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Si bien la propulsión de una embarcación depende en gran manera de la hélice adecuada, el elemento principal que sube a nuestra mente
cuando hablamos de gobernarle es el timón, pues sin este elemento la tarea de conservar el rumbo o maniobrar la nave se vuelve extremadamente difícil. Por lo tanto, en base a la
experiencia se pueden enumerar dos funciones particulares del timón:
- Generar la maniobra de gobierno necesaria para iniciar la caída del buque de una a otra banda.
- Vencer la resistencia que proviene de la presión del agua sobre el casco, que naturalmente siempre tiende a impedir la maniobra.
Las fuerzas que actúan sobre el timón deben ser vencidas para que
éste pueda gobernar la embarcación;  generalmente se reconocen la
actuación de dos fuerzas: las fuerzas de rozamiento en dirección de
la pala (que consideramos despreciables para el cálculo del timón) y
perpendicular a la pala está la fuerza de presión normal cuyo punto
de aplicación se denomina centro de presión de la pala.
Bajo
estos miramientos obtendremos el efecto del timón sobre la
maniobrabilidad de la nave, se entiende que son esfuerzos
transmitidos a la misma que afectan su trayectoria.
El timón es sin duda uno de los elementos vitales del buque
y los reglamentos de las Compañías Clasificadoras le dedican un
capítulo especial a su proyecto y construcción. En la fase de
proyecto teorizan sobre las cargas que actuarán sobre toda la
estructura del timón y que son las siguientes:
- Fuerza transversal: La fuerza transversal es la fuerza aplicada al timón por la presión del agua.
- Momento flector: es la fuerza aplicada al timón por giro del mismo al direccionar el buque.
- Fuerzas dinámicas: el esfuerzo repartido al timón por el movimiento de las olas.
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Fuerzas operando sobre la estructura de un timón simple
Los timones se clasifican de acuerdo a su estructura, su tipo de montaje y su distribución de pala con respecto a su eje de giro. Generalmente se dan estos tipos:
- Sin compensar.
- Compensado.
- Timón simple.
- Compensado en el soporte superior del casco.
- Semi compensado en dos soportes.
- Compensado constante.
- Semi compensado en pitón, dos soportes.
- Semi compensado en pitón, un soporte.
Para desarrollar el cálculo de nuestro timón necesitamos conocer la presión sobre el mismo y el momento de torsión. Una forma para esto es utilizando la fórmula Joëssel:
Donde:
- PT = presión en kg.
- K = Constante de forma.
- A = Área de nuestro timón en m2.
- V = Velocidad en nudos.
- Θ = Ángulo de giro del timón en relación con la velocidad de la corriente (35° suele ser la costumbre ya que estadísticamente los buques no presentan giros eficaces
a mayor ángulo de timón).
Una vez conocida la Presión que debemos vencer con nuestro timón podemos jugar con la longitud de la pala del timón para nuestro diseño usando la siguiente fórmula:
Donde:
- dT = Distancia del centro de presiones al borde delantero de la pala.
- lT = Longitud de la pala del timón.
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