EFECTOS COMBINADOS DE HÉLICES Y TIMONES (2)

1. El resumen supone: aguas tranquilas, sin ser perturbados por elementos externos tales como viento corriente u oleaje.

2. La mayoría de los barcos son de una hélice y un timón. Estos suelen ser de paso a la derecha en la marcha avante y a la izquierda en la marcha atrás.

3. Determinados buques requieren gran maniobrabilidad y velocidad y pueden llevar dos hélices gemelas con uno o dos timones. Cuando lleva un timón este va en la popa del buque en la línea de crujía, si lleva dos timones estos se instalan a popa de cada hélice. El sentido de giro de las hélices es exterior, es decir, las de estribor tienen paso a la derecha y las de babor son de paso a la izquierda.

RESUMEN DE FUERZAS PRODUCIDAS POR HÉLICES Y TIMONES.

HÉLICES CORRIENTE DE EXPULSIÓN.

Es la debida al agua arrojada por la Hélice que sale en una dirección

Diagonal a las palas.

EMPUJE AVANTE O ATRÁSProduce la marcha del buque en

Sentido longitudinal (El)

PRESIÓN LATERAL DE LAS PALAS(Et)

FLUJO DE AGUA EN MARCHA AVANTEChoca contra la pala del timón

(Cet)

FLUJO DE AGUA EN MARCHA ATRÁSChoca contra la bovedilla

(Ceb)

Timón a la víaPopa a babor

Timón a una bandapopa a banda

contraria

En marcha avantePopa a estribor

En marcha atrásPopa a babor

Et

Cet.

Ceb

Cat

Caída de la popaa babor.

HÉLICESCORRIENTE DE ASPIRACIÓN.

Es la corriente del agua extraída por la hélice en movimiento

Efecto de la corriente es menor que la corriente de expulsión

Hélice en marcha atrás y timón a una banda, refuerza la caída de la popa

a la banda deseada. (Cat)

EFECTO DEL TIMÓN.Con timón a una banda y buque en movimiento, el

flujo longitudinal de agua origina un efecto depresión-depresión sobre ambas caras de la pala

cuyo resultado en una fuerza lateral aplicadaen el centro de la pala (Ft)

Ceb

Cat

CORRIENTE DE EXPULSIÓN MARCHA AVANTE (Cet)

1. Es la debida al agua arrojada por la hélice que sale en una dirección diagonal a la pala.

2. Esta corriente al chocar contra la pala del timón produce un empuje de acuerdo al siguiente análisis:

12

3

4

a. La hélice en avante al expulsar el agua lo hace siguiendo distintos ángulos, dependiendo de la posición del de la pala.

b. En palas (2) y (4) el chorro de agua sale divergente sin producir efecto alguno.

c. En palas (1) y (3) la corriente de expulsión de la hélice incide sobre la pala del timón produciendo dos esfuerzos laterales contrapuestos.d. De estos dos esfuerzos el inferior es de mayor intensidad ya que corresponde a

aguas más profundas y de mayor presión.

e. En consecuencia, en una hélice de paso a la derecha con el timón a la vía y en marcha avante, la corriente de expulsión tiende a hacer caer la popa a babor.

f. En la figura se deduce que si se hace girar el timón, la corriente de expulsión incrementa el efecto de caída del buque.

CORRIENTE DE EXPULSIÓN MARCHA

ATRÁS (Ceb)

1. La figura representa la corriente de expulsión cuando la hélice gira marcha atrás.

2. En palas (1) y (3) corriente de expulsión no produce ningún efecto.

3. En pala (2) la corriente de expulsión incide en la bovedilla empujando la popa a babor.

4. En pala (4) la corriente de expulsión también incide sobre el casco pero en menor medida debido a las formas del casco.

5. En consecuencia, en una hélice de paso a la derecha dando atrás, la corriente de expulsión origina una caída de popa a babor.

1 2

43

CORRIENTE DE ASPIRACIÓN1. Es la corriente del agua extraída por la hélice en movimiento.

2. Con el timón a la vía, tanto si la hélice gira en marcha avante como en marcha atrás, las aguas que forman esta corriente se desplazan de forma longitudinal respecto al caso, por lo que no producen efecto evolutivo.

3. El único efecto de esta corriente se produce con la hélice en marcha atrás y el timón metido a una banda, en cuyo caso la corriente de aspiración crea un vacío en la cara de proa del timón reforzando así la caída de la popa a la banda deseada.

4. La corriente de aspiración es de menor efecto que la de expulsión.

EFECTO DEL TIMÓN1. Es la energía del timón que aparece cuando se le da un ángulo y el buque esta dando

avante o atrás.

2. Esta energía crece conforme aumente la velocidad del buque.

3. No está presente cuando el buque está parado o el timón esta a la vía.

Et

El

Cet

Ft

Ceb

El

CatFt

Et

EFECTOS COMBINADOSDE HÉLICE Y TIMÓN

Buque atrásHélice avante

Buque avanteHélice atrás

Buque y héliceAmbos atrás

Buque y héliceAmbos avante

Buque velocidad Atrás.

Buque en reposo

Buque velocidadavante

Buque en reposo

•Timón a la vía

•Timón a estribor

•Timón a babor•Timón a la vía

•Timón a estribor

•Timón a babor•Timón a la vía

•Timón a estribor

•Timón a babor•Timón a la vía

•Timón a estribor

•Timón a babor

PRIMER CASO.- BUQUE Y HÉLICE LLEVEN AMBOS VELOCIDAD AVANTE.

1. BUQUE EN REPOSO BUQUE AVANTE

• Timón a la vía. Timón a la vía

El

Et

Cet

Fuerzas que actúan:

1. Empuje avante (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa a estribor.

3. Efecto de la corriente de expulsión sobre el timón (Cet) que impulsa la popa a babor.

4. Predomina la presión lateral de las palas en velocidades menores. Mayor velocidad predomina corriente de expulsión al timón.

5. Al dar avante con el timón a la vía, la proa suele caer a babor a velocidad menor. A velocidad mayor la proa cae a babor

6. Efecto Dubitativo

Et

Cet

Fuerzas que actúan:

1. Efecto de la corriente de expulsión (Cet) sobre la cara de babor del timón empuja la popa hacia estribor.

2. Presión lateral de la pala (Et) empuja la popa a estribor

3. Cet - Et = Proa del buque sin tendencia a ninguna banda.

El

PRIMER CASO.- BUQUE Y HÉLICE LLEVEN AMBOS VELOCIDAD AVANTE.

1. BUQUE EN REPOSO BUQUE AVANTE

• Timón a babor Timón a babor

El

Et

Cet

Fuerzas que actúan:

1. Empuje avante (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa a estribor.

3. Efecto de la corriente de expulsión (Cet) sobre la cara de babor del timón empuja la popa hacia estribor.

4. Et + Cet = caída franca de la proa a babor. Et

Cet

Fuerzas que actúan:

1. Empuje avante (El)

2. Efecto de la corriente de expulsión sobre el timón disminuye con la velocidad pero en su lugar hace su aparición el efecto del timón (Ft).

3. Efecto del timón es mayor a mayor velocidad.

4. Presión lateral de la pala (Et) empuja la popa a estribor

5. Et + Cet + Ft = proa cae a babor de forma franca.

El

Ft

PRIMER CASO.- BUQUE Y HÉLICE LLEVEN AMBOS VELOCIDAD AVANTE.

1. BUQUE EN REPOSO BUQUE AVANTE

• Timón a estribor. Timón a estribor

El

Et

Cet

Fuerzas que actúan:

1. Empuje avante (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa a estribor, sentido opuesto a Cet.

3. Efecto de la corriente de expulsión (Cet) que incide sobre la cara de estribor del timón empuja la popa hacia babor.

4. La caída del buque a estribor no es tan franca como con el timón metido a babor

Et

Cet

Fuerzas que actúan:

1. Empuje avante (El)

2. Efecto de la corriente de expulsión (Cet) es reemplazado por el efecto del timón Ft.

3. Presión lateral de la pala (Et) empuja la popa a estribor, contrarresta a ambos.

4. Efecto del timón (Ft) aumenta a mayor velocidad.

5. La caida a estribor de un buque con hélice de paso a la derecha es menos franca que a babor

El

Ft

AL DAR AVANTE PARTIENDO DEL REPOSO, EN UN PRIMER MOMENTO EL BUQUE CAE A LA BANDA DEL TIMÓN POR EFECTO DE LA CORRIENTE DE EXPULSIÓN; A MEDIDA QUE AUMENTA SU VELOCIDAD, SIGUE CAYENDO A LA BANDA DEL TIMÓN PERO POR EFECTO DE LOS FILETES LIQUIDOS QUE INCIDEN SOBRE ESTE DEBIDO A LA MARCHA DEL BUQUE.

SEGUNDO CASO.- BUQUE Y HÉLICE ATRÁS

1. BUQUE EN REPOSO BUQUE ATRÁS

• Timón a la vía. Timón a la vía

El

Et

Ceb

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Ceb) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor

4. Et + Cet = impulsa al buque hacia atrás y con la popa francamente a babor.

Et

Ceb

El

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Ceb) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor se reduce

4. Et + Cet = impulsa al buque hacia atrás y la caída de la popa a babor es algo menor.

SEGUNDO CASO.- BUQUE Y HÉLICE ATRÁS

1. BUQUE EN REPOSO BUQUE ATRÁS

• Timón a babor. Timón a babor

El

Et

Ceb

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Ceb) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor

4. Corriente de aspiración sobre el timón (Cat)

5. Et + Cet +Cat = impulsa al buque hacia atrás y con la popa francamente a babor.

Et

Ceb

El

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Ceb) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor

4. Corriente de aspiración sobre el timón (cat).

5. Efecto del timón (Ft)

6. Et + Cet + Cat + Ft = impulsa al buque hacia atrás y la caída de la popa a babor francamente rápida.

CatCat Ft

SEGUNDO CASO.- BUQUE Y HÉLICE ATRÁS

1. BUQUE EN REPOSO BUQUE ATRÁS

• Timón a estribor. Timón a estribor

El

Et

Ceb

Et

Ceb

El

Cat

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Ceb) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor

4. Corriente de aspiración sobre el timón (Cat) lleva la popa a estribor

5. Cet + Et – Cat = popa cae a babor CatFt

1 2

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Ceb) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor

4. Corriente de aspiración sobre el timón (Cat) lleva la popa a estribor.

5. Popa cae inicialmente a babor por efecto de El, al dar mayor arrancada atrás apreciable, popa cae a estribor lentamente

TERCER CASO.- BUQUE CON ARRANCADA AVANTE Y SE DÁ ATRÁS CON LA HÉLICE

TIMÓN A LA VÍA

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Ceb) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor

4. Et + Ceb = El buque describe una trayectoria hacia estribor mientras reduce su velocidad hasta pararse.

Et

AVANTE 1

ATRÁS 2

Ceb

Et

El

TERCER CASO.- BUQUE CON ARRANCADA AVANTE Y SE DÁ ATRÁS CON LA HÉLICE

TIMÓN A ESTRIBOR

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Ceb) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor

4. Et + Ceb + Ft - Cat = Al dar atrás, en los primeros momentos la tendencia hacia estribor es forzada por el efecto del timón (Ft); a medida que el buque pierde arrancada , el efecto del timón se reduce progresivamente y en su lugar la corriente de aspiración sobre el timón (cat) de sentido opuesto, se acrecienta. Consecuentemente, la caída a estribor se reduce a medida que el buque pierde arrancada.

Et

AVANTE 1

ATRÁS 2

Ceb

Et

El

FtCat

TERCER CASO.- BUQUE CON ARRANCADA AVANTE Y SE DA ATRÁS CON LA HÉLICE

TIMÓN A BABOR

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Ceb) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor

4. Corriente de aspiración sobre el timón, lleva la popa a babor.

5. Efecto de la fuerza del timón inicialmente puede hacer que caiga el buque a babor, sin embargo, en cuanto la arrancada se reduce, Et y Cat predominan para empujar la popa a babor.

Et

AVANTE 1

ATRÁS 2

Ceb

Et

Ft

Cat

El

12

TERCER CASO.- BUQUE CON ARRANCADA AVANTE Y SE DÁ ATRÁS CON LA HÉLICE

TIMÓN A LA VÍA

Fuerzas que actúan:

1. Empuje atrás (El)

2. Presión lateral (Et) empuja la popa babor

3. Efecto de la corriente de expulsión (Cet) al chocar con la bovedilla de estribor que empuja la popa a babor

4. Et + Cet = impulsa al buque hacia atrás y con la popa francamente a babor.

Et

AVANTE 1

ATRÁS 2

Ceb

Et