Timón

Un timón es una superficie de control principal 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 que se utiliza 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 aeronave. En su forma básica, un timón es una lámina o plano de material unido con bisagras a la popa , la cola o la parte trasera de la embarcación . A menudo, los timones tienen una forma que minimiza la resistencia hidrodinámica o aerodinámica . En embarcaciones simples , se puede unir una caña de timón —esencialmente, un palo o pértiga que actúa como brazo de palanca— a la parte superior del timón para permitir que un timonel lo gire . En embarcaciones más grandes, los cables, las varillas de empuje o los sistemas hidráulicos pueden conectar los timones a los volantes. En los aviones convencionales, el timón de dirección se acciona mediante pedales a través de mecanismos mecánicos o sistemas hidráulicos.

En general, un timón es «parte del aparato de dirección de una embarcación o barco que se fija fuera del casco», abarcando todo tipo de remos, palas y timones. ^{[ 1 ]} Más específicamente, el aparato de dirección de las embarcaciones antiguas se puede clasificar en timones laterales y timones de popa, según su ubicación en el barco. Un tercer término, remo de dirección , puede designar ambos tipos. En el contexto mediterráneo , los timones laterales se denominan más específicamente timones de popa, ya que este último término designa con mayor precisión el lugar donde se montaba el timón. Los timones de popa se suspenden 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 la 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 largos viajes oceánicos) mientras que era más adecuado para embarcaciones pequeñas en el transporte de aguas rápidas y estrechas; el timón no perturbaba el manejo de las velas, requería menos energía para ser operado por 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 desviar la embarcación hacia barlovento o sotavento, y se requiere el uso del timón para mantener un rumbo recto. En aquella época se utilizaba un remo de dirección porque el timón aún no se había inventado. Con una sola vela, era necesario mover frecuentemente el remo de dirección para mantener un rumbo recto; esto ralentizaba la embarcación, ya que la corrección de rumbo mediante el remo (o el timón) actuaba como un freno. La segunda vela, situada a proa, podía ajustarse para contrarrestar la tendencia de giro de la vela mayor y minimizar la necesidad de correcciones de rumbo con el remo de dirección, lo que habría mejorado sustancialmente el rendimiento de la vela. ^{[ 14 ]}

Antes de la invención del timón, se utilizaban remos de gran tamaño, llamados remos de dirección, o tablones, llamados tablones de dirección, para controlar la dirección de un barco u otra embarcación. Estos suelen ir sujetos al costado de estribor en los barcos más grandes, aunque en los más pequeños rara vez se encuentran sujetos.

remo/mecanismo de dirección

El antiguo Egipto

Los remos destinados a la dirección aparecieron en los grandes navíos egipcios mucho antes de la época de Menes (3100 a. C.). ^{[ 15 ]} En el Imperio Antiguo (2686–2134 a. C.) se encuentran hasta cinco remos de dirección a cada lado de los barcos de pasajeros. ^{[ 15 ]} La caña del timón , al principio un pequeño pasador que atravesaba el eje del remo de dirección, se remonta a la quinta dinastía (2504–2347 a. C.). ^{[ 16 ]} Tanto la caña del timón como la introducción de un poste de dirección vertical en la popa redujeron el número habitual de remos de dirección necesarios a uno a cada lado. ^{[ 17 ]} Se pueden encontrar remos de dirección 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.), quien pasó varios meses en Egipto : «Hacen un timón, y este se introduce a través de la quilla », probablemente refiriéndose a la horquilla en el extremo de la quilla (como se representa en la «Tumba de Menna»). ^{[ 20 ] [ 21 ]}

El antiguo Irán

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

Antigua Roma

La navegación romana utilizaba remos de dirección sexillie que, en el Mediterráneo, experimentaron un largo periodo de constante perfeccionamiento y mejora, de modo que en la época romana las embarcaciones antiguas alcanzaron tamaños extraordinarios. ^{[ 22 ]} La fuerza del remo de dirección residía en su combinación de eficacia, adaptabilidad y sencillez. ^{[ 22 ]} Los sistemas de montaje de los remos de dirección romanos sobrevivieron prácticamente intactos hasta la Edad Media. ^{[ 22 ]}

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 ríos y puertos, 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 de cangreja , lo que aumentaba la movilidad de la embarcación portuaria. ^{[ 24 ]} Otros usos romanos atestiguados de remos de dirección montados en la popa incluyen barcazas remolcadas, barcos de transporte de barriles de vino y diversos otros tipos de barcos. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} Una gran barcaza fluvial encontrada en la desembocadura del Rin cerca de Zwammerdam presentaba un gran mecanismo de dirección montado en la popa. ^{[ 28 ] [ 29 ]} Según nuevas investigaciones, los barcos Nemi avanzados , las barcazas palaciegas del emperador Calígula (37-41 d. C.), podrían haber tenido timones de 14 m de largo. ^{[ 30 ]}

Timón montado en el codaste

Antigua China

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 antes de su aparición en Occidente. ^{[ 7 ] [ 11 ] [ 31 ]} En China, los modelos en miniatura de barcos que presentan 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 haber inventado el timón, ya que el remo de dirección todavía tenía un uso práctico para viajar por ríos rápidos en el 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 61 cm (2 pies ) 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 llevada a cabo por el Museo Provincial de Guangdong y la Academia Sinica de Taiwán en 1958. ^{[ 8 ] [ 32 ]} En las décadas siguientes, 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 fijaban al casco mediante mordazas o encajes de madera, ^{[ 34 ]} mientras que los más grandes solían suspenderse 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 los juncos chinos de la Edad Media gracias a 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 del junco y el 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 tipo "mediano, vertical y axial", y que este tipo de timón precedió al timón de pivote y bisagra que se encuentra en Occidente en aproximadamente un milenio. ^{[ 31 ]}

India antigua

Un sello de Chandraketugarh (Bengala Occidental), fechado entre los siglos I y III d. C., representa un mecanismo de dirección en un barco llamado « Indra del Océano » (Jaladhisakra), lo que indica que se trataba de una embarcación marítima. ^{[ 36 ] [ 37 ]}

Cercano Oriente medieval

Los barcos árabes también utilizaban un timón montado en el codaste. ^{[ 38 ]} En sus barcos, «el timón se controla mediante dos líneas, cada una unida a una pieza transversal montada 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 las regiones»), escrito por al-Muqaddasi en 985:

Desde el puesto de vigía, el capitán observa atentamente el mar. Al divisar una roca, grita: «¡Estribor!» o «¡Babor!». Dos jóvenes apostados allí repiten el grito. El timonel, con dos cabos en la mano, al oír las llamadas, tira de uno u otro hacia la derecha o la izquierda. Si no se tiene mucho cuidado, el barco choca contra las rocas y naufraga. ^{[ 39 ]}

Europa medieval

Los remos montados en el costado de los barcos evolucionaron hasta convertirse en remos de dirección de cuarto, que se utilizaron desde la antigüedad hasta finales 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 cuarto se volvieron difíciles de manejar y fueron reemplazados por timones más robustos con fijación de pasador y gozne . Si bien se encontraron remos de dirección en Europa en una amplia gama de embarcaciones desde la época romana, incluidas galeras de guerra ligeras en el Mediterráneo, ^{[ 10 ] [ 31 ]} la representación más antigua conocida de un timón de pasador y gozne se puede encontrar en tallas de iglesias de Zedelgem y Winchester que datan de alrededor de 1180. ^{[ 10 ] [ 31 ]}

Si bien los timones anteriores se montaban en la popa mediante codastes o aparejos, las bisagras de hierro permitieron fijar el timón a lo largo de toda la longitud del codaste de forma permanente. ^{[ 40 ]} Sin embargo, su pleno potencial solo se pudo aprovechar tras la introducción del codaste vertical y el aparejo completo en el siglo XIV. ^{[ 41 ]} Desde la Era de los Descubrimientos en adelante, los barcos europeos con timones de pivote y bisagra navegaron con éxito por los siete mares. ^{[ 41 ]}

El historiador Joseph Needham sostiene que el timón montado en la popa fue transferido de China a Europa y al mundo islámico durante la Edad Media. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 31 ]}

Timones modernos

Los timones convencionales no han cambiado esencialmente 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 ser reemplazado por completo por propulsores azimutales .

Los timones de las embarcaciones pueden ser externos o internos. Los timones externos se instalan en la popa o el espejo de popa. Los timones internos se instalan en la quilla o el timón de popa, quedando así completamente sumergidos bajo el casco y conectados al mecanismo de dirección mediante un eje que atraviesa el casco hasta la cubierta, generalmente hasta la bañera. Los timones internos instalados en la quilla (que son una continuación del borde de salida de la quilla corrida) se consideran tradicionalmente los más resistentes a los daños para la navegación en alta mar. Los timones instalados en el timón de popa ofrecen un mejor rendimiento y una maniobrabilidad más rápida en embarcaciones con quillas de aleta más pequeñas.

La posición del mástil y del eje del timón define la diferencia entre un ketch y un yawl, ya que estas embarcaciones de dos mástiles son similares. Los yawls se definen por tener el mástil de mesana a popa (es decir, detrás del eje del timón); los ketches se definen por tener el mástil de mesana a proa del eje del timón.

Los timones de embarcaciones pequeñas que pueden dirigirse más o menos perpendicularmente al eje longitudinal del casco actúan como frenos eficaces al virar bruscamente. Sin embargo, términos como "virar bruscamente" o "virar bruscamente a estribor" se refieren a un giro a máxima velocidad en embarcaciones más grandes. Los timones suspendidos en el espejo de popa o los timones de aleta montados en la parte más a popa generan mayor momento y permiten giros más rápidos que los timones suspendidos en la quilla, montados más hacia adelante. En embarcaciones pequeñas, los timones se pueden accionar mediante una caña que se inserta en el eje del timón, el cual también sirve de fijación al perfil del timón. En embarcaciones donde la longitud de la caña podría dificultar el movimiento del timón, se puede dividir con una junta universal de goma, y ​​la parte unida a la caña se denomina extensión de caña. Las cañas se pueden extender aún más mediante una extensión telescópica ajustable con bloqueo giratorio.

También existe el timón de tipo barril, donde la hélice del barco está encerrada y puede girar para dirigir la embarcación. Los diseñadores afirman que este tipo de timón en una embarcación más pequeña responderá más rápidamente al timón. ^{[ 45 ]}

En una aeronave, el timón de dirección es una de las tres superficies de control direccional , junto con el elevador ( generalmente unido a la estructura de la cola horizontal, si no es un elevador plano) y los alerones (unidos a las alas), que controlan el cabeceo y el alabeo, respectivamente. El timón de dirección suele estar unido a la aleta (o estabilizador vertical ), lo que permite al piloto controlar la guiñada alrededor del eje vertical, es decir, cambiar la dirección horizontal hacia la que apunta el morro.

A diferencia de un barco, en una aeronave los alerones y el timón se utilizan conjuntamente para girar. Los alerones generan el alabeo y el timón, la guiñada, compensando además un fenómeno llamado guiñada adversa . Un timón por sí solo permite girar una aeronave convencional de ala fija, pero mucho más lentamente que si se utilizan también los alerones. En ocasiones, los pilotos pueden accionar intencionadamente el timón y los alerones en direcciones opuestas, en una maniobra denominada deslizamiento lateral. Esto puede hacerse para contrarrestar el viento cruzado y mantener el fuselaje alineado con la pista, o para perder altitud aumentando la resistencia aerodinámica, o ambas cosas.

Otra técnica para el control de guiñada, utilizada en algunos aviones sin cola y alas volantes , consiste en añadir una o más superficies que generen resistencia aerodinámica, como alerones divididos, en la sección exterior del ala. Al accionar una de estas superficies, se crea resistencia en el ala, lo que provoca que el avión gire en esa dirección. Estas superficies suelen denominarse timones de arrastre.

Los timones se controlan normalmente con pedales .

• Timón de barco : mecanismo utilizado para dirigir una embarcación. 
• Azipod – Propulsor azimutal de accionamiento eléctrico 
• Timón de cocina : tipo de sistema de propulsión direccional para embarcaciones. 
• Timón Pleuger – Timón de barco asistido por propulsores 
• Timón Schilling : timón de baja relación de aspecto con placas terminales. 
• Hélice Voith Schneider – Sistema de propulsión marina de eje perpendicular 

• Lawrence V. Mott, El desarrollo del timón, 100-1600 d. C.: Un relato tecnológico , Tesis, mayo de 1991, Universidad de Texas A&M. Archivada el 6 de noviembre de 2017 en Wayback Machine.
• Fairbank, John King y Merle Goldman (1992). China: Una nueva historia; Segunda edición ampliada (2006). Cambridge: MA; Londres: The Belknap Press de Harvard University Press. ISBN 0-674-01828-1
• Needham, Joseph (1986). Ciencia y civilización en China: Volumen 4, Física y tecnología física, Parte 3, Ingeniería civil y náutica . Taipéi: Caves Books Ltd.