ES2341393T3 - Dispositivo de timon para embarcaciones de gran velocidad, en especial timon completamente suspendido reductor de cavitacion, alabeado. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de timón para embarcaciones de alta velocidad con timón reductor de cavitación, alabeado, en especial un timón completamente suspendido, que comprende una pala del timón (100) con una hélice (115) asociada al timón, dispuesta sobre un eje de la hélice motriz (PA) y un vástago del timón (140) unido a la pala del timón (100) en el que el dispositivo de timón (200). a.) Comprende una pala de timón completamente suspendida (100) que presenta preferentemente un perfil delgado con una reducida profundidad de perfil, con dos secciones de la pala del timón dispuestas una encima de otra (10, 20) con altura igual o desigual, preferentemente con una sección inferior del timón (20) que presenta una altura más reducida con respecto a la altura de la sección superior (10) de la pala del timón y con los bordes frontales (11, 21) dirigidos hacia la hélice que presentan (115) un perfil aproximadamente semicircular, los cuales están dispuestos de manera tal que un borde frontal (11) está desplazado lateralmente hacia babor (BB) o hacia estribor (SB) y el otro borde frontal (21) está desplazado lateralmente hacia estribor (SB) o hacia babor (BB), con respecto a la línea media longitudinal (LML) de la pala del timón (100), de manera que las superficies de las paredes laterales (12, 13; 22, 23) de ambas secciones (10, 20) de la pala del timón se reúnen en un borde extremo (15) alejado de la hélice (115), a1.) de manera que ambos bordes frontales (11, 21) y el borde extremo (15) discurren estrechándose hacia debajo, de manera cónica, con la disminución de las superficies de la sección transversal (30), desde la sección superior (OB) hasta la sección inferior (UB) de la pala del timón (100), a
Description
Dispositivo de timón para embarcaciones de gran
velocidad, en especial timón completamente suspendido reductor de
cavitación, alabeado.
La invención se refiere a un dispositivo de
timón para embarcaciones de gran velocidad, en especial timón
completamente suspendido, reductor de cavitación, alabeado, de
acuerdo con la parte introductoria de la reivindicación 1.
Los timones para embarcaciones, tales como
timones completamente suspendidos o timones con perfil equilibrado,
con o sin deflector controlado, son conocidos en diferentes formas
de realización. Son conocidos igualmente timones de embarcación con
una pala de timón alabeada, que está realizada mediante dos
secciones de pala del timón dispuestas una encima de otra, cuyos
bordes frontales dirigidos hacia la hélice están desplazados
lateralmente de forma tal que uno de los bordes frontales está
desplazado hacia babor y el otro está desplazado hacia estribor.
Así, por ejemplo, el documento JP (A) Sho
58-30896 describe un timón para embarcaciones que
presenta una pala de timón alabeada que consiste en una parte
superior y una parte inferior, de manera que ambas partes están
alabeadas en dirección hacia la hélice de manera tal que solamente
las zonas de los bordes frontales de ambas piezas están desplazadas
lateralmente, mientras que, por el contrario, las zonas de ambas
partes que se extienden hacia los bordes extremos presentan igual
forma en sección transversal e iguales medidas de dicha sección
transversal.
El documento GB 332.082 da a conocer igualmente
un timón para embarcaciones con una pala de timón alabeada, en la
que las zonas de perfil dirigidas hacia la hélice, es decir, los
bordes frontales, están desplazados lateralmente hacia estribor y
hacia babor, de manera que los bordes frontales están construidos
con su punta saliente. El perfil en sección de ambas partes de la
pala del timón está constituido de forma tal que las superficies de
las paredes laterales del lado de babor y del lado de estribor de
ambas partes o secciones de la pala del timón discurren entre los
bordes extremos hasta los bordes frontales curvados lateralmente
sin curvatura, es decir, de forma rectilínea, de manera que las
superficies de las paredes laterales no presentan zona alguna
arqueada hacia el exterior con diferentes radios de curvatura. De
forma adicional, la constitución del perfil de la pala del timón es
de forma tal que ambas superficies en sección transversal de ambas
secciones o partes de la pala del timón dispuestas una encima de
otra tienen iguales dimensiones y se extienden a toda la altura de
la pala del timón. Mediante los bordes frontales que terminan en
punta, se constituyen secciones con canto agudo, que contrarrestan
la cavitación y las averías. Con la disposición del perfil de este
timón, se consigue una mejora de la propulsión.
El documento DE 20 2004 006 453 U1, que se
considerará el más próximo del estado de la técnica, describe un
timón completamente suspendido, para embarcaciones, con una pala de
timón alabeada que presenta dos secciones o partes de la pala del
timón dispuestas una encima de otra, cuyos bordes frontales
delanteros dirigidos hacia la hélice están desplazados de manera
tal que un borde frontal está desplazado a babor o estribor y el
otro borde frontal está desplazado a estribor o babor, de manera
que ambas superficies laterales de la pala del timón se reúnen en
un borde extremo alejado de la hélice. El cojinete vertical del
timón receptor del vástago del timón, está constituido en forma de
soporte en voladizo y dotado de un orificio interno intermedio
longitudinal, para recibir el vástago del timón para la pala del
timón y construido de manera tal que llega hasta la pala del timón
unida al extremo del eje del timón, de manera que para la
disposición del eje del timón se ha colocado un cojinete en el
orificio longitudinal interno del cojinete vertical del timón, que
con su extremo libre alcanza un rebaje de la pala del timón. El
vástago del timón está guiado en su zona extrema con una sección
hacia fuera del cojinete vertical del timón y con el extremo de esa
sección está unido con la pala del timón. La unión del vástago del
timón con la pala del timón se encuentra, por lo tanto, por encima
de la parte media de la hélice y está dispuesta en relación con
ambos lados de la pala del timón, de manera tal que la pala del
timón presenta un grosor importante. En barcos con elevadas
velocidades esta disposición comporta mayores pérdidas de energía y
cavitación.
Las velocidades de las embarcaciones modernas
aumentan de manera continua. Con las elevadas velocidades de flujo
relacionadas con las velocidades más elevadas, aumentan las cargas
ejercidas sobre la hélice y sobre el timón. La simetría del perfil
de palas de timón del tipo conocido conduce a zonas de presión
reducida en la superficie del timón, que conducen a cavitaciones y,
por lo tanto, a erosiones. La cavitación se produce en los puntos
de la pala del timón en las que el flujo se acelera de manera
extrema. De esta forma, la enérgica corriente de rotación de la
hélice choca con una velocidad elevada sobre la superficie de la
pala del timón. Por esta elevada aceleración, la presión estática
disminuye por debajo de la presión de vaporización del agua, por lo
que se generan burbujas de vapor que implosionan de manera brusca.
Estas implosiones conducen a la destrucción de la superficie de la
pala del timón, lo cual tiene como resultado costosas reparaciones,
debiéndose utilizar frecuentemente nuevas palas de timón.
Es objetivo de la presente invención dar a
conocer un dispositivo de timón para embarcaciones de dimensiones
grandes y muy grandes, en especial palas de timón completamente
suspendidas con bordes delanteros del timón alabeados, en las que
se evitan los efectos de la erosión en la pala del timón por la
generación de cavitación, en especial en la utilización en
embarcaciones rápidas con hélices sometidas a elevada carga y se
prevé una disposición del vástago del timón en la que el tubo de
guía es introducido en la pala del timón con intermedio de un
cojinete principal integrado en el lado inferior, y los esfuerzos
del timón son enviados de forma directa al cuerpo del barco, de
manera que el guiado de los esfuerzos tiene lugar como brazo en
voladizo en forma de solicitación pura de flexión sin momentos de
torsión. Además, las fuerzas generadas sobre la pala del timón, que
actúan en su zona inferior, producidas por la corriente de la hélice
que produce elevadas velocidades de flujo, deben ser contrarestadas
y la pala del timón debe ser equilibrada, sin que ello produzca
avería alguna del cojinete para el vástago del timón. Además, la
zona alargada de la pala del timón debe presentar transiciones
cerradas.
Este objetivo es solucionado por un dispositivo
de timón de acuerdo con la técnica descrita en lo anterior,
mediante el funcionamiento conjugado funcionalmente de una pala del
timón completamente suspendida y alabeada con una disposición
especial del vástago del timón con las características indicadas en
la reivindicación 1.
A continuación, el dispositivo de timón según la
invención, se caracteriza porque:
a.) Comprende una pala de timón completamente
suspendida que presenta preferentemente un perfil delgado con una
reducida profundidad de perfil, con dos secciones de la pala del
timón dispuestas una encima de otra con altura igual o desigual,
preferentemente con una sección inferior del timón que presenta una
altura más reducida con respecto a la altura de la sección superior
de la pala del timón y con los bordes frontales dirigidos hacia la
hélice que presentan un perfil aproximadamente semicircular, los
cuales están dispuestos de manera tal que un borde frontal está
desplazado lateralmente hacia babor (BB) o hacia estribor (SB) y el
otro borde frontal está desplazado lateralmente hacia estribor (SB)
o babor (BB), con respecto a la línea media longitudinal (LML) de
la pala del timón, de manera que las superficies de las paredes
laterales de ambas secciones de la pala del timón se reúnen en un
borde extremo alejado de la hélice,
a1.) de manera que ambos bordes frontales y el
borde extremo discurren estrechándose hacia debajo de manera
cónica, con la disminución de las superficies de la sección
transversal, desde la sección superior (OB) hasta la sección
inferior (UB) de la pala del timón,
a2.) o bien el borde extremo discurre recto y
paralelo al vástago del timón y ambos bordes frontales discurren de
forma cónica decreciendo su sección hacia abajo, con disminución de
las dimensiones de las superficies de sección transversal desde la
parte superior (OB) hasta la parte inferior (UB),
a3.) de manera que las secciones de superficie
en sección transversal de la parte superior de la pala del timón y
de la parte inferior de la pala del timón presentan, en la zona
comprendida entre el borde extremo y el grosor de perfil mayor (PD)
de la pala del timón, una longitud (L) que, como mínimo,
corresponden a 1 ^{1}/_{2} veces la longitud (L1) de la sección
de superficie en sección transversal de la parte superior de la pala
del timón y de la parte inferior de la pala del timón entre el
mayor espesor de perfil (PD) de la pala del timón y los bordes
frontales,
a4.) de manera que la parte superior de la pala
del timón se extiende hacia el lado de babor (BB) y la parte
inferior de la pala del timón se extiende hacia el lado de estribor
(SB), discurriendo cada una de ellas de forma arqueada aplanada,
desde los bordes frontales en la dirección de la sección de pared
lateral que se extiende hacia el borde extremo con una longitud
(L2), que se extiende en una longitud (L'2) de la sección de pared
lateral de los bordes frontales hacia el espesor de perfil mayor
(PD) con añadidura de una longitud (L''2) que corresponde, como
mínimo, a ^{1}/_{3} de la longitud (L'2), de manera que a la
sección de pared lateral que discurren de forma arqueada aplanada
se une la sección de pared lateral que discurre de forma recta que
termina en el borde extremo,
a5.) de manera que la sección superior de la
pala del timón en el lado de estribor (SB) y la sección inferior de
la pala del timón en el lado de babor (BB) presentan cada una
sección de pared lateral arqueada, fuertemente curvada, y que
discurren, desde los bordes frontales en la dirección del borde
extremo, secciones de pared lateral con una longitud (L3) que se
extiende a la longitud (L'3) de la sección de pared lateral desde
los bordes frontales hasta la zona de mayor grosor del perfil (PD)
con adición de una longitud (L''3) que corresponde, como mínimo, a
^{1}/_{3} de la longitud (L'3), de manera que a la secciones de
pared lateral arqueada, fuertemente curvada, se une una sección de
pared lateral rectilínea que termina en el borde extremo,
a6.) de manera que ambas secciones de paredes
laterales que discurren de forma recta presentan por pares iguales
longitudes y las secciones de superficie en sección transversal que
se encuentran entre ambas secciones de pared lateral están
construidas con iguales dimensiones y son simétricas, y
a7.) de manera que la separación entre las
secciones de pared lateral que discurren de forma arqueada aplanada
y la línea media longitudinal (LML), es mayor con respecto a la
separación entre la sección de pared lateral, que discurre de forma
sustancialmente arqueada con respecto a la línea media (LML) y entre
ambas secciones de pared lateral, que discurren de forma arqueada,
están constituidas zonas de sección transversal asimétricas que se
encuentran a ambos lados de la línea longitudinal media (LML), y
a8.) de manera que en la zona de transición de
ambas secciones desplazadas lateralmente de ambas secciones del
timón, dispuestas una encima de la otra, están dispuestas las placas
directrices que están conformadas de manera correspondiente a la
estructura arqueada de los bordes frontales, que constituyen los
cuerpos de conformación de la corriente y que recubren la zona de
desplazamiento, presentando un perfil adecuado a la formación de la
corriente, arqueado y conjugado a la pared externa de la pala del
timón, con perfil rectilíneo o en forma de semicírculo, de las
cuales una placa directriz se extiende desde el borde frontal de la
sección superior de la pala del timón hasta su pared lateral, y la
otra placa directriz se extiende desde el borde frontal de la
sección inferior de la pala del timón hasta su pared lateral,
b.) comprende un vástago del timón que tiene
como mínimo un cojinete, que funciona conjuntamente de modo
funcional con la pala del timón,
b1.) de manera que el vástago del timón, en
especial de acero forjado u otro material adecuado conjuntamente
con el tubo de guía receptor de aquél, realizado en acero forjado o
en otro material adecuado en la zona de mayor grosor de perfil (PD)
o entre éste y el borde frontal de la sección superior de la pala
del timón, está dispuesto en éste y se extiende con su dispositivo
de fijación del lado extremo a toda la altura de la sección
superior de la pala del timón,
b2.) de manera que el tubo de guía introducido
profundamente en la sección superior del ala del timón para el
vástago del timón está dispuesto en forma de brazo en voladizo con
un orificio longitudinal interno en la zona media para recibir el
vástago del timón,
b3.) de manera que la sección transversal del
tubo de guía está realizada con paredes delgadas y porque el tubo
de guía presenta preferentemente en la zona de su extremo libre,
para recibir mediante cojinete el vástago de timón, un cojinete
liso en su pared interna, y
b4.) de manera que el vástago del timón
sobresale por su zona extrema mediante una sección hacia fuera del
tubo de guía y está unida con el extremo de dicha sección con la
sección superior de la pala del timón.
De manera sorprendente, se ha demostrado que
mediante la constitución, según la presente invención, de la pala
del timón alabeada como un timón completamente suspendido con su
reducido espesor de perfil y la disposición del vástago del timón
en la zona del mayor grosor de perfil en la parte superior de la
pala del timón, la parte inferior de la pala del timón consigue un
perfil estrecho, de manera que, a pesar de las elevadas velocidades
de la corriente de salida de la hélice que llega a la pala del
timón, es posible el equilibrado de la pala del timón sin
aportación de esfuerzo adicional, aunque dicha pala del timón
presente las mayores dimensiones, lo cual solamente se puede
alcanzar por la cooperación funcional del timón alabeado con la
disposición de cojinetes de la pala del timón, pero que no se puede
conseguir para otras disposiciones de la pala del timón y otras
disposiciones de los cojinetes del vástago del timón. Este perfil
delgado de la pala del timón se consigue, por una parte, mediante
el diseño de las caras de la pala del timón y, por otra parte, por
la combinación del cojinete del eje del timón en la sección
superior de la pala del timón y la fabricación del eje del timón en
acero forjado.
Con la invención se consigue un dispositivo de
timón, es decir, un sistema de dos piezas constructivas, a saber,
una pala del timón alabeada y un eje o vástago del timón en
disposición especial que funciona conjuntamente de modo funcional
con aquél. Este dispositivo del timón es la solución técnica
encontrada de modo sorprendente para construir palas de timón
completamente suspendidas, de dimensiones grandes y muy grandes. El
tubo de guía introducido profundamente en la parte superior de la
pala del timón con el vástago del timón conduce, con intermedio del
cojinete principal dispuesto en la zona inferior de la parte
superior de la pala del timón, los esfuerzos del timón de manera
directa al casco de la embarcación. La acción de la fuerza tiene
lugar como brazo en voladizo, es decir, como solicitación pura de
flexión, sin momentos de torsión. Por esta razón, la sección
transversal del tubo de guía puede ser realizada con paredes
relativamente delgadas. La delgadez de las paredes es muy
importante, puesto que la parte inferior del tubo de guía está
dispuesta en la pala del timón, es decir, en la sección superior de
la pala del timón y, por lo tanto, tiene una influencia directa en
el grosor del perfil de la pala del timón. Solamente un perfil del
timón delgado, es decir, con una reducida profundidad del perfil,
posibilita la construcción de palas de timón de alto rendimiento
energético, puesto que cuanto más grueso es el perfil del timón
mayor es la resistencia generada a la corriente acelerada del agua
de la hélice.
Otra ventaja del dispositivo de timón, por la
combinación de la pala del timón alabeada con la disposición del
eje del timón, es la utilización de materiales de mayor calidad.
Solamente por la disposición según la invención del eje del timón
en la sección superior de la pala del timón se puede utilizar acero
forjado de alta resistencia de manera tal que se consigue una
sustancial reducción de peso y también se consigue para 50% de un
timón convencional igual potencia.
Otra ventaja adicional importante del
dispositivo de timón con la combinación de la disposición del eje
del timón es que solamente de esta manera se posibilita por el
cojinete integrado en la pala del timón, es decir, en la sección
superior de la pala del timón, la construcción en forma de timón
completamente suspendido o timón de "azadón" y ello con
dimensiones prácticamente ilimitadas. Los timones convencionales son
timones semisuspendidos con brazo de timón o soporte del timón.
Estas difíciles construcciones mecánicas difícilmente pueden ser
alabeadas en el borde delantero, puesto que el brazo fijo del timón
y la pala del timón que gira alrededor del mismo no se pueden
conformar de manera libre. En dichos timones semisuspendidos se
presentan esfuerzos y momentos de fuerza internos en el timón que
tienen valores de distinta magnitud que en los timones
completamente suspendidos con los cojinetes del eje del timón, según
la presente invención. Un alabeo sensible del borde delantero de la
pala del timón dirigido hacia la hélice significaría importantes y
no económicas medidas constructivas, especialmente con los
correspondientes perfiles más gruesos.
\newpage
Otra ventaja consiste en que solamente por la
disposición de cojinetes del eje del timón es posible conseguir una
forma constructiva de timón completamente suspendida, lo que
significa que ya no existen los intersticios entre los brazos de
timón necesarios hasta el momento y sus palas de timón. De esta
manera, se evita el flujo por estos intersticios y de manera
correspondiente las fuertes erosiones por cavitación que se producen
por esta razón.
Se consigue además que para la disposición del
dispositivo de timón según la presente invención, el tubo de guía
del timón, que de manera preferente está realizado en acero forjado,
se prolonga en la pala del timón, es decir, en la sección superior
de la pala del timón, no obstante, solamente con un cojinete
inferior. El vástago del timón, de manera correspondiente con un
cubo en forma de pieza forjada está unido con el timón cerca del
centro hidrodinámico, con lo que se genera solamente una reducida
carga por momentos flectores. Se pueden eliminar vibraciones
superpuestas mediante esta disposición.
Mediante el perfil delgado del timón y, por lo
tanto, con la reducida profundidad del perfil de la pala del timón,
resulta posible equilibrar la pala del timón sin solicitación
especial del cojinete para el vástago del timón, contrarrestando la
elevada presión de la corriente que procede de la hélice, que actúa
con elevada velocidad sobre la sección inferior de la pala del
timón.
Para eliminar la cavitación en la pala del
timón, ésta presenta el perfil, de acuerdo con la invención, que
está dividido en una mitad superior y una mitad inferior cuyos
bordes frontales, es decir, los bordes de entrada de la corriente
están alabeadas en determinados ángulos. La corriente de salida de
la hélice y el ángulo de ésta con respecto a la línea media de la
embarcación determinan los grados en los que está girado el borde
delantero del perfil. Mediante esta nueva variante de perfil, la
corriente turbulenta de la hélice circula mejor a lo largo de la
pala del timón y no se producen puntas de presión sobre la
superficie del perfil de la pala del timón que favorecen la
cavitación. La mejora en las corrientes que circulan por el timón
conduce a un importante ahorro de combustible y a una mejora de la
maniobrabilidad.
Mediante la disposición de placas directrices en
las zonas de transición de las secciones desplazadas de ambas
secciones de la pala del timón dispuestas una encima de la otra, se
consigue un perfil ventajoso para el flujo de corriente, de manera
que se evitan en estas zonas de transición las cavitaciones que de
otro modo aparecen en las mismas. Las "placas directrices"
constituidas como cuerpos formadores de corriente están constituidas
de forma tal que recubren la zona de transición entre ambos bordes
frontales. Las placas directrices se encuentran, por lo tanto, en
la parte de las zonas de transición en la pala del timón y recubren
éstas de manera que el agua discurre a lo largo de las placas
directrices en vez de hacerlo en las zonas de transición. De esta
manera se reduce el peligro de generación de turbulencias en la
corriente. Las placas directrices o bien sus involuciones
constituyen, por lo tanto, una protección o recubrimiento lateral de
la zona de transición entre la parte o sección superior e inferior
de la pala del timón. El concepto "recubrimiento" se debe
comprender en esta descripción en el sentido de que las placas
directrices recubren esencialmente el cuerpo generador de corriente
de la zona de transición.
Es ventajoso en un timón, constituido según la
invención con la pala de timón alabeada, que mediante las placas
directrices construidas o bien dispuestas solamente de forma local
en la zona de transición que recubren las superficies de transición
y que las prolongan en un cuerpo formador de corrientes, se evita el
peligro de la interrupción de la corriente, de manera que las
placas directrices de forma favorable a la formación de corrientes
no tienen influencia alguna sobre el comportamiento de propulsión de
la embarcación por sus dimensiones relativamente reducidas. Por
esta razón, se consigue un "efecto neutral en la
propulsión".
Disposiciones ventajosas de la invención son
objeto de las reivindicaciones dependientes.
Por lo tanto, la invención prevé un dispositivo
de timón, en el que entre la sección superior de la pala del timón
y la sección inferior de la pala del timón se disponga una placa de
fijación y que está unida de manera fija con las secciones de la
pala del timón, de manera que la placa de fijación presenta
secciones transversales simétricas a ambos lados de la línea media
longitudinal (LML) y perfil y medidas tales que se unen con la
placa inferior de la sección superior de la pala del timón y la
placa superior de la sección inferior de la pala del timón por sus
perfiles y medidas.
Una disposición adicional de la invención prevé
que el perfil frontal de la sección superior de la pala del timón y
el perfil frontal de la sección inferior de la pala del timón estén
desplazados hacia babor (BB) y estribor (SB) con respecto a la
línea media longitudinal (LML), de manera que la línea media (M2)
desplazada mediante las secciones desviadas lateralmente de los
bordes frontales discurre según un ángulo \alpha de, como mínimo,
3º a 10º, pero no obstante también un ángulo superior, de modo
preferente 8º, con respecto a la línea media longitudinal (LML) de
la sección transversal de una aleta de guía.
Además se prevé una disposición, según la
invención, que consiste en que las secciones de pared lateral de
las partes superior e inferior de la pala del timón,
correspondientes al lado de babor (BB) y al lado de estribor (SB)
de forma arqueada, aplanada, presentan una longitud (L4) más corta
con respecto a la longitud de las secciones de pared lateral
correspondientes al lado de estribor (SB) y de babor (BB) arqueadas,
sustancialmente curvadas, de las secciones superior e inferior de
la pala del timón.
La invención prevé además que la longitud de
arco (BL1) de las secciones de pared lateral arqueadas
sustancialmente curvadas de las secciones superior e inferior de la
pala del timón es mucho mayor que la longitud del arco (BL) de la
zona de pared lateral arqueada curvada aplanada de la secciones
superior e inferior de la pala del timón, de manera que las zonas
de transición (UB1) de la sección de pared lateral arqueada
sustancialmente curvada de las secciones superior e inferior de la
pala del timón están desplazadas con respecto a las secciones de
pared lateral del borde extremo y la zona de transición (UB) de la
sección de pared lateral arqueada, aplanada de la sección superior
e inferior de la pala del timón con respecto a la línea recta en la
dirección del borde extremo.
A continuación se explicarán ejemplos de
realización de la invención en base a los dibujos, en los que se
muestran:
Figura 1, vista lateral del dispositivo de timón
con pala del timón completamente suspendida, con secciones superior
e inferior de la pala del timón y un vástago del timón alojado en un
cojinete de la parte superior de la pala del timón,
La figura 2 muestra una vista representativa de
la pala del dispositivo de timón alabeada,
La figura 3 muestra una representación
esquemática del armazón de la pala del timón alabeada con el
recubrimiento exterior desmontado y con una serie de travesaños o
cuadernas de forma laminar en ambas secciones de la pala del
timón,
Las figuras 4, 4A, 4B, 4C muestran cuatro
travesaños en forma de placas de la sección superior del timón,
según la figura 3,
La figura 4D muestra una representación a mayor
escala de un travesaño en forma de placa de la sección inferior de
la pala del timón, de acuerdo con la figura 3,
La figura 4E muestra un travesaño en forma de
placa de la sección inferior de la pala del timón, según la figura
3,
La figura 5 muestra una reproducción a mayor
escala del travesaño en forma de placa de la figura 4,
La figura 6 muestra una representación a mayor
escala del travesaño en forma de placa, según la figura 4, con
indicaciones de las separaciones de las zonas de borde laterales con
respecto a la línea longitudinal media del travesaño,
La figura 7 muestra una representación del
armazón en otra forma de realización de la pala del timón
completamente suspendida y alabeada con múltiples travesaños en
forma de placa dispuestos en la sección superior del timón y en la
sección inferior del timón,
Las figuras 8, 8A, 8B, 8C muestran vistas a
mayor escala desde la parte superior de cuatro travesaños en forma
de placa de la sección superior de la pala del timón, según la
figura 7, con aberturas para recibir el tubo de guía para el
vástago del timón,
Las figuras 8D, 8E, 8F muestran vistas a mayor
escala desde la parte superior de tres travesaños en forma de placa
de la sección inferior del timón, según la figura 7,
La figura 9 muestra una vista a mayor escala
desde la parte superior de la placa superior de la sección o parte
superior de la pala del timón, según la figura 7, con la abertura
para recibir el tubo de guía para el vástago del timón,
La figura 10 muestra una vista a mayor escala
desde abajo de la pala del timón alabeada, según la figura 7,
La figura 11 muestra una vista a mayor escala
desde la parte superior de una placa de fijación dispuesta entre la
sección superior de la pala del timón y la sección inferior de la
pala del timón en el timón, según la figura 7, con perfil y medidas
que se corresponden al perfil y mediadas de la placa inferior de la
sección superior de la pala del timón y a la placa superior de la
sección inferior de la pala del timón,
La figura 12 muestra una vista frontal de la
pala del timón alabeada,
La figura 13 muestra una vista lateral de la
pala del timón con bordes de la pala del timón dispuestos
oblicuamente en el lado de la hélice,
La figura 14 muestra una vista superior y del
perfil en sección de un travesaño o cuaderna de la parte superior
de la pala del timón en otra forma de realización,
La figura 15 muestra una sección vertical de la
disposición de cojinetes del timón con el tubo de guía dispuesto en
la sección superior de la pala del timón para el eje o vástago del
timón,
La figura 16 muestra una vista representativa
desde la parte inferior de la pala del timón alabeada con placas
directrices generadoras de flujo de corriente en la zona de
transición de ambas secciones de la pala de timón,
La figura 17 muestra una vista lateral del
timón, según la figura 16,
La figura 18 muestra una vista posterior del
timón, según la figura 16,
La figura 19 muestra una vista delantera en
perspectiva del timón, según la figura 16,
La figura 20 muestra una vista en perspectiva
lateral del timón, según la figura 16,
La figura 21 muestra una vista en perspectiva
desde la parte frontal del timón, según la figura 16,
La figura 22 muestra una vista del timón, según
la figura 16, desde el borde delantero de la pala del timón con
aletas deflectoras dispuestas en forma de S,
La figura 23 muestra una vista desde la parte
inferior del timón, según la figura 16, y
La figura 24 muestra una vista en perspectiva
desde la parte inferior de la pala del timón alabeada con una pala
directriz que se prolonga con un cuerpo generador de líneas de
corriente de forma hemisférica en la zona de transición de ambas
secciones de la pala del timón.
El dispositivo de timón (200) según la invención
comprende dos elementos constructivos que colaboran conjuntamente
de modo funcional y consiguen el objeto de la invención, a saber, en
un timón preferentemente de forma totalmente suspendida con una
pala del timón alabeada (100) y un eje o vástago del timón (140)
alojado en cojinetes en su parte superior (figuras 1, 2, 3, 7 y
14).
En el dispositivo de timón (200) mostrado en la
figura 1 se ha indicado con el numeral (110) el cuerpo de la
embarcación, con el numeral (120) un tubo de guía para recibir el
eje del timón (140) y con el numeral (100) la pala del timón. La
pala del timón (100) está asociada a la hélice de propulsión (115).
El eje de la hélice se ha indicado con la sigla (PA).
La pala del timón (100), según las figuras 1, 2,
3 y 7 consiste en dos secciones (10, 20) de la pala del timón
dispuestas una encima de la otra, cuyos bordes frontales (11, 21)
dirigidos hacia la hélice (115) están desplazados lateralmente de
forma tal que el borde frontal (11) de la sección superior (10) de
la pala del timón está desplazado hacia babor (BB) y el borde
frontal (21) de la sección inferior (20) de la pala del timón está
desplazado hacia estribor (SB) con respecto a la línea media
longitudinal (LML) de la pala del timón (100) (figuras 4, 4A, 4B,
4C, 4D, 4E y 13). El desplazamiento lateral de los bordes frontales
(11, 21) puede ser conseguido también de forma tal que el borde
frontal (11) de la sección superior (10) del timón esté desplazado
hacia estribor (SB) y el borde frontal (21) de la sección inferior
del timón (20) esté desplazado hacia babor (BB). Ambas superficies
laterales (12, 13) de la sección superior del timón (10) y las
superficies laterales (21, 23) de la sección inferior del timón
(20) discurren desde los bordes frontales (11, 21) de forma arqueada
en la dirección a un borde extremo (15) alejado de la hélice (115)
por el cambio intermedio de las secciones y paredes laterales que
discurren rectas (16, 17) y (26, 27) que se unen al borde extremo
(15). Ambas secciones (10, 20) de la pala del timón tienen un borde
extremo conjunto (15) presentando, por el contrario, cada una de
las secciones (10, 20) de la pala del timón un borde frontal (11) y
(21), mediante cuyos desplazamientos laterales se consigue el
alabeo.
El dispositivo de timón (200) comprende
preferentemente un timón completamente suspendido, no obstante,
también se pueden tomar en consideración timones construidos de
otro modo, siempre que éstos sean apropiados para la disposición de
una pala de timón alabeada y permitan conseguir las ventajas de la
disposición de la pala del timón según la invención. Ambas
secciones de la pala del timón (10, 20) dispuestas una encima de la
otra presentan alturas iguales o distintas. Preferentemente, la
sección inferior (20) de la pala del timón presenta, con respecto a
la altura de la sección superior de la pala del timón, una altura
más reducida, de manera que la altura de la sección superior (10)
de la pala del timón corresponde, como mínimo, a 1 ^{1}/_{2}
veces la altura de la sección inferior (20) de la pala del timón.
Los bordes frontales (11, 21) de ambas secciones (10, 20) de la
pala del timón están realizadas con sección arqueada
semicircular.
La pala del timón (100) presenta bordes
frontales (11, 21) con estructura cónica y sección decreciente hacia
la parte inferior, siendo por el contrario los bordes extremos (15)
de ambas secciones (10, 20) de la pala del timón rectos y paralelos
con respecto al vástago (140) del timón (figuras 1, 2 y 3). La
disposición con estructura cónica de los bordes frontales (11, 21)
de ambas secciones (10, 20) de la pala del timón está realizada de
manera tal que la magnitud de las superficies transversales (30) de
ambas secciones de la pala del timón (10, 20) para la misma
constitución de perfil de la sección superior de la pala de timón
(10) y asimismo igual realización de perfil de la parte inferior de
la pala de timón (20) disminuye desde la parte superior (OB) hacia
la parte inferior (UB) de la pala del timón (100), de manera que
mediante la disminución de las superficies de sección transversal
(30) se consigue un perfil delgado que se extiende hacia la parte
inferior con un grosor de perfil más reducido en la parte inferior
que se consigue especialmente por la disposición de las superficies
de las paredes laterales (12, 13) y (22, 23) de ambas secciones (10,
20) de la pala del timón. El reducido grosor de perfil de la pala
del timón (100) es una característica esencial de la presente
invención.
Tal como se muestra en la figura 13, el borde
dirigido hacia la hélice (115), es decir, los bordes delanteros
(11, 21) de la pala del timón (100) forman, con una disposición
oblicua, con el borde alejado de la hélice, es decir el borde
extremo (15), un ángulo \beta, como mínimo, de 5º, preferentemente
de 10º.
Las longitudes (L, L1) de las superficies en
sección transversal (31, 32) de ambas secciones (10, 20) de la pala
del timón a ambos lados del mayor grosor del perfil (PD) están
realizadas de forma distinta. Las superficies en sección
transversal (31) de la sección superior (20) de la pala del timón y
de la sección inferior (20) de la pala del timón en la zona
comprendida entre el borde extremo (15) y el grosor máximo (PD) de
la pala del timón (100) presentan con respecto a la longitud (L1)
de las superficies en sección transversal (32) de la sección
superior (10) de la pala del timón y de la sección inferior (20) de
la pala del timón entre la zona de mayor grosor del perfil (PD) de
la pala del timón (100) y los bordes frontales (11, 21) una longitud
mayor (L). La relación de longitudes asciende en este caso
preferentemente a 1 ½ veces la longitud (L) con respecto a la
longitud (L1) (figura 5).
La constitución de la pala del timón es de forma
tal que la sección superior (10) de la pala del timón presenta, en
el lado de babor (BB) y la sección inferior de la pala del timón
(20) en el lado de estribor (SB), correspondientes secciones de
pared lateral (18, 28) que se extienden de forma arqueada aplanada
desde los bordes frontales (11, 21) en dirección al borde extremo
(15) con una longitud (L2) que corresponde a la longitud (L'2) de la
sección de pared lateral (18) de los bordes frontales(11, 21)
hasta la zona de mayor grosor de perfil (PD) con añadidura de una
longitud (L''2) que corresponde, como mínimo, a ^{1}/_{2} de la
longitud (L'2), de manera que a la sección de pared lateral (18) que
discurre de forma arqueada aplanada se une la sección de pared
lateral rectilínea (16), la cual termina en el borde extremo (15)
(figura 5).
Además, la sección superior (10) de la pala del
timón presenta, en el lado de estribor (SB) y la sección inferior de
la pala del timón (20) en el lado de babor (BB), correspondientes
secciones de pared lateral (19, 29) sustancialmente curvadas que
discurren de forma arqueada y que se extienden desde los bordes
frontales (11, 21) en dirección al borde extremo (15) con una
longitud (L3) que corresponde a la longitud (L'3) de la sección de
pared lateral (19) de los bordes frontales (11, 21) hasta la zona de
mayor grosor de perfil (PD) con añadidura de una longitud (L''3) que
corresponde, como mínimo, a ^{1}/_{2} de la longitud (L'3), de
manera que a la sección de pared lateral (19, 29) que discurre de
forma arqueada sustancialmente curvada se unen las secciones de
pared lateral rectilínea (17, 27), las cuales terminan en el borde
extremo (15) (figura 5, 4D).
A la causa de esta disposición de ambas
secciones de la pala del timón (10, 20), las secciones de paredes
laterales a ambos lados de los bordes frontales (11, 21) y del borde
extremo (15) presentan un desarrollo ascendente en dirección a la
zona de mayor grosor del perfil (PD).
El borde frontal (11) de la sección superior
(10) de la pala del timón y el borde frontal (21) de la sección
inferior (20) de la pala del timón están desplazados lateralmente
hacia babor (BB) y hacia estribor (SB) con respecto a la línea
media longitudinal (LML) de manera tal que la línea media (M2)
trazada por las secciones de borde frontal desplazadas lateralmente
discurre formando un ángulo mínimo de 3º hasta 10º, aunque no
obstante también podría ser superior, de modo preferente de 8º, con
respecto a la línea media longitudinal (LML) de la superficie en
sección transversal de travesaño o cuaderna.
El dispositivo de timón (200) presenta además un
vástago o eje de timón (140) que está asociado funcionalmente con
la pala del timón (100), realizado especialmente con acero forjado o
con otro material apropiado que está alojado en un cojinete en un
tubo de guía (120), realizado en especial en acero forjado o
cualquier otro material adecuado, mediante, como mínimo, un
cojinete (150). El vástago (140) del timón está dispuesto en la
zona de mayor grosor del perfil (PD) de la sección superior de la
pala del timón (10) y solamente en ésta (figuras 1, 2, 3 y 15), es
decir, en el punto de intersección de la línea (PD) que muestra la
zona de mayor grosor de perfil y la línea longitudinal media (LML)
(figura 5). El vástago del timón (140) se extiende conjuntamente
con su dispositivo de fijación (145) a toda la altura de la sección
superior (10) de la pala del timón (100). El tubo de guía (120) con
el vástago del timón (140) puede estar dispuesto también, por
consideraciones constructivas, en la sección superior (10) de la
pala del timón entre la zona (PD) de mayor grosor de perfil y los
bordes frontales (11, 21).
El tubo de guía (120) introducido profundamente
en la sección superior (10) de la pala del timón, está dispuesto en
forma de brazo en voladizo con un orificio interno (125) para
recibir el vástago (140) del timón (figura 14). La disposición del
tubo de guía (120) tiene lugar mediante la introducción del tubo de
guía en aberturas (105) en los travesaños (40) de la sección
superior (10) de la pala del timón (figuras 3, 8, 8A, 8B, 8C) que
se corresponden en sus medidas con el diámetro interno del tubo de
guía.
El tubo de guía (120) está constituido como
soporte en voladizo con un orificio longitudinal interno en la
parte media (125) para recibir el vástago (140) del timón (100).
Además, el tubo de guía (120) está constituido de modo que llega en
la pala del timón (100) unida al extremo del eje del timón,
solamente a la sección superior (10) de la pala del timón. En su
orificio interno (125), el tubo de guía (120) presenta el cojinete
(150) para recibir el vástago (140) del timón, de manera que de
forma preferente, dicho cojinete (150) está dispuesto en la zona
extrema inferior (120b) del tubo de guía (120). El vástago (140) del
timón sobresale mediante su extremo (140b) en una sección (145)
hacia fuera del tubo de guía (120). El extremo inferior libre de
dicha sección prolongada (145) del vástago (140) del timón está
unida con la sección superior (10) de la pala del timón en (170),
de manera que, no obstante, también se podría prever una unión que
posibilitara la liberación de la pala del timón (100) con respecto
al vástago (140) del timón cuando, por ejemplo, se debe cambiar el
eje de la hélice. La unión del vástago (140) del timón en la zona
(170) con la pala del timón alabeada (100) se encuentra en este
caso por encima del eje (PA) de la hélice, de manera que para el
desmontaje del eje de la hélice solamente se debe desmontar la pala
del timón (100) del vástago (140) del timón, de manera que no es
necesario el desmontaje del vástago del timón (140) del tubo de guía
(120) para una operación de cambio de la hélice, puesto que tanto
el extremo inferior libre (120b) del tubo de guía como también el
extremo inferior libre del vástago (140) del timón se encuentran
por encima del eje medio de la hélice. En la forma de realización
mostrada en la figura 15 se ha dispuesto solamente un cojinete
interno (150) para la articulación del vástago (140) del timón en
el tubo de guía (120); se puede prescindir en este caso de otro
cojinete para la pala del timón (100) en la pared externa del tubo
de guía (120).
Para la recepción del extremo inferior libre
(120b) del tubo de guía (120), la pala del timón (100) está dotada
de un rebaje o escotadura indicado con el numeral (160).
La sección transversal del tubo de guía (120)
está realizada con paredes delgadas, que en la zona de su extremo
libre presentan un cojinete liso (130) en sus paredes internas para
recibir el vástago (140) del timón. También en otros lugares del
tubo de guía (120) se pueden disponer cojinetes adicionales para el
vástago del timón. El vástago (140) del timón sobresale por su
extremo libre (140b) mediante la sección (140a) del tubo de guía
(120) y el extremo de dicha sección (140a) está unido con la sección
superior (10) de la pala del timón (figura 14).
Según las figuras 3 y 7, la sección superior
(10) de la pala del timón y la sección inferior (20) de la pala del
timón consisten en un conjunto de placas que constituyen las paredes
laterales y travesaños o cuadernas horizontales (40, 50) y otros
travesaños o cuadernas perpendiculares que constituyen el refuerzo
interno de ambos elementos de pala del timón. Los travesaños están
dotados de aligeramientos y aberturas para el paso del agua.
Tal como se muestra en las figuras 3, 4, 4A, 4B,
4C Y 8, 8A, 8B, 8C, todos los travesaños (40) de la sección
superior (10) de la pala del timón (100) presentan igual
constitución de forma, igual guiado de las paredes laterales y
correspondientes bordes frontales (11) y bordes extremos (15), de
manera que la longitud de los travesaños desde el travesaño
superior al travesaño de la parte baja y, por lo tanto, también las
dimensiones de las superficies transversales de los travesaños
disminuye desde arriba hacia abajo, de manera que los bordes
frontales (11) discurren oblicuamente con respecto a la parte baja
de la pala del timón (100) (figura 1).
Todos los travesaños (50) de la sección inferior
(20) de la pala del timón presentan igual disposición de forma,
igual distribución de paredes laterales y bordes frontales (21) y
extremos (15) que se corresponden, de manera que la longitud de los
travesaños (50) desde el travesaño de la parte más alta al de la
parte más baja y de esta manera también la dimensión de las
superficies en sección transversal de los travesaños disminuye
desde arriba hacia abajo, de manera que los bordes frontales (11)
discurren oblicuamente hacia la parte inferior de la sección
inferior (20) de la pala del timón.
Dada esta disposición, los bordes frontales (11,
21) de la sección superior (10) de la pala del timón y de la
sección inferior (20) de la pala del timón discurren oblicuamente
hacia abajo, mientras que por el contrario, los bordes extremos
(15) discurren de manera rectilínea y paralelamente al eje
longitudinal del vástago (140) del timón, tal como se muestra en la
figura 1.
Ambas secciones (10, 20) de la pala del timón
pueden estar unidas directamente entre sí. En las figuras 7 y 11,
ambas secciones (10, 20) de la pala del timón están unidas entre sí
mediante una placa de fijación (45). Esta placa de fijación (45)
presenta superficies en sección transversal simétricas (46, 47) a
ambos lados de la línea media longitudinal (LML) y un perfil
superficie y medidas, de manera que circunscribe la placa inferior
(42) de la sección superior (10) de la pala del timón y la placa
superior (41) de la sección inferior (20) de la pala del timón
mediante su perfil y medidas, de manera que al colocar el perfil
superior (10) de la pala del timón sobre la placa de fijación (45),
uno encima de otro, y al colocar la sección inferior (20) de la
pala del timón desde abajo sobre la placa de fijación (45), ésta
sobresale con un borde muy pequeño lateralmente hacia fuera de
ambas secciones (10, 20) de la pala del timón dispuestas una encima
de la otra (figuras 10 y 11). La placa de fijación (45) presenta un
borde redondeado (11') en forma semicircular, dirigido hacia la
hélice, que queda dispuesto sobre la línea media longitudinal (LML),
así como un borde (15') alejado de la hélice que se une en los
bordes extremos (15) de ambas secciones (10, 20) de la pala del
timón. Las superficies de pared lateral (45a, 45b) de la placa de
fijación (45) presentan formas arqueadas que se corresponden.
Tal como muestran las figuras 3 y 10, se une en
la zona inferior de la placa de fijación (45) la sección inferior
(20) de la pala del timón, cuyos travesaños (50) presentan una
disposición de las secciones transversales y forma general que
corresponden a las de los travesaños (40), giradas, no obstante, en
90º alrededor de su línea media longitudinal (LML) de los travesaños
(40) (figuras 4D, 4E, 8D, 8E, 8F).
De acuerdo con las figuras 7, 8, 8A, 8B y 8C,
los travesaños (40) de las secciones A, B, C y D tienen igual
perfil, no obstante, la superficie en sección transversal de los
travesaños individuales (40) disminuye desde arriba hasta abajo, de
manera que el borde frontal (11) discurre oblicuamente. En la
sección C se une la sección D con la placa de fijación (45). Los
travesaños (50) de las secciones E, F y G de la sección inferior
(20) de la pala del timón presentan iguales perfiles que los
travesaños (40), pero, no obstante, las paredes laterales se
encuentran con las secciones de pared lateral (29) arqueadas
sustancialmente curvadas, de los travesaños (50) en la parte de
babor (BB) (figuras 8D, 8E y 8F), mientras que por el contrario, en
el ejemplo de realización de la figura 7, las paredes laterales de
los travesaños (40) se encuentran con las secciones de pared lateral
(19) arqueadas sustancialmente curvatura en el lado de estribor
(SB) (figuras 8, 8A, 8B y 8C). Las superficies en sección
transversal de los travesaños (50) de la sección inferior (20) entre
la pala del timón disminuyen con respecto a su longitud desde
arriba hacia abajo, de manera que los bordes frontales (21) de la
sección inferior (20) de la pala del timón discurren de manera
correspondiente oblicuamente
(figura 7).
(figura 7).
En la figura 9 se ha mostrado la placa de
cubrición superior (43) de la sección superior (10) de la pala del
timón que está dotada de la abertura (105) para la introducción del
tubo de guía (120). La figura 10 muestra una vista desde abajo de
la pala del timón (100) con ambas secciones (10, 20) de la pala del
timón y los travesaños (40,
50).
50).
El diámetro de la abertura (105) o bien el
orificio de la sección superior (10) de la pala del timón para
recibir el tubo de guía (120) para el vástago (140) del timón es
algo más pequeña que el grosor mayor de perfil (PD) de la sección
(10) de la pala del timón. Por esta disposición se consigue un
perfil de la pala del timón muy
delgado.
delgado.
La disposición y el perfil en sección
transversal de la pala de timón (100) con ambas secciones de pala de
timón (10, 20) son tales que las secciones de pared lateral (18,
28) de forma arqueada aplanada de las secciones de pala de timón
superior e inferior (10,20) presentan una reducida longitud (L2,
L'2) con respecto a la longitud (L3) de las secciones de pared
lateral (19, 29) arqueadas con forma sustancialmente curvada de las
secciones superior e inferior (10, 20) de la pala del timón
(figuras 5 y 6). La separación (\alpha) desde la sección de pared
lateral (18) de la sección superior de timón (10) con respecto a la
línea longitudinal media (LML) y la separación (\alpha1) desde la
sección de pared lateral (19) son iguales. Hasta el borde extremo
(15) las separaciones (\alpha, \alpha1) son siempre iguales,
pero disminuyen en cuanto a magnitud de la dirección hacia el borde
extremo (15). En la dirección hacia el borde frontal (11) se tienen
las siguientes relaciones de longitud:
- \alpha2 < \alpha3
- \alpha4 < \alpha5
- \alpha6 < \alpha7
A continuación, se encuentra la zona (PD) con el
mayor grosor de perfil. En la dirección hacia el borde frontal se
tienen entonces las siguientes proporciones dimensionales:
- \alpha8 > \alpha9
- \alpha10 > \alpha11
- \alpha12 > \alpha13
- \alpha14 > \alpha15
- \alpha16 > \alpha17
- \alpha18 > \alpha19
de manera que la proporción de las separaciones
(\alpha16) con respecto a (\alpha17) es aproximadamente 2:1. En
la figura 6 se puede observar claramente en qué proporción se
encuentran las mencionadas separaciones entre si, es decir, que las
separaciones (\alpha9, \alpha11, \alpha13, \alpha15,
\alpha17, \alpha19) disminuyen sustancialmente en dirección
hacia el borde frontal (11) con respecto a las separaciones opuestas
(\alpha8, \alpha10, \alpha12, \alpha14, \alpha16,
\alpha18). Este perfil en sección transversal con las
separaciones que se han mostrado se extiende a todas las secciones
transversales de la parte superior (10) de la pala del timón y a
través de todas las secciones de la parte inferior de la pala del
timón, puesto que todas las superficies en sección transversal de
la parte superior (10) de la pala del timón tienen iguales
estructuras formales, lo cual se cumple también para la superficie
en sección transversal de la parte inferior (20) de la pala del
timón y ello teniendo en cuenta el hecho de que la superficie en
sección transversal o bien los travesaños de la pala del timón
(100) se reducen desde la parte superior hacia abajo, con respecto
a sus longitudes y con respecto a su zona dirigida hacia los bordes
frontales (figura 10).
La longitud de arco (BL1) de las secciones de
pared lateral (19, 29) sustancialmente curvadas de las secciones
superior e inferior (10, 20) de la pala del timón es, según otra
forma de realización según la figura 14, superior a la longitud del
arco (BL) de las secciones de pared lateral (18, 28) de forma
arqueada aplanada de las secciones superior e inferior (10, 20) de
la pala del timón, de manera que las zonas de transición (ÜB1) de
las secciones de pared lateral arqueadas sustancialmente curvadas
(19, 29) de las secciones superior e inferior (10, 20) de la pala
del timón, con respecto a las secciones de pared lateral (17, 27)
que discurren de forma rectilínea con respecto al borde extremo (15)
y las zonas de transición (ÜB) de las secciones de pared lateral
(18, 28) arqueadas aplanadas de las secciones superior e inferior
(10, 20) de la pala del timón, con respecto a las secciones de
pared lateral (16, 26) que discurren de forma rectilínea con
respecto al borde extremo (15), están desplazadas en dirección al
borde extremo (15) de manera tal que la zona de transición (ÜB1)
está invertida con respecto a la zona de transición (ÜB) del borde
extremo. En este caso las longitudes de las secciones de pared
lateral (18, 19) y (28, 29) son las siguientes:
- L3 \geq L2
- L'2 < L'3
- L4 > L'4
- (figura 14)
Los tramos de las secciones de pared lateral
rectas (16, 17, 26, 27) de las secciones superiores (10) de la pala
del timón y de la sección inferior (20) de la pala del timón que
discurren conjuntamente hacia el borde extremo (15) presentan
preferentemente iguales longitudes, sin embargo podrían también
presentar una disposición de longitudes desiguales.
La invención comprende también dispositivos de
timón en los que la pala de timón alabeada (100) está dotada con
aletas que se extienden a ambas secciones de pala de timón (10,
20).
Tal como muestran las figuras 16 a 23, en la
zona de transición de ambas secciones desplazadas lateralmente (A1,
A2) de ambas secciones de pala de timón (10, 20), dispuestas una
encima de la otra y conformadas de manera correspondiente con
respecto a la forma arqueada de los bordes frontales (11, 21), están
dispuestas placas directrices (200, 201) (deflectores) con un
perfil arqueado, de forma aerodinámica, alargado o de forma
hemisférica, de las cuales una de las placas directrices (200)
desde el borde frontal (11) de la sección superior (10) de la pala
del timón hasta su pared lateral y la otra pala directriz (201)
desde el borde delantero (21) de la sección inferior (20) de la
pala del timón hasta su pared lateral están unidas entre si con sus
otros bordes dirigidos uno hacia el otro (200d, 201d).
Ambas placas directrices (200, 201) se prolongan
en un cuerpo generador de corrientes de flujo que recubre la zona
de transición entre la zona de desplazamiento de ambas secciones
(10, 20) de la pala del timón. Tanto la sección superior (10) de la
pala del timón como también la sección inferior (20) de la pala del
timón presentan cada una de ellas una placa directriz (200) o (201)
en forma de bandas o flejes suavemente curvados, adecuados a la
forma de la pared externa de la pala del timón, de manera que cada
una de las placas directrices se encuentra en la zona de los bordes
frontales con una sección (200b) o bien (201b) dirigidas a los
bordes frontales (11, 21) o bien a la hélice (115), siendo pieza
componente, es decir pieza componente integrada del borde frontal.
Además, cada una de las placas directrices (200) o bien (201) está
dotada de una sección (200c) o (201c) en forma de banda o fleje,
que está dispuesta sobre la pared lateral del timón, o bien
integrada con la misma (figuras 17, 18, 19 y 20). Las secciones
(200b) o bien (201b) de ambas placas directrices (200, 201)
descansan en la zona de los bordes frontales (11, 21) y presentan
en una disposición parecida a una caperuza (200a, 201a), en la
dirección de visión desde delante hacia los bordes frontales (11,
21), una conformación aproximadamente hemisférica (figuras 16 y
22), de manera que dichas secciones (200b, 201b) en forma de
caperuzas están desplazadas igual que los bordes frontales (11, 21)
hacia babor (BB) y hacia estribor (SB) (figura 22).
Ambas secciones en forma de caperuza (200b,
201b) constituyen conjuntamente dos medios conos (200'b, 201'b) que
con sus caras de base coinciden entre sí (figuras 16, 17, 20). De
esta manera la pared lateral del lado de babor de la sección
superior (10) de la pala del timón presenta la placa directriz (200)
y la pared lateral dispuesta en el lado de estribor de la sección
inferior (20) de la pala del timón presenta la placa directriz
(201), de manera que las placas directrices (200, 201) están
dispuestas de forma tal que sus secciones en forma de bandas o
flejes abombados (200c, 201c) se encuentran en las paredes laterales
de la pala del timón, mientras que sus secciones (200b, 201b)
dirigidas a la hélice (115) se encuentran en la zona de los bordes
frontales (11, 21).
Las secciones (200b, 201b) que se encuentran en
la zona de ambos bordes frontales (11, 21) están soldadas entre si
por sus bordes dirigidos uno hacia el otro (200d, 201d) y con los
bordes frontales (11, 21) (figura 22).
En la forma de realización de la figura 24 se ha
dispuesto en la zona de transición de ambas secciones (10, 20) de
la pala del timón una placa directriz (210) en forma de cuerpo
generador de flujos de corriente, que está constituida de forma
hemisférica.
El dispositivo de timón, según la invención,
queda definido por las características indicadas en las
reivindicaciones, las formas de realización mostradas en la
descripción y en los ejemplos de realización ilustrados en los
dibujos. Las placas deflectoras dispuestas en la zona de transición
de ambas secciones (10, 20) de la pala del timón presentan las
disposiciones descritas en la descripción y mostradas en las figuras
y son iguales que la disposición general del timón el objeto de la
invención.
Claims (8)
1. Dispositivo de timón para embarcaciones de
alta velocidad con timón reductor de cavitación, alabeado, en
especial un timón completamente suspendido, que comprende una pala
del timón (100) con una hélice (115) asociada al timón, dispuesta
sobre un eje de la hélice motriz (PA) y un vástago del timón (140)
unido a la pala del timón (100) en el que el dispositivo de timón
(200).
a.) Comprende una pala de timón completamente
suspendida (100) que presenta preferentemente un perfil delgado con
una reducida profundidad de perfil, con dos secciones de la pala del
timón dispuestas una encima de otra (10, 20) con altura igual o
desigual, preferentemente con una sección inferior del timón (20)
que presenta una altura más reducida con respecto a la altura de la
sección superior (10) de la pala del timón y con los bordes
frontales (11, 21) dirigidos hacia la hélice que presentan (115) un
perfil aproximadamente semicircular, los cuales están dispuestos de
manera tal que un borde frontal (11) está desplazado lateralmente
hacia babor (BB) o hacia estribor (SB) y el otro borde frontal (21)
está desplazado lateralmente hacia estribor (SB) o hacia babor
(BB), con respecto a la línea media longitudinal (LML) de la pala
del timón (100), de manera que las superficies de las paredes
laterales (12, 13; 22, 23) de ambas secciones (10, 20) de la pala
del timón se reúnen en un borde extremo (15) alejado de la hélice
(115),
a1.) de manera que ambos bordes frontales (11,
21) y el borde extremo (15) discurren estrechándose hacia debajo,
de manera cónica, con la disminución de las superficies de la
sección transversal (30), desde la sección superior (OB) hasta la
sección inferior (UB) de la pala del timón (100),
a2.) o bien el borde extremo (15) discurre recto
y paralelo al vástago (140) del timón y ambos bordes frontales (11,
21) discurren de forma cónica decreciendo su sección hacia abajo,
con disminución de las dimensiones de las superficies de sección
transversal (30) desde la parte superior (OB) hasta la parte
inferior (UB),
a3.) de manera que las secciones de superficie
en sección transversal (31) de la parte superior (10) de la pala
del timón y de la parte inferior (20) de la pala del timón
presentan, en la zona comprendida entre el borde extremo (15) y el
grosor de perfil mayor (PD) de la pala del timón (100), una longitud
(L) que, como mínimo, corresponden a 1 ^{1}/_{2} veces la
longitud (L1) de la sección de superficie en sección transversal
(32) de la parte superior (10) de la pala del timón y de la parte
inferior (20) de la pala del timón entre el mayor espesor de perfil
(PD) de la pala del timón (100) y los bordes frontales (11, 21),
a4.) de manera que la parte superior (10) de la
pala del timón se extiende hacia el lado de babor (BB) y la parte
inferior de la pala del timón (20) se extiende hacia el lado de
estribor (SB), discurriendo cada una de ellas de forma arqueada
aplanada, desde los bordes frontales (11, 21) en la dirección de la
sección de pared lateral (18, 28) que se extiende hacia el borde
extremo (15) con una longitud (L2), que se extiende en una longitud
(L'2) de la sección de pared lateral (18) de los bordes frontales
(11, 21) hacia el espesor de perfil mayor (PD) con añadidura de una
longitud (L''2) que corresponde, como mínimo, a ^{1}/_{2} de la
longitud (L'2), de manera que a la sección de pared lateral (18,
28) que discurren de forma arqueada aplanada se une la sección de
pared lateral (16, 26) que discurre de forma recta que termina en el
borde extremo (15),
a5.) de manera que la sección superior (10) de
la pala del timón en el lado de estribor (SB) y la sección inferior
de la pala del timón (20) en el lado de babor (BB) presentan cada
una sección de pared lateral arqueada, fuertemente curvada, y que
discurren, desde los bordes frontales (11, 21) en la dirección del
borde extremo (15), secciones de pared lateral (19, 29) con una
longitud (L3) que se extiende a la longitud (L'3) de la sección
(19) de pared lateral desde los bordes frontales (11, 21) hasta la
zona de mayor grosor del perfil (PD) con adición de una longitud
(L''3) que corresponde, como mínimo, a ^{1}/_{3} de la longitud
(L'3), de manera que a la secciones (19, 29) de pared lateral
arqueada, fuertemente curvada, se une una sección de pared lateral
rectilínea (17, 27) que termina en el borde extremo (15),
a6.) de manera que ambas secciones de paredes
laterales (16; 17; 26, 27) que discurren de forma recta presentan
por paredes iguales longitudes y las secciones de superficie en
sección transversal que se encuentran entre ambas secciones de
pared lateral (16, 17; 26, 27) están construidas con iguales
dimensiones y son simétricas,
a7.) de manera que la separación entre las
secciones de pared lateral (18; 28) que discurren de forma arqueada
aplanada, y a la línea media longitudinal (LML), es mayor con
respecto a la separación entre la sección de pared lateral, que
discurre de forma sustancialmente arqueada (19, 29) con respecto a
la línea media (LML), y entre ambas secciones de pared lateral, que
discurren de forma arqueada (18; 28), están constituidas zonas de
sección transversal asimétricas que se encuentran a ambos lados de
la línea longitudinal media (LML),
a8.) de manera que en la zona de transición de
ambas secciones desplazadas lateralmente de ambas secciones (10,
20) del timón, dispuestas una encima de la otra, están dispuestas
las placas directrices (200, 201) que están conformadas de manera
correspondiente a la estructura arqueada de los bordes frontales
(11, 21), que constituyen los cuerpos de conformación de la
corriente y que recubren la zona de desplazamiento, presentando un
perfil adecuado a la formación de la corriente, arqueado y conjugado
a la pared externa de la pala del timón, con perfil rectilíneo o en
forma de semicírculo, de las cuales una placa directriz (200) se
extiende desde el borde frontal (11) de la sección superior (10) de
la pala del timón hasta su pared lateral, y la otra placa directriz
(201) se extiende desde el borde frontal (21) de la sección inferior
(20) de la pala del timón hasta su pared lateral,
b.) comprende un vástago (140) del timón (100)
que tiene como mínimo un cojinete, que funciona conjuntamente de
modo funcional con la pala del timón,
b1.) de manera que el vástago (140) del timón,
en especial de acero forjado u otro material adecuado conjuntamente
con el tubo de guía (120) receptor de aquél, realizado en acero
forjado o en otro material adecuado en la zona de mayor grosor de
perfil (PD) o entre éste y el borde frontal de la sección superior
(10) de la pala del timón está dispuesto en éste y se extiende con
su dispositivo de fijación (145) del lado extremo a toda la altura
de la sección superior (10) de la pala del timón,
b2.) de manera que el tubo de guía (120)
introducido profundamente en la sección superior (10) del ala del
timón para el vástago del timón (140) está dispuesto en forma de
brazo en voladizo con un orificio longitudinal interno en la zona
media (125) para recibir el vástago (140) del timón,
b3.) de manera que la sección transversal del
tubo de guía está realizada con paredes delgadas y porque el tubo de
guía (120) presenta preferentemente en la zona de su extremo libre,
para recibir mediante cojinete el vástago de timón (140), un
cojinete liso (130) en su pared interna, y
b4.) de manera que el vástago (140) del timón
sobresale por su zona extrema (140b) mediante una sección (140a)
hacia fuera del tubo de guía (120) y está unida con el extremo de
dicha sección (140a) con la sección superior (10) de la pala del
timón.
2. Dispositivo de timón, según la reivindicación
1, caracterizado porque entre la sección superior (10) de la
pala del timón y la sección inferior (20) de la pala del timón está
dispuesta una placa de fijación (45) y está unida con las secciones
(10, 20) de la pala del timón, de manera que dicha placa de fijación
(45) presenta superficies en sección transversal (46, 47) simétricas
a ambos lados de la línea media longitudinal (LML) y un perfil
superficial, así como medidas, que comprenden las de la placa
inferior (42) de la sección superior (10) de la pala del timón y la
placa superior (41) de la sección inferior (20) de la pala del timón
con sus perfiles y medidas.
3. Dispositivo de timón, según la reivindicación
1 ó 2, caracterizado porque el borde frontal (11) de la
sección superior (10) de la pala del timón y el borde frontal (21)
de la sección inferior (20) de la pala del timón están desplazados
lateralmente hacia babor (BB) y hacia estribor (SB) con respecto a
la línea longitudinal media (LML) de forma tal que la línea media
(M2), trazada en la sección de borde frontal desplazado
lateralmente, discurre con un ángulo \alpha de, como mínimo, 3º a
10º, si bien puede ser superior, preferentemente 8º con respecto a
la línea longitudinal media (LML) de la superficie en sección
transversal de un travesaño.
4. Dispositivo de timón, según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las secciones de
pared lateral (18, 28) de las secciones superior e inferior (10,
20) de la pala del timón que se encuentran a babor (BB) y a
estribor (SB) con forma arqueada, aplanada, presentan una menor
longitud (L4) con respecto a la longitud (L5) de las secciones de
pared lateral (19, 29) de las secciones superior e inferior de la
pala del timón con forma arqueada, sustancialmente curvada.
5. Dispositivo de timón, según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la longitud del
arco (BL1) de las secciones de pared lateral (19, 29) arqueadas
sustancialmente curvadas, de las secciones superior e inferior (10,
20) de la pala del timón es superior a la longitud del arco (BL) de
las secciones de pared lateral (18, 28) de forma arqueada,
aplanada, de las secciones superior e inferior (10, 20) de la pala
del timón, de manera que las zonas de transición (UB1) de las
secciones de pared lateral (19, 29) arqueadas, sustancialmente
curvadas, de las secciones superior e inferior (10, 20) de la pala
del timón están desplazadas con respecto a las secciones de pared
lateral (17, 27) que discurren de forma rectilínea hacia el borde
extremo (15), y las zonas de transición (UB) de las secciones de
pared lateral (18, 28) arqueadas, aplanadas, de las secciones
superior e inferior (10, 20) de la pala del timón están desplazadas
con respecto a las secciones de pared lateral (16, 26) que
discurren de forma rectilínea con respecto al borde extremo (15) en
dirección del borde extremo.
6. Dispositivo de timón, según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el diámetro de
la abertura u orificio (105) de la sección superior (10) de la pala
del timón para recibir el tubo de guía (120) es algo más reducido
que la zona de perfil más gruesa (PD) de la sección (10) de la pala
del timón.
7. Dispositivo de timón, según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el canto o borde
frontal (11, 21) de la pala del timón (100) dirigido hacia la
hélice (115) discurre con respecto al canto o borde extremo (15)
alejado de la hélice (115) con un ángulo \beta que asciende, como
mínimo, a 5º, preferentemente a 10º.
8. Dispositivo de timón, según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las secciones
(10, 20) de la pala del timón, dispuestas en la zona de transición
de ambas secciones lateralmente desplazadas (A1, A2) de ambas
secciones (10, 20) de la pala del timón dispuestas una encima de la
otra, que están conformadas de manera correspondiente al perfil
arqueado de los bordes frontales (11, 21), presentan un perfil
arqueado longitudinalmente, de manera que cada una de ambas placas
directrices (200, 201) se encuentra con una de las secciones (200b,
201b) dirigidas hacia los bordes frontales (11, 21) en la zona de
los bordes frontales y es una pieza integral componente de los
bordes frontales y está dotada con una sección en forma de banda o
fleje (200c, 201c) que establece contacto con la pared lateral del
timón o que está integrada en ésta, de manera que las secciones
(200b, 201b) de ambas placas directrices (200, 201) que se
encuentran en la zona de los bordes frontales (11, 21) presentan
una constitución en forma de caperuza (200a, 201a), de manera que
la pared lateral del lado de babor de la sección superior (10) de la
pala del timón presenta la placa directriz (200) y la pared lateral
de la sección inferior (20) y la pala del timón que se encuentra en
el lado de estribor presenta la placa directriz (201), de manera
que dichas placas directrices (200, 201) están dispuestas en la
zona de transición de la sección superior (10) de la pala del timón
y de la sección inferior (20) de la pala del timón, de manera tal
que las secciones en forma de banda o fleje (200c, 201c) se
encuentran en las paredes laterales de la pala del timón y recubren
la zona de transición, de manera que las secciones (200b, 201b) de
las placas directrices (200, 201) dirigidas hacia la hélice (115) se
encuentran en la zona de los bordes frontales (11, 21).
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