón sin remo de dirección data del siglo V.

Los timones chinos se sujetan al casco por medio de mordazas o casquillos de madera, mientras que los timones más grandes normalmente se suspendían desde arriba mediante un sistema de aparejos de cuerda para que pudieran subirse o bajarse al agua. Además, muchos juncos incorporaron "timones fenestrados" (timones con agujeros, supuestamente permitiendo un mejor control). Se conocen descripciones detalladas de los juncos chinos durante la Edad Media de varios viajeros a China, como Ibn Battuta de Tánger, Marruecos y Marco Polo de Venecia, Italia. El posterior enciclopedista chino Song Yingxing (1587-1666) y el viajero europeo del siglo XVII Louis Lecomte escribieron sobre el diseño chatarra y su uso del timón con entusiasmo y admiración.

Pottery barco de Eastern Han Dynasty mostrando la representación más antigua conocida de un timón

Paul Johnstone y Sean McGrail afirman que los chinos inventaron la "mediana, vertical y axial" timón montado en el poste de popa, y que ese tipo de timón precedió al timón de pivote y bulón que se encuentra en el oeste por aproximadamente un milenio.

India antigua

Un sello de Chandraketugarh (Bengala Occidental) fechado entre los siglos I y III d. C. muestra un mecanismo de dirección en un barco llamado ''Indra of the Ocean'' (Jaladhisakra), lo que indica que se trataba de un barco con destino al mar.

Próximo Oriente medieval

Los barcos árabes también usaban un timón montado en la popa. En sus barcos "el timón está controlado por dos líneas, cada una unida a un travesaño montado en la cabeza del timón perpendicular al plano de la pala del timón." La evidencia más antigua proviene del Ahsan al-Taqasim fi Marifat al-Aqalim ('Las mejores divisiones para la clasificación de regiones') escrito por al-Muqaddasi en 985:

El capitán del nido del cuervo observa cuidadosamente el mar. Cuando una roca está espiada, grita: "¡A bordo!" o "Port!" Dos jóvenes, puestos allí, repiten el grito. El helmsman, con dos cuerdas en la mano, cuando oye las llamadas atacan una o la otra a la derecha o a la izquierda. Si no se toma gran cuidado, el barco golpea las rocas y es destruido.

Europa medieval

Rocío Pintle-and-gudgeon del buque insignia de la liga Hanseática Adler von Lübeck (1567–1581), el barco más grande del mundo en su época

Los remos montados en los costados de los barcos evolucionaron hasta convertirse en remos de timonería, que se utilizaron desde la antigüedad hasta el final de la Edad Media en Europa. A medida que aumentaba el tamaño de los barcos y la altura de los francobordos, los remos de dirección de un cuarto se volvieron difíciles de manejar y fueron reemplazados por timones más resistentes con un accesorio de pivote y gobio. Si bien los remos de dirección se encontraron en Europa en una amplia gama de embarcaciones desde la época romana, incluidas las galeras de guerra ligeras en el Mediterráneo, la representación más antigua conocida de un timón de pivote y gudgeon se puede encontrar en las tallas de las iglesias de Zedelgem y Winchester que datan de alrededor de 1180.

El timón de un barco tallado en roble, siglo XV, iglesia de Bere Ferrers, Devon. Insignia heráldica de familias Cheyne y Willoughby.

Mientras que los timones anteriores se montaban en la popa a modo de postes de timón o aparejos, las bisagras de hierro permitían unir el timón a todo el largo del poste de popa de forma permanente. Sin embargo, todo su potencial solo pudo realizarse después de la introducción del codaste vertical y el barco con aparejo completo en el siglo XIV. Desde la Era de los Descubrimientos en adelante, los barcos europeos con timones de pivote y gomón navegaron con éxito en los siete mares.

Historiadores como Joseph Needham sostienen que el timón montado en la popa se transfirió de China a Europa y al mundo islámico durante la Edad Media.

Timones modernos

Los timones convencionales prácticamente no han cambiado desde que Isambard Kingdom Brunel introdujo el timón equilibrado en el SS Great Britain en 1843 y el motor de dirección en el SS Great Eastern en 1866. Si una embarcación requiere maniobrabilidad adicional a bajas velocidades, el timón puede ser complementado con un propulsor de maniobra en la proa, o ser reemplazado completamente por propulsores azimutales.

Detalles de timones de barco

Los timones de los barcos pueden ser exteriores o interiores. Los timones externos se cuelgan en la popa o en el espejo de popa. Los timones internos se cuelgan de una quilla o quilla y, por lo tanto, están completamente sumergidos debajo del casco, conectados al mecanismo de dirección por un poste de timón que sube a través del casco hasta el nivel de la cubierta, a menudo en una cabina. Los timones colgados en la quilla interior (que son una continuación del borde de fuga de popa de la quilla completa) se consideran tradicionalmente los timones más resistentes a los daños para la navegación en alta mar. Se puede proporcionar un mejor rendimiento con características de manejo más rápidas mediante timones colgantes en barcos con quillas de aletas más pequeñas.

La colocación del poste del timón y del mástil define la diferencia entre un ketch y una yola, ya que estas embarcaciones de dos mástiles son similares. Las yolas se definen como aquellas que tienen el mástil de mesana a popa (es decir, "a popa de") del poste del timón; Los ketches se definen como aquellos que tienen el mástil de mesana por delante del poste del timón.

Los timones de las embarcaciones pequeñas que se pueden gobernar de forma más o menos perpendicular al eje longitudinal del casco hacen que los frenos sean efectivos cuando se empujan "con fuerza". Sin embargo, términos como "hard over," "difícil a estribor," etc. significan un giro de velocidad máxima para embarcaciones más grandes. Los timones colgados en el espejo de popa o los timones de aleta montados en la popa generan un mayor momento y un giro más rápido que los timones colgados en la quilla más delanteros. Los timones en embarcaciones más pequeñas se pueden operar por medio de un timón que encaja en la mecha del timón que también forma las fijaciones a la lámina del timón. Las embarcaciones en las que la longitud del timón podría impedir el movimiento del timón se pueden dividir con una junta universal de goma y la parte unida al timón se denomina extensión del timón. Los cultivadores se pueden extender aún más por medio de una extensión telescópica ajustable con bloqueo giratorio.

También está el timón tipo barril, donde el tornillo del barco está encerrado y se puede girar para dirigir el barco. Los diseñadores afirman que este tipo de timón en una embarcación más pequeña responderá al timón más rápido.

Control del timón

Los barcos grandes (más de 10 000 toneladas de arqueo bruto) tienen requisitos sobre el tiempo de giro del timón. Para cumplir con esto, se emplean controles de timón de alto torque. Un sistema de uso común es el engranaje de dirección tipo carnero. Emplea cuatro cilindros hidráulicos para hacer girar la mecha del timón (eje de rotación) y, a su vez, hacer girar el timón.

Timón de aeronave

Movimiento causado por el uso de timón

El timón se controla a través de pedales de timón en la parte trasera inferior del yugo en esta foto de una cabina Boeing 727.

Los timones de agua en este plano flotador Cessna 208 Caravan son las pequeñas superficies verticales en el extremo trasero de cada flotador. Su entorno está controlado desde la cabina.

En un avión, un timón es la superficie de control direccional junto con el elevador similar a un timón (generalmente unido a la estructura de cola horizontal, si no es un elevador de losa) y los alerones (unidos a las alas) que controlan cabeceo y balanceo, respectivamente. El timón generalmente está unido a la aleta (o estabilizador vertical), lo que permite al piloto controlar la guiñada sobre el eje vertical, es decir, cambiar la dirección horizontal en la que apunta la nariz.

A diferencia de un barco, los controles de alerones y timón se usan juntos para girar una aeronave, con los alerones impartiendo balanceo y el timón impartiendo guiñada y también compensando un fenómeno llamado guiñada adversa. Un timón solo hará girar un avión de ala fija convencional, pero mucho más lentamente que si los alerones también se usan en conjunto. A veces, los pilotos pueden operar intencionalmente el timón y los alerones en direcciones opuestas en una maniobra llamada deslizamiento o deslizamiento lateral. Esto se puede hacer para superar los vientos cruzados y mantener el fuselaje alineado con la pista, o para perder altitud aumentando la resistencia, o ambos.

Otra técnica para el control de guiñada, que se usa en algunas aeronaves sin cola y alas voladoras, es agregar una o más superficies que crean resistencia, como alerones divididos, en la sección exterior del ala. Operar una de estas superficies crea resistencia en el ala, lo que hace que el avión se desvíe en esa dirección. Estas superficies a menudo se denominan timones de arrastre.