ES2464449T3

ES2464449T3 - Timón de alta potencia para barcos

Info

Publication number: ES2464449T3
Application number: ES07024060.1T
Authority: ES
Inventors: Mathias Kluge; Thomas Falz
Original assignee: Becker Marine Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Becker Marine Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2014-06-02
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: HK1129641A1; TW200922836A; CN101434293A; TWI352678B; DE202007016164U1; HRP20140443T1; JP2009120171A; US7717052B2; SI2060483T1; DK2060483T5; CN101434293B; US20090126614A1; PT2060483E; PL2060483T3; DK2060483T3; SG152964A1; KR20090050918A; EP2060483B1; JP5014205B2; EP2060483A1

Abstract

Timón de alta potencia (100) para barcos, que está configurado como timón totalmente compensado, que comprende una pala de timón (10), una limera de timón (50) y una mecha de timón (40), en el que la pala de timón (10) presenta un borde de ataque (13) y un borde de fuga (18), en el que el perfil de la pala de timón (10) visto en sección transversal se ensancha con un primer ángulo de flanco (β) del borde de ataque (13) en la dirección longitudinal del timón hasta una zona central (14), que forma el punto más ancho del perfil del timón, se estrecha con un segundo ángulo de flanco (ß) desde la zona central (14) hasta la zona trasera (16), que forma el punto más estrecho del perfil del timón, y se ensancha de nuevo de la zona trasera (16) hasta el borde de fuga (18), en particular de tipo cola de milano, en el que la limera de timón (50) está provista como viga en voladizo de un orificio longitudinal interior (52) central para la recepción de la mecha de timón (40) y esta configurada llegando hasta la pala de timón (10), en el que para el apoyo de la mecha de timón (40) está dispuesto un cojinete (53) en el orificio longitudinal interior (52) de la limera de timón (50), que llega con su extremo libre (51) a una escotadura, retraimiento o similares (11) en la pala de timón (10), en el que una zona final (41) de la mecha de timón (40) sale fuera de la limera de timón (50) y está conectada con la pala de timón (10), en el que no está previsto ningún apoyo entre la pala de timón (10) y la limera de timón (50), y en el que el cojinete interior (53) para el apoyo de la mecha de timón (40) en la limera de timón (50) está dispuesto en la zona del extremo libre (51) de la limera de timón (50), en el que el borde de ataque (13) está configurado de forma redondeada, en el que el primer ángulo de flanco (α) es de 5º a 25º, y en el que el segundo ángulo de flanco (β) es de 5º a 17º.

Description

Timón de alta potencia para barcos

La invención se refiere a un timón de alta potencia para barcos, que está configurado como timón totalmente compensado y presenta una pala de timón, una limera de timón y una mecha de timón, comprendiendo la pala de timón un borde de ataque y un borde de fuga. Timones semejantes se conocen por el estado de la técnica. En el estado montado en un barco, el timón está dispuesto normalmente en la dirección de marcha del barco detrás de una hélice prevista en el casco, estando dirigido el borde de ataque de la pala de timón hacia la hélice y estando opuesto el borde de fuga a la hélice. Los bordes de ataque y de fuga están orientados normalmente esencialmente de forma vertical en el estado montado.

Los timones de alta potencia, también denominados “high lift rudder”, son aquellos timones que generan un elevado empuje vertical dinámico y de este modo presentan un efecto de timón especialmente bueno. Como timones de alta potencia se ven en particular aquellos timones que presentan un factor K2 de 1,4 o mayor. El valor de este factor K2 depende en particular de la forma del perfil. El factor K2 es un factor que se usa para la determinación de la fuerza del timón según la fórmula siguiente:

CR = 132 • A • v2 • K1 • K2 • K3 • Kt [N]

v = velocidad

K1 = factor en función de la relación lateral de la superficie del timón

K2 = factor en función del tipo de perfil del timón

K3 = factor en función de la disposición del timón

Kt = factor en función del grado de carga por unidad de empuje.

Para las finalidades de la presente invención, bajo el término “timón rígido” se debe entender a continuación una pala de timón que se compone de un único cuerpo rígido y no presenta piezas articulables o movibles, como por ejemplo, una aleta articulable o similares.

El documento US 3,847,104 que se ve por la División de Examen de la Oficina Europea de Patentes como el estado de la técnica más próximo, muestra un timón para barcos fluviales con paredes laterales que discurren de forma rectilínea, que en una vista de perfil discurren ensanchándose de un borde de ataque rectilíneo de arista viva hasta una zona en la que está dispuesta la mecha de timón, desde allí se estrechan de nuevo hacia atrás y finalmente terminan en un borde de fuga de tipo cola de milano, presentando el borde de fuga la mayor anchura de perfil del timón.

El objetivo de la presente invención es poner a disposición un timón de alta potencia del tipo mencionado al inicio, en el que con una pala de timón en particular rígida sin piezas móviles se pueden obtener buenas propiedades de maniobrabilidad y que al mismo tiempo se pueda exponer a elevadas solicitaciones, en particular momentos de flexión, y por consiguiente también se pueda utilizar para barcos muy grandes.

Este objetivo se resuelve con un timón de alta potencia con las características especificadas en la reivindicación 1.

Acto seguido un timón de alta potencia del tipo mencionado al inicio, en vista en sección transversal, presenta un perfil de pala de timón que se ensancha con un primer ángulo de flanco de 5º a 25º del borde de ataque configurado de forma redondeada en la dirección longitudinal del timón hasta una zona central, que forma el punto más ancho del perfil del timón, se estrecha con un segundo ángulo de flanco de 5º a 17º desde la zona central hasta la zona trasera, que forma el punto más estrecho del perfil del timón, y se ensancha de nuevo de la zona trasera hasta el borde de fuga configurado preferiblemente de forma rectilínea, en particular de tipo cola de milano. Además, la relación de anchura del borde de fuga respecto a la anchura de la zona central es de 0,3 a 0,5. Adicionalmente la limera de timón está provista como viga en voladizo de un orificio longitudinal interior central para la recepción de la mecha de timón y esta configurada llegando hasta la pala de timón, estando dispuesto para el apoyo de la mecha de timón un cojinete en el orificio longitudinal interior de la limera de timón, que llega con su extremo libre a una escotadura, retraimiento o similares en la pala de timón, saliendo la mecha de timón con una zona final fuera de la limera de timón y estando conectada con esta zona final con la pala de timón, no estando previsto ningún apoyo entre la pala de timón y la limera de timón, y estando dispuesto el cojinete interior para el apoyo de la mecha de timón en la limera de timón en la zona del extremo libre de la limera de timón. Correspondientemente la invención se compone de la colaboración de un perfil del timón configurado especialmente con una disposición de cojinete de timón especial. Mediante el perfil del timón configurado especialmente se mejoran fuertemente en primer lugar las propiedades de flujo y maniobrabilidad del timón de alta potencia. En primer lugar el borde de ataque frontal configurado de forma redondeada garantiza que se ajusten buenas propiedades de flujo para el borde de ataque en todas las posiciones o ángulos del timón. Mediante el apéndice de tipo cola de milano desde la zona trasera hasta el borde de fuga trasero configurado preferentemente de forma rectilínea o mediante el

ensanchamiento de esta zona, el flujo se acelera de nuevo otra vez en esta zona y por consiguiente se aumenta otra vez el empuje vertical en la zona trasera del timón. En conjunto mediante la configuración especial del perfil se mejoran claramente la estabilidad del rumbo mediante una reducción de la deriva, así como las propiedades de control del barco. Con el timón según la invención son posibles ángulos de timón hacia estribor y babor de respectivamente hasta 70º. El borde de fuga puede estar configurado junto a una configuración rectilínea, también de forma convexa o inclusa varias veces convexa, por ejemplo, bi-convexa.

Mediante la disposición de cojinete especial para este perfil del timón se produce la ventaja de que la limera de timón se introduce en la pala de timón y la mecha de timón está montada en la zona final de la limera de timón en un retraimiento o similares de la pala de timón mediante un cojinete. Para ello no se necesita otro apoyo de la pala de timón en la superficie de pared exterior de la limera de timón. Por consiguiente el cojinete principal inferior, también denominado cojinete de cuello, se puede posicionar cerca del centro del empuje vertical del timón y no como en las disposiciones de cojinete convencionales por encima de la pala de timón. De este modo las cargas y momentos de flexión, que actúan sobre la pala de timón, se reducen claramente. En particular no actúan momentos de flexión o sólo pequeños momentos sobre la mecha de timón, al contrario de en timones convencionales, dado que ésta está montada en la limera de timón en su zona inferior, introducida en la pala de timón. De este modo la mecha de timón respecto a su circunferencia, así como la pala de timón misma respecto a su anchura se pueden realizar mucho más esbeltas que en los timones de alta potencia convencionales. Debido a ello también las construcciones de timón del timón de alta potencia según la invención son posibles para barcos muy grandes, es decir, con dimensionados muy grandes. Además, de este modo se reducen los costes de la fabricación respecto a los timones convencionales dado que se necesita menos material. La reducción de la anchura del timón es extraordinariamente ventajosa en particular en el caso de timones con el perfil según la invención, dado que éstos presentan fuerzas de empuje vertical aumentadas debido a su perfilado que actúan sobre la pala de timón, de modo que ésta debe estar realizada de todos modos más fuerte o ancha que lo que es el caso en timones con otros perfiles, y éstos presentan por consiguiente una resistencia relativamente grande que se disminuye por la reducción de la anchura del timón. En este sentido no sería posible un uso de tales timones perfilados para grandes barcos sin la disposición de cojinete según la invención.

Otras configuraciones ventajosas de la invención están caracterizadas en las reivindicaciones dependientes.

Según una forma de realización preferida de la invención, el timón según la invención está previsto en un barco que comprende una hélice asociada al timón y dispuesta sobre un árbol de hélice accionable. La conexión de la mecha de timón con la pala de timón está dispuesta además por encima del centro del árbol de hélice. En este caso es ventajoso que para el cambio del árbol de hélice la mecha de timón ya no se debe extraer del cojinete de la limera de timón después de la toma de la pala de timón, dado que la conexión de la mecha de timón con la pala de timón se sitúa por encima del centro del árbol de hélice y la mecha de timón está conectada en su zona final con la pala de timón, en particular mediante una unión por apriete.

Además, puede ser conveniente configurar de forma simétrica el perfil del timón, de modo que se ajusten las mismas relaciones de empuje vertical tanto en el lado de estribor como también en el lado de babor. Una forma de configuración semejante es ventajosa para la estabilidad del rumbo de un barco.

En otra forma de realización preferida, el borde de fuga, que en el estado montado está opuesto normalmente a la hélice del barco, presenta dos secciones de borde de fuga superpuestos que están dispuestos decaladas lateralmente una respecto a la otra. La indicación de que las secciones de borde de fuga están dispuestas superpuestas, se refiere a el estado montado de la pala de timón, en el que habitualmente está dispuesta una sección sobre la otra. Dicho en general las dos secciones de borde de fuga están dispuestas por ello en contacto una con otra. Preferiblemente se separan mediante un plano o línea de separación que discurre esencialmente horizontalmente en el estado montado del timón. Mediante la disposición decalada la una sección de borde de fuga está decalada hacia babor o estribor y la otra sección de borde de fuga hacia estribor o babor. De este modo, en cada sección de borde de fuga en la zona en la que las dos secciones de borde de fuga están en contacto entre sí, se origina respectivamente una superficie de decalado que sobresale o está por encima, normalmente lateralmente, respectivamente de la otra sección de borde de fuga. En esta forma de realización, en la zona de transición entre las dos secciones de borde de fuga se produce en cada lado un canto (de 90º) que desemboca en una de las superficies de decalado. En el lado interior de las superficies de decalado se forma otro canto (de 90º).

En otra forma de realización, entre las dos secciones de borde de fuga puede estar prevista una zona de transición que forma una transición fluyente entre las dos secciones de borde de fuga decaladas, de modo que no se generan superficies

o cantos de decalado o similares. Mediante la disposición decalada o retorcida de las secciones de borde de fuga se adaptan las secciones individuales al momento cinético generado por la hélice, de modo que se puede conseguir una recuperación de energía que conduzca a una bajada del consumo de carburante con la misma potencia.

De manera especialmente preferida, en esta forma de realización las secciones de borde de fuga individuales están configuradas en vista en sección transversal en la forma de una media cola de milano dividida longitudinalmente. En este

caso en la una sección de borde de fuga sobresale la punta de la cola de milano hacia babor y en la otra sección de borde de fuga hacia estribor. Con otras palabras las dos secciones de cola de milano están dispuestas en vista en planta de forma especular sobre el perfil del timón. Mediante una configuración semejante se puede conseguir una recuperación de energía especialmente elevada.

Los ensayos por parte de la solicitante han mostrado que es especialmente ventajoso que el primer ángulo de flanco sea de 10º a 20º, preferiblemente de 12º a 16º. De este modo se produce un perfil de la pala de timón especialmente en forma de líneas de flujo, que repercute favorablemente sobre el empuje vertical del timón. En los timones convencionales los primeros ángulos de flanco son claramente mayores que lo que es el caso en la presente invención, dado que allí el cuerpo de la pala de timón debe estar realizado en conjunto más ancho para poder absorber las cargas que aparecen, en particular en el caso de barcos grandes. Debido a la configuración según la invención del timón de alta potencia no es necesaria una realización ancha de este tipo, y se pueden usar ángulos de flanco más pequeños que conducen a una pala de timón más esbeltas en conjunto.

Según otra forma de realización preferida, el segundo ángulo de flanco es de 8º a 13º, preferiblemente 11º. De manera similar a como en el primer ángulo de flanco, el segundo ángulo de flanco puede ser igualmente más plano o pequeño en la presente invención que en los timones convencionales, comparables, conocidos del estado de la técnica.

La relación de anchura del borde de fuga respecto a la anchura de la zona central es ventajosamente de 0,3 a 0,5, preferiblemente de 0,35 a 0,45, especialmente preferiblemente de 0,38 a 0,43. La zona central caracteriza la zona más ancha y gruesa del perfil del timón. Mediante la disposición del cojinete de timón según la invención es posible conseguir relaciones de anchura semejantes entre el punto más ancho y la anchura del borde de ataque trasero. En los timones conocidos del estado de la técnica las relaciones de anchura son claramente menores, es decir, la zona central más ancha del perfil del timón es mucho más grande en los timones del estado de la técnica en comparación a la anchura del borde de ataque trasero. Esto se debe a que en los timones del estado de la técnica la mecha de timón debe estar configurada de forma extremadamente ancha y refuerza la pala de timón, a fin de poder absorber las cargas que actúan, en particular para barcos grandes, dado que la limera de timón no está introducida en la pala de timón y por consiguiente actúan cargas esencialmente mayores sobre la mecha de timón. Entonces en los timones conocidos del estado de la técnica son posibles relaciones de anchura máximas de 0,25 (véase, por ejemplo, el documento DE 2 303 299 A1), lo que aumenta el uso de material necesario y de este modo los costes de fabricación. Además, la resistencia (“Drag”) de estos timones es mayor.

Además, la relación de longitud de la distancia del centro de la mecha de timón hasta el borde de ataque respecto a la longitud total del timón es de 0,25 a 0,45, preferiblemente 0,35 a 0,43, especialmente preferiblemente 0,38 a 0,42. Una disposición semejante de la mecha de timón en referencia a la longitud total del timón mejora en conjunto el perfil de flujo del timón. En particular en el caso de una relación de 0,4 se produce un balanceado del timón especialmente óptimo de la técnica del flujo. Además, la mecha de timón está dispuesta preferiblemente en la zona central del timón, es decir, en su punto más ancho o grueso. De este modo el punto de rotación del timón se sitúa en la zona central, es decir, en la zona del grosor de perfil mayor. Una disposición semejante sólo es posible mediante la configuración de perfil especial y esbelta en conexión con el apoyo del timón especial según la invención. Mediante la disposición de la mecha de timón en al zona del grosor de perfil mayor es posible introducir de nuevo la limera de timón o la mecha de timón en la pala de timón.

Según otra forma de realización preferida de la invención, la relación del diámetro de la hélice respecto a la altura de la pala de timón es de 0,8 a 0,95, preferiblemente 0,82 a 0,9, especialmente preferiblemente 0,85 a 0,87. De este modo se garantiza que todo el perfil de la pala de rotor se puede fluir siempre contra el chorro de la hélice y así se consiga un empuje vertical máximo. Mediante la configuración según la invención es posible realizar palas de timón proporcionalmente altas, dado que el apoyo se realiza dentro de la pala de timón y por consiguiente es mucho más baja la solicitación del momento de flexión respecto a las palas de timón montadas más por encima. En este sentido la altura de la pala de rotor puede ser mayor que en los timones conocidos del estado de la técnica.

El perfil del timón entre la zona central (el punto más ancho del perfil del timón) y la zona trasera (el punto más estrecho del perfil del timón) presenta un desarrollo esencialmente rectilíneo o uno esencialmente convexo. De este modo se puede conseguir una forma óptima con vistas a las propiedades del flujo del timón.

Los ejemplos de realización de la invención se explican más en detalle a continuación mediante los dibujos. Muestran esquemáticamente:

Fig. 1 una vista lateral de un timón de alta potencia con una pala de timón montada en el casco y una hélice asociada al timón;

Fig. 2a una sección vertical según la línea de corte A-A de la fig. 1;

Fig. 2b vistas en sección transversal del perfil del timón a lo largo de las líneas de corte correspondientes a través

de la representación de la fig. 2a;

Fig. 3a una vista lateral de un timón de alta potencia representado esquemáticamente como timón totalmente compensado del estado de la técnica con el desarrollo del momento correspondiente;

Fig. 3b una vista lateral esquemática de un timón de alta potencia según la invención como timón totalmente compensado con el desarrollo del momento correspondiente;

Fig. 4a una vista en perspectiva de un perfil del timón con vistas en sección transversal del perfil;

Fig. 4b una vista en perspectiva de otro perfil del timón con vistas en sección transversal del perfil;

Fig. 4c una vista en perspectiva todavía de otro perfil del timón con vistas en sección transversal de este perfil; y

Fig. 5 una vista parcial de una perfil de sección transversal según la invención que está colocado sobre un perfil conocido del estado de la técnica.

En las diferentes formas de realización representadas los mismos componentes están provistos de las mismas referencias.

En la fig. 1 y 2a está representada una disposición de timón que comprende un timón 100 con una pala de timón 10 y una hélice 30. La hélice 30 está conectada con un casco (aquí no representado). Con 40 se designa una mecha de timón y con 50 una limera de timón que rodea la mecha de timón 40. La hélice 30 está asignada a la pala de timón 10. La pala de timón 10 está conectada con el casco 60 a través de la mecha de timón 40. La pala de timón 10 presenta un borde de ataque 13 frontal dirigido hacia la hélice 30 y un borde de fuga 18 trasero, opuesto a la hélice 30.

La pala de timón 10 presenta un retraimiento 11 preferentemente cilíndrico. El retraimiento 11 está configurado para la recepción del extremo libre 51 de la limera de timón 50.

La limera de timón 50 está provista como viga en voladizo de un orificio longitudinal interior 52 central para la recepción de la mecha de timón 40 para la pala de timón 10, de modo que presenta aproximadamente la forma de un tubo. Además, la limera de timón 50 está configurada llegando hasta la pala de timón 100. En su orificio longitudinal interior 52 la limera de timón 50 presenta un cojinete 53 para el apoyo de la mecha de timón 40, estando dispuesto este cojinete 53 en la zona central 51 inferior de la limera de timón 50. La mecha de timón 40 se conduce fuera de la limera de timón 50 o el cojinete 53 con su extremo libre 41. Este extremo 41 libre de la mecha de timón 40, que sobresale de la limera de timón 50, está conectado de forma fija con la pala de timón 10 mediante una unión por apriete, no obstante, estando prevista aquí también una conexión que hace posible una separación de la pala de timón 10 de la mecha de timón 40 cuando se deba cambiar el árbol de hélice. La conexión de la mecha de timón 40 en la zona 41 con la pala de timón 10 se sitúa en este caso por encima del centro del árbol de hélice 31 (véase la fig. 1), de modo que para el desmontaje del árbol de hélice sólo se debe retirar la hoja de pala 10 de la mecha de timón 40, mientras que por el contrario no es necesaria una extracción de la mecha de timón 40 de la limera de timón 50, dado que tanto el extremo libre 51 inferior de la limera de timón 50, como también el extremo libre 41 inferior de la mecha de timón 40 se sitúan por encima del centro del árbol de hélice 31. Para asegurar la conexión entre los extremos libres 41 de la mecha de timón 40 y la pala de timón 100 está prevista una tuerca de seguridad 42. La zona de la pala de timón 100 que rodea el extremo libre 41 se realiza como pieza de forja a partir de hierro forjado y se designa como “cubo”.

En esta forma de realización mostrada en las fig. 1 y 2a sólo está previsto un único cojinete interior 53 para el apoyo de la mecha de timón 40 en la limera de timón 50; se suprime otro cojinete para la pala de timón 10 en la pared exterior de la limera de timón 50.

La fig. 2b muestra el perfil de la pala de timón 10 a lo largo de una línea de corte 12. Se puede reconocer claramente que la pala de timón 10 en la vista de perfil presenta un borde de ataque 13 frontal redondeado. Desde el borde de ataque 13 se extiende el perfil de la pala de timón 10 con un primer ángulo de flanco α hasta una zona central 14, que forma el punto más ancho del perfil o pala de timón 10. El primer ángulo de flanco α se forma por una tangente 15 con la zona que se extiende entre el borde de ataque 13 frontal y la zona central 14 y la línea de corte 12, representando la última simultáneamente el eje longitudinal del perfil de la pala de timón. Desde la zona central 14 el perfil de la pala de timón 10 se estrecha de nuevo hasta la zona trasera 16, que forma el punto más estrecho del perfil del timón. El estrechamiento tiene lugar con un segundo ángulo de flanco β, que se forma por una tangente 17 y la línea de corte 12. Desde la zona trasera 16 el perfil se ensancha de nuevo hasta su extremo que se forma por un borde de fuga 18 trasero que está configurado de forma rectilínea. En cuestión este ensanchamiento está configurado en ambos lados en una zona central referido a la altura de la pala de timón, de modo que el perfil del timón se extiende de tipo cola de milano. En la zona superior e inferior de la pala de timón está configurado unilateralmente el ensanchamiento, de modo que se produce una media cola de milano. El un ensanchamiento está previsto en el lado de babor y el otro ensanchamiento en el lado de estribor. Pero básicamente el ensanchamiento también puede estar configurado de tipo cola de milano o unilateralmente

sobre toda la altura de la pala de timón.

La fig. 4a muestra una vista en perspectiva de un perfil del timón que se corresponde con el perfil del timón de las fig. 2a y 2b. Correspondientemente las vistas en sección transversal de la fig. 4a son concordantes con la vista en sección transversal de la fig. 2b. Según se puede reconocer de la fig. 4a la pala de timón 10 está configurada de forma retorcida en su zona trasera, es decir, el borde de fuga 18 está subdividido en dos secciones de borde de fuga 18a, 18b que están dispuestas superpuestas. Las dos secciones de borde de fuga 18a, 18b son aproximadamente igual de grandes y están subdivididas por una línea de separación o plano de separación que discurre horizontalmente y dispuesto de forma centrada en la pala de timón 10. Están dispuestas de forma decalada una respecto a otra, estando decaladas la sección de borde de fuga 18a superior, observado en la dirección de marcha del barco, hacia babor y la sección de borde de fuga 18b inferior haca estribor. En este sentido, en la vista en sección transversal superior, se produce en la zona final de la pala de timón un ensanchamiento 18a en el lado de babor en forma de una media cola de milano y en la vista en sección transversal inferior un ensanchamiento 18b especular en el lado de estribor. En la vista en sección transversal central las dos media secciones de borde de fuga 18a, 18b de tipo cola de milano están representadas de forma superpuesta y por consiguiente producen conjuntamente de nuevo una cola de milano completa (“Fishtail”). Mediante la disposición decalada de las secciones de borde de fuga 18a, 18b una respecto a otra, en la zona en la que las dos secciones de borde de fuga 18a, 18b son adyacentes entre sí, se produce a cada lado de la pala de timón una superficie de decalado 19. La superficie de decalado 19 se forma desde aquella zona de canto superior de la sección de borde de fuga 18b o de la zona de canto inferior de la sección de borde de fuga 18a que sobresalen lateralmente.

La fig. 4b muestra una forma de realización similar de un perfil del timón con dos secciones de borde de fuga 18a, 18b dispuestas igualmente de forma decalada una respecto a otra, estando prevista una zona de transición 20 entre estas dos secciones de borde de fuga 18a, 18b. Esta zona de transición 20 discurre de forma inclinada en referencia a un eje vertical y conecta entre sí las dos secciones de borde de fuga 18a, 18b, de modo que se origina una transición fluyente sin cantos

o superficies de decalado y similares. Por consiguiente también se produce un perfil de flujo cerrado en la zona del borde de fuga 18. Las vistas en sección transversal del perfil de pala de la fig. 4b son similares a las de las fig. 4a o fig. 2b.

La fig. 4c muestra otra vista en perspectiva de otro perfil de pala. En este perfil de pala el borde de fuga 18 está configurado de forma continua, es decir, no presente secciones decaladas unas respecto a otras. Correspondientemente las vistas en sección transversal de este perfil permiten reconocer tanto en la zona superior como también en la inferior respectivamente un ensanchamiento de tipo cola de milano desde la zona trasera 16 hasta el borde de fuga 18. Básicamente el desarrollo de los perfiles de las fig. 4a a 4c es similar al desarrollo de la fig. 2b en referencia al ensanchamiento del perfil con un primer ángulo de flanco α y el estrechamiento del perfil con un segundo ángulo de flanco β.

La fig. 3a muestra esquemáticamente una pala de timón 10 de un timón totalmente compensado del estado de la técnica. Esta pala de timón 10 está conectada gracias a una mecha de timón 40 con un casco (no representado aquí), estando conectada la mecha de timón 40 en la zona superior de la pala de timón 10 de forma fija con ésta. La mecha de timón 40 está montada con un primer cojinete superior 70 y un segundo cojinete inferior 71, estando dispuesto el segundo cojinete inferior directamente por encima de la pala de timón 10.

En la fig. 3b está configurado esquemáticamente un timón totalmente compensado con una pala de timón 10 según la presente invención, en el que la mecha de timón 40 está montada en su zona superior mediante un cojinete superior 70 y mediante un cojinete 53 que está dispuesto en la zona inferior de la mecha de timón en la pala de timón 10. La mecha de timón 40 se introduce aquí en el timón, lo que no es el caso en el estado de la técnica de la fig. 3a. La limera de timón no está representada aquí por la visibilidad. Por consiguiente, en la forma de realización según la invención del timón, el cojinete inferior 53 en la fig. 3b está más cerca del punto central de empuje vertical de la pala de timón 10 que lo que es el caso en el timón del estado de la técnica según la fig. 3a. Correspondiente en el timón de la fig. 3b se produce otro desarrollo de momento que en la fig. 3a, tomando por base para el cálculo en ambos casos una carga lineal constante de igual tamaño como la solicitación que actúa sobre la pala de timón 10. En la fig. 3a el momento máximo Mb se produce a la altura del cojinete superior 71, mientras que se ajusta en el timón según la fig. 3b a la altura del cojinete inferior 53, que está dispuesto dentro de la pala de timón 10. El momento máximo Mb en la fig. 3b también es claramente menor que en la fig. 3a (aprox. el 50% menor). Esto se debe a que la palanca con la que actúa la carga pR en la pala de timón 10 en la disposición de la fig. 3b es claramente menor que en la disposición de la fig. 3a. Por consiguiente es posible usar la disposición de timón según la fig. 3b en barcos mucho más grandes que lo que es el caso en la disposición de la fig. 3a.

La fig. 5 muestra respectivamente una mitad de dos perfiles de timón 10, 10’ que están superpuestos. El perfil del timón 10, que está caracterizado con una línea más gruesa, se corresponde con el perfil de un timón según la invención, mientras que el perfil 10’ se corresponde con un perfil que se conoce del estado de la técnica. Los perfiles de timón 10, 10’ están divididos longitudinalmente por una línea de corte 12, correspondiéndose la línea de corte 12 simultáneamente con el eje longitudinal de los perfiles de timón. Las otras mitades de los perfiles de timón 10, 10’ están realizadas de forma especular y se suprimen por la visibilidad. La representación de la fig. 5 es sólo una representación esquemática para la visualización de las diferencias entre el perfil 10 según la invención y el perfil 10’ conocido del estado de la técnica y no

está a escala.

El perfil 10 según la invención se ensancha del borde de ataque 13 configurado de forma redondeada en la dirección longitudinal del timón con un primer ángulo de flanco α hasta una zona central 14. Desde allí el perfil se estrecha de nuevo con un ángulo de flanco β hasta la zona trasera 16. La zona trasera 16 representa el punto más estrecho del perfil del timón, mientras que la zona central 14 representa el punto más ancho del perfil del timón. Desde la zona trasera 16 el perfil se ensancha de nuevo el perfil hasta el borde de fuga 18 de tipo cola de milano. La limera de timón 50 con la mecha de timón situada allí está prevista en la zona central 14 del perfil del timón. El punto de giro 43 del perfil del timón o el punto del centro de la mecha de timón se sitúa a la altura del punto del perfil 14 más grueso. La distancia entre el punto de giro o el punto de perfil más grueso y el borde de ataque 13 frontal está caracterizado por la letra a y es de aproximadamente el 40% de la longitud total del timón.

Al contrario de ello el perfil 10’ conocido del estado de la técnica se ensancha desde el borde de ataque 13 con un ángulo α’ mucho mayor. De este modo la zona del grosor de perfil 14’ más ancho está mucho más cerca del borde de ataque 13 frontal que lo que es el caso en el perfil 10 según la presente invención. La distancia entre la zona central 14’ del perfil 10’ y el borde de ataque 13 está caracterizada por la letra b y es de aproximadamente el 20% de la longitud total del perfil del timón 10’. El perfil del timón 10’ se estrecha de la zona central 14’ con un ángulo β’ hasta al zona trasera 16, siendo el ángulo β’ igualmente mayor que el ángulo β. En la zona entre la zona central 14’ y la zona trasera 16 se ajusta en el perfil 10’ una curvatura cóncava, mientras que el desarrollo del perfil 10 entre la zona central 14 y la zona trasera 16 discurre de forma ligeramente convexa. Mediante la configuración según la invención del perfil del timón 10 es posible prever una limera de timón 50 que se conduzca hasta dentro en la pala de timón 10. En el perfil 10’ del estado de la técnica no sería posible esto dado que en la zona del punto de giro 43 no estaría presente suficiente espacio para la limera de timón 50. Además, el perfil 10’ es en conjunto más ancho en su zona central 14’ que el perfil 10 en su zona central 14, de modo que de este modo se produce una resistencia mayor en el perfil 10’ respecto al perfil 10.

Lista de referencias

100 Timón

10 Pala de timón

11 Retraimiento

12 Línea de corte

13 Borde de ataque

14 Zona central

15 Tangente

16 Zona trasera

17 Tangente

18 Borde de fuga

18a, 18b Secciones de borde de fuga

19 Superficie de decalado

20 Zona de transición

30 Hélice

31 Centro del árbol de hélice

40 Mecha de timón

41 Extremo libre

42 Tuerca de seguridad

43 Punto de giro

50 Limera de timón 51 Extremo libre

52 Orificio longitudinal interior

53 Cojinete

60 Casco 5 70 Cojinete superior

71 Cojinete inferior

α Primer ángulo de flanco

β Segundo ángulo de flanco

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Timón de alta potencia (100) para barcos, que está configurado como timón totalmente compensado, que comprende una pala de timón (10), una limera de timón (50) y una mecha de timón (40), en el que la pala de timón (10) presenta un borde de ataque (13) y un borde de fuga (18),

en el que el perfil de la pala de timón (10) visto en sección transversal se ensancha con un primer ángulo de flanco (α) del borde de ataque (13) en la dirección longitudinal del timón hasta una zona central (14), que forma el punto más ancho del perfil del timón, se estrecha con un segundo ángulo de flanco (β) desde la zona central (14) hasta la zona trasera (16), que forma el punto más estrecho del perfil del timón, y se ensancha de nuevo de la zona trasera (16) hasta el borde de fuga (18), en particular de tipo cola de milano,

en el que la limera de timón (50) está provista como viga en voladizo de un orificio longitudinal interior (52) central para la recepción de la mecha de timón (40) y esta configurada llegando hasta la pala de timón (10), en el que para el apoyo de la mecha de timón (40) está dispuesto un cojinete (53) en el orificio longitudinal interior (52) de la limera de timón (50), que llega con su extremo libre (51) a una escotadura, retraimiento o similares (11) en la pala de timón (10), en el que una zona final (41) de la mecha de timón (40) sale fuera de la limera de timón (50) y está conectada con la pala de timón (10), en el que no está previsto ningún apoyo entre la pala de timón (10) y la limera de timón (50), y en el que el cojinete interior (53) para el apoyo de la mecha de timón (40) en la limera de timón (50) está dispuesto en la zona del extremo libre (51) de la limera de timón (50),

en el que el borde de ataque (13) está configurado de forma redondeada,

en el que el primer ángulo de flanco (α) es de 5º a 25º, y

en el que el segundo ángulo de flanco (β) es de 5º a 17º.
2.-Timón de alta potencia para barcos según la reivindicación 1, caracterizado porque el perfil del timón está configurado de forma simétrica.
3.-Timón de alta potencia según la reivindicación 1, caracterizado porque el borde de fuga (18) comprende dos secciones de borde de fuga (18a, 18b) superpuestas que están dispuestas decaladas lateralmente una respecto a otra.
4.-Timón de alta potencia según la reivindicación 3, caracterizado porque las secciones de borde de fuga (18a, 18b) en una vista en sección transversal presentan la forma de una media cola de milano dividida longitudinal.
5.-Timón de alta potencia para barcos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer ángulo de flanco (α) es de 10º a 20º, preferiblemente de 12º a 16º.
6.-Timón de alta potencia para barcos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el segundo ángulo de flanco (β) es de 8º a 13º, preferiblemente de 11º.
7.-Timón de alta potencia para barcos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la relación de anchura del borde de fuga (18) respecto a la anchura de la zona central (14) es de 0,3 a 0,5, preferiblemente de 0,35 a 0,45, especialmente preferiblemente de 0,38 a 0,43.
8.-Timón de alta potencia para barcos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la relación de longitud de la distancia del centro de la mecha de timón hasta el borde de ataque (13) respecto a la longitud total del timón

(10) es de 0,25 a 0,45, preferiblemente 0,35 a 0,43, especialmente preferiblemente 0,38 a 0,42.
9.-Timón de alta potencia según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mecha de timón está dispuesta en la zona central (14).
10.-Timón de alta potencia para barcos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la relación del diámetro de la hélice respecto a la altura de la pala de timón (10) es de 0,8 a 0,95, preferiblemente 0,82 a 0,9, especialmente preferiblemente 0,85 a 0,87.
11.-Timón de alta potencia según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el perfil del timón entre la zona central (14) y la zona trasera (16) discurre de forma esencialmente rectilínea o presenta un desarrollo en arco convexo.
12.-Barco, caracterizado porque presenta un timón (100) según una de las características anteriores.
13.-Barco según la reivindicación 12, que comprende una hélice (30) asociada al timón (100) y dispuesta sobre un árbol de hélice accionable, caracterizado porque la conexión de la mecha de timón (40) con la pala de timón (10) se sitúa por encima del centro del árbol de hélice (31).