Un timón es una superficie de control primaria que se utiliza para dirigir un barco , bote , submarino , aerodeslizador , dirigible u otro vehículo que se mueve a través de un medio fluido (generalmente aire o agua ). En un avión , el timón se utiliza principalmente para contrarrestar la guiñada adversa y el factor p y no es el control principal utilizado 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 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 embarcaciones simples , se puede unir un timón (esencialmente, un palo o poste que actúa como un brazo de palanca) a la parte superior del timón para permitir que un timonel lo gire . En embarcaciones más grandes, cables, varillas de empuje o sistemas hidráulicos pueden unir los timones a los volantes. En un avión típico, el timón se acciona mediante pedales a través de enlaces mecánicos o hidráulicos.
En general, un timón es "parte del aparato de dirección de un barco o buque que está sujeta fuera del casco", denotando todos los tipos de remos, paletas y timones. [1] Más específicamente, el mecanismo de dirección de los buques antiguos se puede clasificar en timones laterales y timones montados en popa, dependiendo de 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 timones de cuarto, ya que el término posterior designa con mayor exactitud dónde se montaba el timón. Los timones montados en popa están suspendidos uniformemente en la parte trasera del barco en una posición central. [2] [3]
Aunque algunos [a] clasifican un remo de dirección como un timón, otros [b] 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 popa utilizado en la antigua China de la dinastía Han como un verdadero timón. El remo de dirección puede interferir con el manejo de las velas (limitando cualquier potencial para viajes largos en alta mar) mientras que era más adecuado para pequeñas embarcaciones en transporte de aguas estrechas y rápidas; el timón no perturbaba el manejo de las velas, requería menos energía para operar por parte de su timonel , 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. [7] [10] [11] [12] [13] Con respecto al uso antiguo fenicio (1550-300 a. C.) del remo de dirección sin timón en el Mediterráneo , Leo Block (2003) escribe:
Una sola vela tiende a hacer girar una embarcación en dirección contraria o contraria al viento, y se requiere la acción del timón para seguir un rumbo recto. En esa época se utilizaba un remo de dirección porque el timón aún no se había inventado. Con una sola vela, se requería un movimiento frecuente del remo de dirección para seguir un rumbo recto; esto ralentizaba la embarcación porque un corrector de rumbo del remo de dirección (o del timón) actúa como freno. La segunda vela, situada a proa, se podía ajustar para compensar la tendencia de giro de la vela mayor y minimizar la necesidad de correcciones de rumbo mediante el remo de dirección, lo que habría mejorado sustancialmente el rendimiento de la vela. [14]
El remo o tabla de dirección es un remo o tabla de gran tamaño que se usaba para controlar la dirección de un barco u otra embarcación antes de la invención del timón. Normalmente se colocaba en el costado de estribor en los barcos más grandes, aunque en los más pequeños rara vez se colocaba.
Los remos de remo destinados a gobernar aparecieron en los grandes barcos egipcios mucho antes de la época de Menes (3100 a. C.). [15] En el Imperio Antiguo (2686 a. C. - 2134 a. C.) se encuentran hasta cinco remos de timón en cada lado de los barcos de pasajeros. [15] El timón , al principio un pequeño pasador que atravesaba el mango del remo de timón, se remonta a la quinta dinastía (2504-2347 a. C.). [16] Tanto el timón como la introducción de un poste de timón vertical a popa redujeron el número habitual de remos de timón necesarios a uno en cada lado. [17] Se pueden encontrar remos de timón individuales colocados en la popa en varios modelos de tumbas de la época, [18] particularmente durante el Imperio Medio , cuando los relieves de las tumbas sugieren que se empleaban comúnmente en la navegación del Nilo . [19] 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 empuja a través de la quilla ", probablemente refiriéndose a la horquilla al final de la quilla (como se representa en la "Tumba de Menna"). [20] [21]
En Irán , los remos montados en el costado de los barcos para gobernarlos están documentados desde el tercer milenio a. C. en obras de arte, modelos de madera e incluso restos de barcos reales.
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La navegación romana utilizaba remos de timón sexillie que atravesaron el Mediterráneo durante un largo período de constante refinamiento y mejora, de modo que en la época romana los barcos antiguos alcanzaron tamaños extraordinarios. [22] La fortaleza del remo de timón residía en su combinación de eficacia, adaptabilidad y sencillez. [22] Los sistemas de montaje de los remos de timón romanos sobrevivieron casi intactos durante el período medieval. [22]
En la primera mitad del siglo I d. C., los mecanismos de gobierno montados en la popa también eran bastante comunes en las embarcaciones portuarias y fluviales romanas , como lo demuestran los relieves y los hallazgos arqueológicos ( Zwammerdam , Woerden 7). Una placa funeraria de la época de Adriano muestra un remolcador portuario en Ostia con un remo largo montado en la popa para un mejor apalancamiento. [23] El barco ya contaba con una vela cebadera , lo que aumentaba la movilidad del buque portuario. [24] Otros usos romanos atestiguados de los remos de gobierno montados en la popa incluyen barcazas remolcadas, barcos de transporte de barriles de vino y otros tipos de barcos diversos. [25] [26] [27] Una gran barcaza fluvial encontrada en la desembocadura del Rin cerca de Zwammerdam presentaba un gran mecanismo de gobierno montado en la popa. [28] [29] Según una nueva investigación, los avanzados barcos de Nemi , las barcazas palaciegas del emperador Calígula (37-41 d. C.), pueden haber presentado timones de 14 m de largo. [30]
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 , mil años anterior a su aparición en Occidente. [7] [11] [31] En China, los modelos en miniatura de barcos que cuentan con remos de dirección se han datado en el período de los Reinos Combatientes (c. 475-221 a. C.). [7] Los timones montados en el codaste comenzaron a aparecer en los modelos de barcos chinos a partir del siglo I d. C. [7] Sin embargo, los chinos continuaron usando el remo de dirección mucho después de inventarlo, ya que el remo de dirección todavía tenía un uso práctico para viajar por ríos rápidos del interior. [11] 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 2 pies (61 cm) de un junco que data del siglo I d. C., durante la dinastía Han (202 a. C. - 220 d. C.). [8] [32] Fue descubierto en Guangzhou en una excavación arqueológica realizada por el Museo Provincial de Guangdong y la Academia Sinica de Taiwán en 1958. [8] [32] En cuestión de décadas, se encontraron varios otros modelos de barcos de la dinastía Han con timones en excavaciones arqueológicas. [33] La primera referencia escrita sólida al uso de un timón sin remo de dirección data del siglo V. [31]
Los timones chinos se sujetaban al casco mediante mordazas o casquillos de madera, [34] mientras que los más grandes se suspendían desde arriba mediante un sistema de cuerdas para poder subirlos o bajarlos al agua. [34] Además, muchos juncos incorporaban "timones fenestrados" (timones con agujeros, que supuestamente permitían un mejor control). Se conocen descripciones detalladas de juncos chinos durante la Edad Media de varios viajeros a China, como Ibn Battuta de Tánger , Marruecos y Marco Polo de Venecia , Italia . El enciclopedista chino posterior Song Yingxing (1587-1666) y el viajero europeo del siglo XVII Louis Lecomte escribieron sobre el diseño del junco y su uso del timón con entusiasmo y admiración. [35]
Paul Johnstone y Sean McGrail afirman que los chinos inventaron el timón montado en el codaste de popa "mediano, vertical y axial", y que ese tipo de timón precedió al timón de pivote y pivote que se encuentra en Occidente por aproximadamente un milenio. [31]
Un sello de Chandraketugarh (Bengala Occidental) que data de entre los siglos I y III d. C. muestra un mecanismo de dirección en un barco llamado «Indra del Océano» (Jaladhisakra), lo que indica que era un barco destinado a navegar. [36] [37]
Los barcos árabes también utilizaban un timón montado en el codaste. [38] 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". [38] 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:
Los remos montados en el costado de los barcos evolucionaron hasta convertirse en remos de timón de popa, que se utilizaron desde la antigüedad hasta finales de la Edad Media en Europa . A medida que el tamaño de los barcos y la altura de los francobordos aumentaron, los remos de timón de popa se volvieron difíciles de manejar y fueron reemplazados por los timones más robustos con fijación de pivote y muñón . Si bien los remos de timón se encontraron en Europa en una amplia gama de embarcaciones desde la época romana, incluidas las galeras de guerra ligeras en el Mediterráneo, [10] [31] la representación más antigua conocida de un timón de pivote y muñón se puede encontrar en tallas de iglesias de Zedelgem y Winchester que datan de alrededor de 1180. [10] [31]
Mientras que los primeros timones se montaban en la popa mediante codastes o aparejos, las bisagras de hierro permitían que el timón se fijara a toda la longitud del codaste de popa de forma permanente. [40] Sin embargo, su pleno potencial solo pudo realizarse después de la introducción del codaste de popa vertical y el barco de aparejo completo en el siglo XIV. [41] A partir de la Era de los Descubrimientos , los barcos europeos con timones de pivote y pivote navegaron con éxito en los siete mares. [41]
El historiador Joseph Needham sostiene que el timón montado en popa fue transferido de China a Europa y al mundo islámico durante la Edad Media. [7] [8] [31]
Los timones convencionales se han mantenido esencialmente sin cambios desde que Isambard Kingdom Brunel introdujo el timón equilibrado en el SS Great Britain en 1843 [42] y el motor de dirección en el SS Great Eastern en 1866. [43] Si un buque requiere maniobrabilidad adicional a bajas velocidades, el timón puede complementarse con un propulsor de maniobra en la proa, [44] o reemplazarse completamente por propulsores azimutales .
Los timones de los barcos pueden ser tanto exteriores como interiores. Los exteriores se cuelgan de la popa o del espejo de popa. Los interiores se cuelgan de una quilla o aleta y, por lo tanto, quedan completamente sumergidos debajo del casco, conectados al mecanismo de dirección mediante un poste del timón que sube a través del casco hasta el nivel de la cubierta, a menudo hasta la cabina. Los timones interiores colgados de la quilla (que son una continuación del borde de salida de popa de la quilla completa) se consideran tradicionalmente los timones más resistentes a los daños para la navegación en alta mar. Los timones colgados de la aleta en barcos con quillas de aleta más pequeñas pueden proporcionar un mejor rendimiento con características de manejo más rápidas.
La ubicación del codaste y del mástil define la diferencia entre un queche y un yawl, ya que estos barcos de dos mástiles son similares. Los yawls se definen como aquellos que tienen el mástil de mesana a popa (es decir, "a popa") del codaste del timón; los queches se definen como aquellos que tienen el mástil de mesana por delante del codaste del timón.
Los timones de embarcaciones pequeñas que se pueden dirigir más o menos perpendicularmente al eje longitudinal del casco son frenos efectivos cuando se los empuja "con fuerza". Sin embargo, términos como "con fuerza", "con fuerza a estribor", etc. significan un giro de velocidad máxima para embarcaciones más grandes. Los timones colgados en la popa o los timones de aleta montados más a popa generan un mayor momento y un giro más rápido que los timones colgados en la quilla montados más a proa. Los timones de embarcaciones más pequeñas se pueden operar por medio de una caña del timón que se ajusta a la mecha del timón que también forma las fijaciones al perfil del timón. Las embarcaciones en las que la longitud de la caña del timón podría impedir el movimiento del timón se pueden dividir con una junta universal de goma y la parte contigua a la caña del timón se denomina extensión de caña del timón. Las cañas del timón se pueden extender aún más por medio de una extensión telescópica ajustable con bloqueo por giro.
También existe el timón de barril , en el que la hélice del barco está encerrada y se puede girar para dirigir la embarcación. Los diseñadores afirman que este tipo de timón en una embarcación más pequeña responderá al timón más rápidamente. [45]
En la industria marina se utilizan varios tipos de timones, incluidos los timones de pala, [46] los timones de semipala, los timones de alta sustentación y los timones equilibrados.
Los buques de gran tamaño (de más de 10.000 toneladas de arqueo bruto) tienen requisitos en cuanto al tiempo de rotación del timón. Para cumplir con esto, se emplean controles de timón de alto par. [47] Un sistema comúnmente utilizado es el mecanismo de gobierno de tipo ariete . Emplea cuatro arietes hidráulicos para girar el eje de rotación del timón, que a su vez hace girar el timón. [48]
En un avión, el timón es la superficie de control direccional junto con el elevador ( que suele estar unido a la estructura horizontal de la cola, si no es un elevador de placa) y los alerones (unidos a las alas) que controlan el cabeceo y el alabeo, respectivamente. El timón suele estar unido a la aleta (o estabilizador vertical ), que permite al piloto controlar la guiñada sobre el eje vertical, es decir, cambiar la dirección horizontal en la que apunta el morro.
A diferencia de un barco, los controles de alerones y timón se utilizan juntos para hacer girar una aeronave, con los alerones impartiendo alabeo y el timón impartiendo guiñada y también compensando un fenómeno llamado guiñada adversa . Un timón solo hará girar una aeronave de ala fija convencional, pero mucho más lentamente que si también se utilizan alerones 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 puede hacerse para superar vientos cruzados y mantener el fuselaje en línea con la pista, o para perder altitud aumentando la resistencia, o ambas cosas.
Otra técnica para controlar la guiñada, utilizada en algunos aviones sin cola y en alas voladoras , es añadir una o más superficies que generen resistencia, como alerones divididos, en la sección exterior del ala. El funcionamiento de una de estas superficies crea resistencia en el ala, lo que hace que el avión guiñe en esa dirección. Estas superficies suelen denominarse timones de resistencia.
