§ 31. Engranaje de dirección
El dispositivo de dirección sirve para cambiar la dirección de movimiento de la embarcación, proporcionando el cambio de la pala del timón en un cierto ángulo en un período de tiempo determinado.Los elementos principales del dispositivo de dirección se muestran en la fig. 54.
Volante- el cuerpo principal que asegura el funcionamiento del dispositivo. Opera solo en el rumbo de la embarcación y en la mayoría de los casos está ubicado en la popa. Por lo general, el barco tiene un timón. Pero a veces, para simplificar el diseño del timón (pero no el dispositivo de dirección, que se vuelve más complicado), se instalan varios timones, cuya suma de áreas debe ser igual al área estimada de la pala del timón. .
El elemento principal del volante.- pluma. Según la forma de la sección transversal, la pala del timón puede ser: a) laminar o plana, b) aerodinámica o perfilada.
La ventaja de una pala de timón perfilada es que la fuerza de presión sobre ella supera (en un 30 % o más) la presión sobre el timón lamelar, lo que mejora la agilidad de la embarcación. La distancia del centro de presión de dicho timón desde el borde entrante (delantero) del timón es menor, y el momento requerido para girar un timón perfilado también es menor que el de un timón de placa. En consecuencia, también se requerirá una máquina de dirección menos potente. Además, un timón perfilado (aerodinámico) mejora el funcionamiento de la hélice y crea menos resistencia al movimiento de la embarcación.
La forma de la proyección de la pala del timón en el DP depende de la forma de la formación de popa del casco, y el área depende de la eslora y calado de la embarcación (L y T). Para embarcaciones marinas, el área de la pala del timón se selecciona dentro del 1.7-2.5% de la parte sumergida del área del plano central de la embarcación. El eje de la mecha es el eje de giro de la pala del timón.
Stock de timón entra en el espacio de popa del casco a través del tubo del puerto del timón. En la parte superior de la culata (cabeza) se adjunta una palanca a la llave, llamada caña del timón, que sirve para transmitir el par desde el accionamiento a través de la mecha hasta la pala del timón.
Arroz. 54. Dispositivo de dirección. 1 - pluma de timón; 2 -baller; 3 - timón; 4 - máquina de dirección con mecanismo de dirección; 5 - tubería de puerto de mando; 6 - conexión de brida; 7 - accionamiento manual.
Los timones de los barcos suelen clasificarse según los siguientes criterios (Fig. 55).
Según el método de fijación de la pala del timón al casco del barco, los timones se distinguen:
A) simple - con soporte en el extremo inferior del volante o con muchos soportes en el poste del timón;
B) semisuspendido: apoyado en un soporte especial en un punto intermedio a lo largo de la altura de la pala del timón;
C) suspendido - colgando de un baller.
Según la posición del eje de rotación con respecto a la pala del timón, los timones se distinguen:
A) pebalapsyriye - con un eje ubicado en el borde frontal (entrante) de la pluma;
B) semi balanceado - con un eje ubicado a cierta distancia del borde de ataque del timón, y la ausencia de un área en la parte superior de la pala del timón, por delante del eje de rotación;
Arroz. 55. Clasificación de los timones de los barcos según el método de fijación al casco y la ubicación del eje de rotación: a - desequilibrado; b-equilibrio. 1 - sencillo; 2 - semisuspendido; 3 - suspendido.
c) equilibrado: con un eje ubicado de la misma manera que el de un volante semiequilibrado, pero con el área de la parte de equilibrio de la pluma para toda la altura del volante.
La relación entre el área de la parte de equilibrio (proa) y el área total del timón se denomina coeficiente de compensación, que para embarcaciones marítimas se encuentra en el rango de 0.20-0.35, y para embarcaciones fluviales 0.10- 0.25.
Aparato de gobierno es un mecanismo que transmite al volante las fuerzas desarrolladas en los motores y máquinas de dirección.
máquina de dirección en los barcos es propulsado por motores eléctricos o electrohidráulicos. En barcos con una eslora inferior a 60 m, está permitido instalar accionamientos manuales en lugar de una máquina. La potencia de la máquina de gobierno se selecciona en base al cálculo del cambio del timón a un ángulo máximo de hasta 35 ° de lado a lado en 30 segundos.
El mecanismo de gobierno está diseñado para transmitir comandos desde el navegador desde la timonera hasta la máquina de gobierno en el compartimiento del timón. Las más utilizadas son las transmisiones eléctricas o hidráulicas. En embarcaciones pequeñas, se utilizan transmisiones de rodillos o cables, en este último caso, esta transmisión se denomina transmisión por cable de dirección.
Arroz. 56. Volante activo: a - con un engranaje cónico en el tornillo; b - con un motor eléctrico de una versión de agua.
dispositivos de control monitorear la posición de los timones y el correcto funcionamiento de todo el dispositivo.
Los dispositivos de control transmiten órdenes al timonel cuando se dirige el volante manualmente. El mecanismo de gobierno es uno de los dispositivos más importantes que aseguran la capacidad de supervivencia de la embarcación.
En caso de accidente, el mecanismo de dirección tiene una estación de dirección de respaldo, que consta de un volante y una transmisión manual, ubicada en el compartimiento del timón o cerca de él.
A bajas velocidades, los dispositivos de dirección se vuelven insuficientemente efectivos y, a veces, hacen que el barco sea completamente incontrolable.
Para aumentar la maniobrabilidad en las embarcaciones modernas de algunos tipos (pesca, remolcadores, embarcaciones y barcos especiales y de pasajeros), se instalan timones activos, toberas giratorias, propulsores o hélices de paletas. Estos dispositivos permiten a las embarcaciones realizar de forma independiente maniobras complejas en alta mar, así como pasar sin remolcadores auxiliares de estrechez, entrar en la zona de agua de la rada y puerto y acercarse a los atraques, dar la vuelta y alejarse de ellos, ahorrando tiempo y dinero.
Dirección activa(Fig. 56) es una pala de timón aerodinámica, en cuyo borde de salida hay una boquilla con una hélice impulsada por un engranaje cónico de rodillos que pasa a través de una culata hueca y gira desde un motor eléctrico montado en la cabeza de la culata. Hay un tipo de timón activo con rotación de hélice a partir de un motor eléctrico accionado por agua (que funciona en el agua) montado en la pala del timón.
Cuando el timón activo se cambia a bordo, la hélice que trabaja en él crea un tope que gira la popa en relación con el eje de rotación de la embarcación. Cuando la hélice del timón activo está funcionando mientras la embarcación está en movimiento, la velocidad de la embarcación aumenta de 2 a 3 nudos. Cuando los motores principales se detienen por la operación de la hélice del timón activo, se le da al barco una velocidad lenta de hasta 5 nudos.
Boquilla giratoria, instalado en lugar del timón, cuando se desplaza a bordo, desvía un chorro de agua lanzado por la hélice, cuya reacción provoca un giro del extremo de popa de la embarcación. Las boquillas rotativas se utilizan principalmente en embarcaciones fluviales.
Propulsores Suelen realizarse en forma de túneles que atraviesan el casco, en el plano de las cuadernas, en los extremos de popa y proa del buque. Los túneles albergan una hélice, una hélice o un chorro de agua, que crean chorros de agua cuyas reacciones, dirigidas desde lados opuestos, hacen girar el barco. Cuando los dispositivos de popa y proa funcionan en un solo lado, el barco se mueve con un retraso (perpendicular al plano diametral del barco), lo cual es muy conveniente cuando el barco se acerca o se aleja de la pared.
Las hélices de paletas instaladas en los extremos del casco también aumentan la maniobrabilidad de la embarcación.
El dispositivo de dirección del submarino proporciona cualidades de maniobra más diversas. El dispositivo está diseñado para proporcionar capacidad de control de submarinos en los planos horizontal y vertical.
El control del submarino en el plano horizontal asegura la navegación del barco en un rumbo dado y se lleva a cabo verticales y timones, cuyo área es algo mayor que el área de los timones de los buques de superficie y se determina dentro del 2-3% del área de la parte sumergida del plano diametral del barco.
El control del submarino en el plano vertical a una profundidad determinada lo proporcionan los timones horizontales.
Aparato de gobierno timones horizontales consta de dos pares de timones con sus accionamientos y engranajes. Los timones están hechos en pares, es decir, en un eje horizontal, dos plumas de timón idénticas están ubicadas a los lados del bote. Los timones horizontales son forraje y nasal dependiendo de la ubicación a lo largo de la eslora del barco. El área de los timones horizontales de popa es 1,2-1,6 veces mayor que el área de los timones de proa. Debido a esto, la eficiencia de los timones horizontales de popa es 2-3 veces mayor que la eficiencia de los timones de proa. Para aumentar el momento creado por los timones horizontales de popa, generalmente se ubican detrás de las hélices.
Los timones horizontales de proa en los submarinos modernos son auxiliares, están hechos para colapsar e instalados en la superestructura de proa por encima de la línea de flotación para no crear resistencia adicional y no interferir con el control del barco usando los timones horizontales de popa a altas velocidades bajo el agua.
Por lo general, a velocidad completa y media bajo el agua, el submarino se controla utilizando solo timones horizontales de popa.
A baja velocidad, el control del barco con los timones horizontales de popa se hace imposible. La velocidad a la que el barco pierde el control se llama velocidad inversa. A esta velocidad, el barco debe ser gobernado simultáneamente por los timones horizontales de popa y proa.
Los componentes principales del dispositivo de dirección de los timones horizontales y los timones verticales son del mismo tipo.
El dispositivo de gobierno está diseñado para garantizar la capacidad de control de la embarcación (estabilidad en el rumbo y agilidad).
La vista general del dispositivo de dirección se muestra en la Fig.6.20. La estructura del dispositivo de dirección incluye un volante, un accionamiento de dirección, un accionamiento de control.
Vrul incluye pala de timón y culata. La base de la pala del timón es un poderoso haz vertical: ruderpiece. Los refuerzos horizontales y los bucles están conectados a la pieza del timón. Según la sección transversal, los timones se dividen en lamelares y aerodinámicos. Timón aerodinámico: la sección transversal hueca tiene forma de lágrima, mejora el manejo, aumenta la eficiencia de la hélice, tiene su propia
Arroz. 6.19 Principales tipos de timones: a- ordinario desequilibrado; b- equilibrio; en- equilibrador suspendido; GRAMO- semi-equilibrada semi-suspendida.
flotabilidad, reduce la carga sobre los cojinetes. Debido a estas ventajas, prácticamente todas las embarcaciones marinas tienen timones aerodinámicos. Según la posición del eje de rotación, los timones se dividen en: desequilibrados, semiequilibrados y equilibrados, según el método de fijación al casco del barco: ordinario, suspendido y semisuspendido (Fig. 6.19). En el caso de timones equilibrados y semiequilibrados, parte del área del timón (hasta el 20 %) se ubica hacia delante del eje de rotación del timón, lo que reduce el momento y la potencia necesarios para girar el timón y la carga sobre los cojinetes.
La culata se utiliza para transmitir par a la pala del timón y girarla. Baller: una varilla recta o curva, que se une en un extremo a la pala del timón mediante una brida o un cono, y el otro extremo ingresa al casco del barco a través de un tubo de puerto de timón y un prensaestopas. La culata está soportada por cojinetes y está montada en su extremo superior. caña del timón- Palanca de un brazo o de dos brazos.
El accionamiento de dirección conecta la mecha del timón con la máquina de dirección y consta de una caña y una transmisión correspondiente a la misma desde la máquina de dirección. El accionamiento hidráulico del émbolo fig. 6.21 y la máquina de dirección con cilindros oscilantes fig. 6.23. Se utilizan el accionamiento de sector de engranajes (tipo obsoleto), timón y tornillo (Fig. 6.22).
Arroz. 6.20. Aparato de gobierno.
1 - pluma de timón; 2 - ruderpis; 3 - jugador de pelota; 4 - cojinete inferior; 5 - máquina de dirección; 6 - tubo de ayuda.
La seguridad de la embarcación depende del aparato de gobierno, por lo que se requiere que, además del motor principal, haya uno de repuesto. El accionamiento principal debe garantizar que el timón gire a toda velocidad de 35° de un lado a 30° del otro lado en 28 segundos (limitador mecánico del timón a 35° y el interruptor de límite a 30°). La transmisión de repuesto debe ser capaz de cambiar el timón a la mitad de la velocidad (pero no menos de 7 nudos) de 20° a 20° del otro lado en 60 segundos. Se debe proporcionar una conducción de emergencia si cualquier línea de flotación pasa por encima de la plataforma de timón (el espacio donde se encuentra el mecanismo de gobierno).
Dada la importancia particular del aparato de gobierno para la seguridad del barco, los barcos modernos suelen instalar dos transmisiones idénticas que cumplen los requisitos para la transmisión principal (Fig. 6.21). Esto aumenta significativamente la confiabilidad del dispositivo de dirección, ya que en este caso es posible el reemplazo mutuo de nodos.
Con un accionamiento hidráulico, el volante se gira suministrando aceite a alta presión a uno de los cilindros hidráulicos y, bajo la acción del émbolo, el timón y el volante giran (el aceite se drena libremente del cilindro hidráulico opuesto).
Arroz. 6.21. Vista general (a) y esquema de funcionamiento de la máquina de dirección electrohidráulica (b): 1 bola, 2 - timón, 3 - cilindro, 4 - émbolo, 5 - motor eléctrico, 6 - bomba de aceite, 7 - puesto de control .
Arroz. 6.22. Engranajes de dirección: a- timón; b- tornillo; en- sector.
1- pluma de timón; 2 jugadores; 3- timón; 4- shturtros; sector de 5 dientes; Amortiguador de 6 resortes;
husillo de 7 tornillos; 8- deslizador.
Accionamiento manual del timón (Fig. 6.22. a) se utiliza en barcos. Dado que los cables están enrollados en el tambor en direcciones opuestas, cuando gira el volante con el tambor, un cable se alarga y el segundo se acorta, lo que hace que el timón y el volante giren.
Accionamiento por tornillo (Fig. 6.22. b) se utiliza en embarcaciones pequeñas. Dado que la rosca del husillo está en el área de las correderas de la dirección opuesta, cuando el husillo gira en una dirección, las deslizaderas se acercan entre sí, y cuando giran en la otra dirección, se alejan entre sí. Esto hace que la caña y el timón giren.
El accionamiento del sector de engranajes se usaba ampliamente anteriormente (Fig. 6.22. en). Es accionado por un motor eléctrico a través de una caja de cambios. En esta transmisión, el timón, como siempre, está firmemente plantado en el material y el sector del engranaje gira libremente sobre el material. El timón está conectado al sector por un amortiguador de resorte, que suaviza el impacto de las ondas transmitidas desde la pala del timón a la caja de cambios.
El accionamiento de control del mecanismo de dirección conecta el volante ubicado en la timonera y el mecanismo de dirección. Los más comunes son los accionamientos eléctricos e hidráulicos.
Arroz. 6.23. Engranaje de dirección con cilindros oscilantes
En espacios estrechos a baja velocidad, el barco no obedece bien al timón, ya que la baja velocidad del flujo en el timón reduce drásticamente la fuerza hidrodinámica transversal en el timón. Por ello, en estos casos, se suele recurrir a la ayuda de remolcadores o se instalan medios de control activo (ACS) en el buque: propulsores, columnas retráctiles de tornillo rotativo, timones activos, toberas rotativas.
Los propulsores (Fig. 6.24.a) generalmente se instalan en la proa del barco y, a veces, en la popa. Para que el nicho en el casco no cree resistencia adicional mientras el barco se mueve, se cierra con persianas.
La columna de dirección retráctil brinda soporte en cualquier dirección, por lo que a menudo se usa en botes pequeños y botes para mantenerla en un lugar a grandes profundidades. A poca profundidad, la columna puede dañarse.
Un volante activo (Fig. 6.25) es un pequeño tornillo instalado en el volante y accionado por un motor eléctrico o un motor hidráulico ubicado en una cápsula integrada en el volante. En algunos casos, la hélice es impulsada por un motor eléctrico ubicado en el timón a través de un eje que pasa a través de una culata hueca. Cuando el motor principal no está funcionando, el volante puede girar hasta 90° y crear un énfasis en la dirección correcta cuando el tornillo auxiliar está funcionando. En ocasiones se utiliza esta opción ACS cuando es necesario asegurar una baja velocidad del buque del orden de 2 - 4 nudos
Arroz. 6.24. Propulsor (a) y columna de dirección de propulsión giratoria retráctil (b).
La boquilla giratoria (Fig. 6.25.b) es un cuerpo anular aerodinámico, dentro del cual gira el tornillo. Cuando se gira la boquilla, el chorro de agua lanzado por la hélice se desvía, lo que hace que la embarcación gire. La boquilla giratoria mejora significativamente la agilidad a bajas velocidades y especialmente en marcha atrás. Esto se debe a que todo el chorro de agua es desviado por la boquilla tanto hacia delante como hacia atrás, a diferencia del volante. Además, en algunos casos, la boquilla le permite aumentar la eficiencia de la hélice.
A
Fig.6.25 Timón activo (a) y tobera rotatoria (b): 1-pala del timón; 2- tornillo auxiliar; 3- motor eléctrico, 4- baller; 5- cable eléctrico; 6- hélice; Rotativo de 7 boquillas.
Los complejos de azimut AZIPOD, que instalo en barcos de pasajeros e incluso en barcos árticos, están ganando cada vez más popularidad. Un diseño típico incluye: dos posiciones en popa, hélices giratorias que sostienen góndolas, acomodando motores eléctricos adaptados para girar hélices de "tracción" (PRP) (Fig. 6.26). La potencia de cada columna es de hasta 24.000 kW.
Figura 6.26. Hélices de timón AZIPOD
Un accionamiento hidráulico especial asegura la rotación de cada una de las góndolas en 360° con una velocidad angular de hasta 8° por segundo. El control de rotación del tornillo permite seleccionar cualquier modo de operación en el rango de "totalmente hacia adelante" a "totalmente hacia atrás". Es fundamental que se pueda proporcionar al buque el modo “plena popa” sin girar las góndolas 180°.
“Modo de conducción"-utilizado cuando el barco se mueve a una velocidad relativamente alta; las góndolas giran sincrónicamente (ángulos de retransmisión conjunta dentro de ±35°). Se observa la alta eficiencia hidrodinámica de un complejo de gobierno de este tipo: la capacidad de control de la embarcación sigue siendo aceptable incluso cuando se detiene la rotación de las hélices. El modo de marcha permite el frenado de emergencia (por marcha atrás - sin girar las columnas);
“Modo de maniobra” (forma suave)- se utiliza cuando el buque se desplaza a una velocidad relativamente baja. En este modo, una de las góndolas conserva la función de un dispositivo de "marcha", la segunda se gira 90 °, obligándola a funcionar como un potente propulsor de popa;
“Modo de maniobra” (forma dura) - las hélices desplazadas a estribor y babor (+45° y -45°) las hacen girar “hacia delante” o “hacia atrás”. Si el tornillo de la góndola derecha funciona "adelante", el izquierdo - "atrás", hay una fuerza de control transversal en la dirección del lado de estribor; en una situación simétrica - en la dirección del babor.
Aparato de dirección: un conjunto de mecanismos, ensamblajes y ensamblajes que proporcionan control de la embarcación. Los principales elementos estructurales de cualquier dispositivo de dirección son:
- cuerpo de trabajo - pala de timón (timón) o boquilla de guía giratoria;
- baller que conecta el cuerpo de trabajo con el mecanismo de dirección;
- un mecanismo de dirección que transmite la fuerza de la máquina de dirección al cuerpo de trabajo;
- una máquina de dirección que crea un esfuerzo para girar el cuerpo de trabajo;
- un accionamiento de control que conecta la máquina de dirección con el puesto de control.
En los barcos modernos, se instalan timones aerodinámicos huecos, que consisten en nervaduras horizontales y diafragmas verticales cubiertos con revestimiento de acero (Fig. 4). La piel está unida al marco con remaches eléctricos. El espacio interior del volante se rellena con sustancias resinosas o espuma de poliuretano autoespumante PPU3S.
Los timones dependen de la ubicación del eje de rotación:
1) equilibrio (Fig. 4, 6), el eje de rotación pasa a través de la pala del timón;
2) desequilibrado (Fig. 5), el eje de rotación coincide con el borde de ataque de la pala;
3) timones semiequilibrados.
El momento de resistencia a la rotación de un volante equilibrado o semiequilibrado es menor que el de uno desequilibrado y, en consecuencia, la potencia requerida de la máquina de dirección es menor.
Según el método de fijación, los timones se dividen en:
1) Suspendidos, que se fijan con una conexión de brida horizontal a la culata y se instalan solo en embarcaciones mineras pequeñas y pequeñas.
2) sencillo.
Un simple volante de equilibrio de un solo rodamiento (ver Fig. 4) descansa con un pasador contra el vidrio de tope del talón del codaste. Para reducir la fricción, la parte cilíndrica del pasador tiene un revestimiento de bronce y se inserta un casquillo de bronce en el talón del codaste. La conexión del timón con la mecha es de brida horizontal sobre seis pernos o cónica. Con una conexión cónica, la parte del extremo cónico de la culata se inserta en el orificio cónico del diafragma del extremo superior del timón y se aprieta firmemente con una tuerca, a la que se accede a través de una tapa montada en tornillos incluidos en el revestimiento del timón. La culata curvada permite separar el desmontaje del timón y la culata (cuando se giran mutuamente).
Un timón desequilibrado simple de dos cojinetes (Fig. 5) se cierra desde arriba con un diafragma de hoja y una cabeza fundida, que tiene una brida para conectar el timón a la culata y un bucle para el soporte del pasador superior. Los casquillos de retroceso, de bronce u otros se insertan en el lazo del timón.
La rigidez insuficiente del soporte inferior de los timones de equilibrio a menudo provoca vibraciones en la popa de la embarcación y el timón. Esta desventaja está ausente en el volante de equilibrio con un timón extraíble (Fig. 6). Se construye un tubo en la pluma de dicho volante, a través del cual pasa un poste de timón extraíble. El extremo inferior del poste del timón se fija con un cono en el talón del poste de popa, y el extremo superior se fija con una brida al poste de popa. Los cojinetes se instalan dentro de la tubería. Ruderpost en lugares de paso a través de los cojinetes tiene un revestimiento de bronce. El timón se sujeta a la culata con una brida.
Se coloca una hélice auxiliar en el timón activo (Fig. 7). Cuando se cambia el timón, la dirección del tope del tornillo auxiliar cambia y surge un momento adicional, que hace girar la embarcación.
El sentido de giro del tornillo auxiliar es opuesto al sentido de giro del tornillo principal. El motor eléctrico está ubicado en el volante o en el compartimiento del timón. En este último caso, el motor eléctrico está conectado directamente a un eje vertical que transmite el giro a la caja de cambios de propulsión. La hélice de timón activo puede proporcionar al barco una velocidad de hasta 5 nudos.
En muchos barcos de la flota pesquera, en lugar del timón, se instala una boquilla de guía giratoria (Fig. 8), que crea la misma fuerza lateral que el timón en ángulos de cambio más pequeños. Además, el momento sobre la mecha de la tobera es aproximadamente dos veces menor que el momento sobre la mecha del timón. Para garantizar una posición estable de la tobera durante el cambio y aumentar su acción de dirección, se adjunta un estabilizador a la sección de cola de la tobera en el plano del eje del eje. El diseño y la fijación de la boquilla son similares al diseño y la fijación del volante de equilibrio.
Fig. 4 Cuerpos de trabajo de los dispositivos de dirección: balanceo monocojinete del volante.
1 - existencias; 2 - brida; 3 - moldura del volante; 4 - carenado de adorno; 5 - diafragma vertical; 6 - costilla horizontal; 7 - talón de popa; 8 - tuerca; 9 - arandela; 10 - pasador de dirección; 11 - revestimiento de bronce del pasador; 12 - buje de bronce (cojinete); 13 - vidrio resistente; 14 - canal para desmontar la copa de empuje. 
Figura 5. Los cuerpos de trabajo de los dispositivos de dirección: el volante es de dos cojinetes, desequilibrado.
1 - existencias; 2 - brida; 3 - moldura del volante; 7 - talón de popa; 8 - tuerca; 9 - arandela; 10 - pasador de dirección; 11 - revestimiento de bronce del pasador; 12 - buje de bronce (cojinete); 15 - tubo de puerto de mando; 17 - timón; 18 - retroceso. 
Fig.6 Volante con timón desmontable.
1 - existencias; 3 - moldura del volante; 7 - talón de popa; 11 - revestimiento de bronce del pasador; 12 - buje de bronce (cojinete); 15 - tubo de puerto de mando; 19 - brida del timón; 20 - timón desmontable; 21 - tubería vertical. 
Arroz. 7 Volante activo.
3 - moldura del volante; 4 - carenado de adorno; 23 - caja de cambios con carenado; 24 - estabilizador;
Baller: una viga cilíndrica de acero curva o recta, que sale a través del tubo del puerto de mando hacia el compartimiento del timón. La conexión del tubo del puerto de mando con el revestimiento exterior y la cubierta es estanca. En la parte superior de la tubería se instala un prensaestopas y cojinetes de fricción, que pueden ser de apoyo y de empuje.
El aparato de gobierno deberá contar con accionamientos: principal y auxiliar, y si están situados por debajo de la línea de flotación de carga, uno adicional de emergencia situado por encima de la cubierta de cierre. En lugar de un accionamiento auxiliar, se permite instalar un accionamiento principal dual, que consta de dos unidades autónomas. Todos los accionamientos deben funcionar independientemente unos de otros, pero como excepción, se les permite tener algunas partes comunes. El accionamiento principal debe ser alimentado por fuentes de energía, el accionamiento auxiliar puede ser manual.
El diseño del accionamiento del timón depende del tipo de máquina de dirección. En los buques de la flota pesquera, se instalan mecanismos de gobierno eléctricos y electrohidráulicos. Los primeros están hechos en forma de un motor eléctrico de CC, los segundos, en forma de un complejo de bomba de motor eléctrico en combinación con un accionamiento hidráulico de émbolo, paleta o tornillo. Las máquinas de dirección manual en combinación con un cable de dirección, un rodillo o un accionamiento de dirección hidráulica se encuentran solo en embarcaciones mineras pequeñas y pequeñas.
El control remoto de la máquina de dirección desde la timonera se realiza mediante transmisiones teledinámicas, llamadas teletransmisiones de dirección o telemotores de dirección. En los barcos de pesca modernos, las teletransmisiones de dirección hidráulica y eléctrica han encontrado aplicación. A menudo se duplican o combinan en electrohidráulicos.
La teletransmisión eléctrica consiste en un controlador especial ubicado en la columna de dirección y conectado por un sistema eléctrico al dispositivo de arranque de la máquina de dirección. El controlador se controla mediante un volante, una manija o un botón.
La teletransmisión hidráulica consiste en una bomba manual accionada por un volante y un sistema de tuberías que conectan la bomba al arrancador del mecanismo de dirección. El fluido de trabajo del sistema es una mezcla no congelante de agua con glicerina o aceite mineral.
El control de los mandos de dirección principal y auxiliar es independiente y se lleva a cabo desde el puente de navegación, así como desde el compartimiento del timón. El tiempo de transición del accionamiento principal al auxiliar no debe exceder los 2 minutos. Si hay puestos de control para el aparato de gobierno principal en la timonera y la cabina comercial, la falla del sistema de control de un puesto no debe interferir con el control de otro puesto.
El ángulo de timón viene determinado por el axiómetro instalado en cada puesto de control. Además, se aplica una escala al sector de accionamiento de la dirección u otras partes conectadas rígidamente a la culata para determinar la posición real del timón. Un servomotor proporciona coherencia automática entre la velocidad, la dirección de rotación y la posición del timón y la velocidad, el costado y el ángulo del timón.
El freno del timón (tope) está diseñado para sujetar el timón durante las reparaciones de emergencia o cuando se cambia de una transmisión a otra. El más utilizado es un tope de cinta que sujeta directamente la mecha del timón. Las unidades de sector tienen topes de zapata en los que la zapata de freno se presiona contra un arco especial en el sector. En los accionamientos hidráulicos, las válvulas actúan como un tapón, bloqueando el acceso del fluido de trabajo a los accionamientos.
Mantener el barco en un rumbo determinado en condiciones climáticas favorables sin la participación del timonel lo proporciona un piloto automático, cuyo principio de funcionamiento se basa en el uso de una brújula giroscópica o una brújula magnética. Los controles normales están conectados al piloto automático. Cuando la embarcación se establece en un rumbo determinado, el timón se establece en la posición cero a lo largo del axiómetro y se enciende el piloto automático. Si, bajo la influencia del viento, las olas o las corrientes, la embarcación se desvía del rumbo establecido, el motor eléctrico del sistema, habiendo recibido un impulso del sensor de la brújula, asegura que la embarcación regrese al rumbo establecido. Al cambiar de rumbo o maniobrar, el piloto automático se apaga y cambia a gobierno normal.
Los requisitos generales del Registro para el aparato de gobierno son los siguientes:
- Todo buque, con excepción de las barcazas, deberá contar con un dispositivo confiable que asegure su agilidad y estabilidad en el rumbo: un dispositivo de dirección, un dispositivo con tobera rotatoria, y otros;
- Teniendo en cuenta la finalidad y funcionamiento especial de la embarcación, se permite el uso de estos dispositivos en conjunto con los medios de control activo de la embarcación (AMSS).
- El tiempo para desplazar un timón completamente sumergido o una tobera giratoria por el accionamiento principal (a la máxima velocidad de avance) de 35° de un lado a 30° del otro no debe exceder de 28 s, auxiliar (a una velocidad igual a la mitad la velocidad máxima de avance o 7 nudos, según el valor que sea mayor) de 15° de un lado a 15° del otro - 60 s, emergencia (a una velocidad de al menos 4 nudos) no está limitada.
El Registro de la Parte III, Capítulo 2, establece los requisitos para todos los elementos del dispositivo de gobierno, proporciona fórmulas para calcular la eficiencia tanto de los timones como de las toberas giratorias.
El dispositivo de gobierno proporciona capacidad de control de la embarcación, es decir, le permite mantener la embarcación en un rumbo determinado y cambiar la dirección de su movimiento. Los componentes del dispositivo de dirección son: volante, motor de dirección, mecanismo de dirección, puesto de control y mecanismo de dirección.
El timón sirve directamente para mantener o cambiar la dirección de la embarcación. Consiste en una estructura hueca plana o aerodinámica de acero, una pala de timón y un eje giratorio vertical, una culata conectada rígidamente a la pluma. En el extremo superior de la culata (cabeza), llevado a una de las cubiertas, se monta un sector o palanca - timón.
Se le aplica una fuerza externa que hace girar la culata. Al instalar la pala del timón en el plano diametral de una embarcación en movimiento, mantendrá la dirección del movimiento.
Si la pala del timón se desvía de esta posición, la fuerza de la presión del agua que actúa sobre el timón creará un par que hará girar el barco. Motor de dirección: máquina de vapor, eléctrica, hidráulica o electrohidráulica que acciona el volante.
El motor de dirección está instalado en el timón y está conectado a él directamente, sin engranajes intermedios, o por separado del timón.
El mecanismo de dirección transmite potencia desde el motor de dirección a la culata. El puesto de control está instalado en la timonera. Se utiliza para el control remoto de la máquina de dirección a través del volante, controlador o control de botón.
Los controles generalmente se montan en la misma columna con la unidad de piloto automático, una brújula magnética viajera y un repetidor de brújula giroscópica se instalan cerca. Para controlar la posición de la pala del timón en relación con el plano central de la embarcación, se instalan indicadores de dirección (axiómetros) en la columna de control y en el mamparo frontal de la cabina.
aparato de gobierno sirve para conectar el puesto de control con el mecanismo de arranque del motor de dirección. Los engranajes más simples son mecánicos y conectan directamente el volante al dispositivo de arranque del motor de dirección.
Pero tienen una serie de inconvenientes importantes (baja eficiencia, requieren un mantenimiento constante, etc.) y no se utilizan en los barcos modernos. Los principales tipos de engranajes de dirección son eléctricos e hidráulicos.
arroz. 61 Volantes
a - piso ordinario; b - aerodinámico; c - equilibrado, d - semiequilibrado
Según el diseño de la pluma, los timones pueden ser planos y aerodinámicos.
Volante normal plano tiene un eje de rotación en el borde delantero del volante (Fig. 61, a). La pluma de timón 1, hecha de una chapa de acero de 20-30 mm de espesor, tiene refuerzos 2 que corren alternativamente de un lado a otro de la pluma.
Están fundidos o forjados integralmente con un borde vertical engrosado del timón - pieza del timón 3, que tiene una serie de bucles 4 con pasadores 5 firmemente fijados en ellos.Con estos pasadores, el volante se cuelga en las bisagras 6 del poste del timón. 9. Los pasadores tienen un revestimiento de bronce y los bucles de los postes más rudos son casquillos de retroceso. El pasador inferior del timón entra en el rebaje del talón del codaste 10, en el que se inserta un casquillo de bronce o de retroceso con una lenteja de acero endurecido en la parte inferior para reducir la fricción. El talón de popa a través de las lentejas asume todo el peso del volante.
Para evitar que el volante se mueva hacia arriba uno de los pines, generalmente el superior, tiene una cabeza en el extremo inferior. La parte superior de la pieza del timón está conectada a la mecha del timón 8 mediante una brida especial 7. La brida está ligeramente desplazada del eje de rotación, lo que forma un hombro y facilita la rotación de la pala del timón.
La brida desplazada permite, durante la reparación de la pala del timón, sacarla de las bisagras del timón sin levantar la mecha, separando la brida y girando la pala y la mecha en diferentes direcciones.
Timones planos ordinarios tienen un diseño simple, son duraderos, pero crean mucha resistencia al movimiento de la embarcación y requieren mucho esfuerzo para transferirlos. Por lo tanto, en los barcos modernos se utilizan timones aerodinámicos en lugar de timones planos.
Volante aerodinámico de plumas(Fig. 61, b) es un marco de metal soldado revestido con chapa de acero (la carcasa de acero es resistente al agua). Perú se le da una forma aerodinámica. Para reducir la resistencia del agua al movimiento de la embarcación, se instalan accesorios especiales en el timón: carenados y le dan una forma aerodinámica al poste del timón.
Dependiendo de la posición de la pala del timón en relación con su eje de rotación, los timones se dividen en ordinarios, desequilibrados, equilibrados y semiequilibrados.
en el volante(Fig. 61, c) parte de la pluma está ubicada en la proa del barco desde el eje de rotación. El área de esta parte, llamada parte de equilibrio, es del 20 al 30% del área total de la pluma. Cuando se cambia el timón, la presión de los flujos de agua que se aproximan en la parte de equilibrio de la pluma ayuda a girar el timón, lo que reduce la carga en la máquina de dirección.
Los timones equilibrados suelen ser aerodinámicos. El volante semiequilibrado (Fig. 61, d) se diferencia del de equilibrio en que su parte de equilibrio tiene una altura más baja que la principal.
Equilibrador de montaje y timones semiequilibrados llevado a cabo de diferentes maneras dependiendo del diseño de la popa y el cofre de la embarcación. Además de los principales tipos de timones considerados, algunos barcos usan timones y propulsores especiales, que pueden mejorar significativamente la maniobrabilidad del barco. Estos incluyen: timones activos, toberas giratorias, timones de proa adicionales y propulsores.
Los timones activos tienen una forma aerodinámica. Un motor eléctrico está montado en un accesorio en forma de lágrima en el timón, que impulsa una pequeña hélice montada detrás del borde de salida del timón. La energía se suministra al motor eléctrico a través de una bola hueca.
Un timón activo con tope de rotor de cola le permite girar de manera efectiva una embarcación que tiene poca velocidad de movimiento o no tiene rumbo, lo cual es muy importante cuando se navega en espacios estrechos, cuando se amarra y en otros casos.
La boquilla rotativa es un anillo masivo., fijado en el baller por el tipo de un timón de equilibrio. Cuando se gira la boquilla, el chorro de agua lanzado por la hélice cambia de dirección y esto asegura la rotación de la embarcación.
Tales boquillas se utilizan en remolcadores. Se instalan timones de proa tipo equilibrador además de los timones principales para mejorar el manejo en reversa. Se utilizan en transbordadores y algunos otros barcos.
Para mejorar la maniobrabilidad del barco. También se utilizan propulsores. Sus hélices, bombas o hélices de paletas crean un énfasis en la dirección perpendicular a la DP de la embarcación, lo que contribuye al giro efectivo de la embarcación. Los propulsores se controlan desde la timonera.
El dispositivo de dirección se utiliza para cambiar la dirección de la embarcación o mantenerla en un rumbo determinado. En este último caso, la tarea del dispositivo de gobierno es resistir fuerzas externas, como el viento o la corriente, que pueden hacer que la embarcación se desvíe del rumbo previsto.
Los dispositivos de dirección se conocen desde la aparición de la primera embarcación flotante. En la antigüedad, los dispositivos de dirección eran grandes remos giratorios montados en la popa, a un lado oa ambos lados de la embarcación. Durante la Edad Media, comenzaron a ser reemplazados por un timón articulado, que se colocaba en el codaste en el plano diametral del barco. De esta forma, ha sobrevivido hasta nuestros días. El dispositivo de gobierno consta de un timón, una mecha, un mecanismo de gobierno, un mecanismo de gobierno, una máquina de gobierno y un puesto de control (Fig. 6.1).
El dispositivo de dirección debe tener dos accionamientos: principal y auxiliar.
Engranaje de dirección principal- se trata de mecanismos, actuadores de timón, grupos motopropulsores del aparato de gobierno, así como equipos auxiliares y medios de aplicación de par a la culata (por ejemplo, timón o sector), necesarios para el desplazamiento del timón a fin de gobernar el buque en condiciones normales de funcionamiento.
Engranaje de dirección auxiliar- es el equipo necesario para el gobierno del buque en caso de avería del aparato de gobierno principal, con excepción del timón, sector u otros elementos destinados al mismo fin.
El mando de dirección principal debe garantizar que el timón se mueva de 350 de un lado a 350 del otro lado al calado operativo máximo y la velocidad de avance de la embarcación en no más de 28 segundos.
El mecanismo de gobierno auxiliar deberá ser capaz de cambiar el timón de 150° de un lado a 150° del otro lado en no más de 60 segundos al calado máximo de operación del buque y una velocidad igual a la mitad de su velocidad máxima de operación hacia adelante.
El control del mecanismo de dirección auxiliar debe proporcionarse desde el compartimiento del timón. La transición del accionamiento principal al auxiliar debe realizarse en un tiempo no superior a 2 minutos.
Volante- la parte principal del dispositivo de dirección. Está ubicado en la popa y opera solo en el movimiento de la embarcación. El elemento principal del volante es una pluma, que puede tener forma plana (laminar) o aerodinámica (perfilada).
Según la posición de la pala del timón con respecto al eje de giro de la mecha, se distinguen (Fig. 6.2):
- un volante ordinario: el plano de la pala del timón se encuentra detrás del eje de rotación;
- timón semiequilibrado: solo una gran parte de la pala del timón está detrás del eje de rotación, por lo que hay un par reducido cuando se cambia el timón;
- timón de equilibrio: la pala del timón está ubicada a ambos lados del eje de rotación para que cuando el timón se mueva, no se produzcan momentos significativos.
Según el principio de funcionamiento, se distinguen timones pasivos y activos. Los dispositivos de dirección se denominan pasivos y permiten que la embarcación gire solo durante el curso, más precisamente, durante el movimiento del agua en relación con el casco de la embarcación.
El complejo de timón y hélice de los barcos no les proporciona la maniobrabilidad necesaria cuando se mueven a bajas velocidades. Por lo tanto, para mejorar la maniobrabilidad de muchos barcos, se utilizan medios de control activo que le permiten crear una fuerza de empuje en direcciones distintas a la dirección de la línea central del barco. Estos incluyen: timones activos, propulsores
dispositivos, columnas helicoidales giratorias y boquillas giratorias separadas.
Dirección activa- este es un volante con un tornillo auxiliar instalado en él, ubicado en el borde trasero de la pluma del volante (Fig. 6.3). Un motor eléctrico está integrado en la pala del timón, que impulsa la hélice, que se coloca en una boquilla para protegerla contra daños. Al girar la pala del timón junto con la hélice en un cierto ángulo, se produce un tope transversal, lo que hace que la embarcación gire. El timón activo se utiliza a velocidades bajas de hasta 5 nudos. Al maniobrar en áreas de aguas estrechas, el timón activo se puede utilizar como la hélice principal, lo que garantiza una alta maniobrabilidad de la embarcación. A altas velocidades, la hélice del timón activo se desactiva y el timón cambia al modo normal. 
Boquillas giratorias separadas(Figura 6.4). La boquilla giratoria es un anillo de acero cuyo perfil representa el elemento del ala. El área de entrada de la boquilla es mayor que el área de salida. La hélice se encuentra en su sección más estrecha. La tobera giratoria está montada en la culata y gira hasta 40° a cada lado, reemplazando al timón. En muchos buques de transporte, principalmente de navegación fluvial y mixta, se instalan boquillas giratorias separadas, que les proporcionan una gran maniobrabilidad.
Propulsores(Figura 6.5). La necesidad de crear medios efectivos para controlar la proa de la embarcación ha llevado al equipamiento de barcos con propulsores. PU crea una fuerza de empuje en la dirección perpendicular al plano diametral de la embarcación, independientemente de la operación de las hélices principales y el mecanismo de gobierno. Los propulsores están equipados con una gran cantidad de barcos para diversos fines. En combinación con una hélice y un timón, el lanzador proporciona una alta maniobrabilidad de la embarcación, la capacidad de girar en el lugar en ausencia de un movimiento, la retirada o la aproximación al puesto de atraque es prácticamente un tronco.
Recientemente, se ha generalizado el sistema electromotriz AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive), que incluye un generador diesel, un motor eléctrico y una hélice (Fig. 6.6).
El generador diesel, ubicado en la sala de máquinas del barco, genera electricidad, que se transmite a través de conexiones de cables al motor eléctrico. El motor eléctrico que hace girar la hélice se encuentra en una góndola especial. El tornillo está en un eje horizontal, se reduce el número de engranajes mecánicos. La hélice del timón tiene un ángulo de giro de hasta 3600, lo que aumenta significativamente la capacidad de control del barco.
Ventajas de AZIPOD:
– ahorro de tiempo y dinero durante la construcción;
- excelente maniobrabilidad;
- el consumo de combustible se reduce en un 10 - 20%;
- se reduce la vibración del casco del barco;
- debido a que el diámetro de la hélice es más pequeño - se reduce el efecto de la cavitación;
– no hay efecto de resonancia de hélice. 
Un ejemplo del uso de AZIPOD es un petrolero de doble efecto (Fig. 6.7), que se mueve en aguas abiertas como un barco convencional, y en hielo se mueve hacia atrás como un rompehielos. Para la navegación en hielo, la popa del DAT está equipada con refuerzos rompehielos y AZIPOD. 
En la fig. 6.8. se muestra el diagrama de la disposición de los instrumentos y paneles de control: un panel de control para controlar la embarcación cuando avanza, el segundo panel de control para controlar la embarcación cuando avanza de popa y dos paneles de control en las alas del puente.
