Come funziona il timone

Come funziona il timone e cosa vuol dire "semicompensato".
Partimo dall'inizio, a cosa serve il timone?
A far cambiare direzione alla nostra imbarcazione o battello che sia, il battello poi ha pure i timoni orizzontali che gli consentono di variare la profondità e l'inclinazione.
Il timone di per se non è altro che una pala con una certa superfice immersa nel fluido dove viaggia il nostro battello.

Mettiamo che la poppa sia in alto, le frecce blu sono il flusso dell'acqua rispetto al battello che avanza.
Il timone è visto dall'alto, il cerchio rosso è l'asse attorno al quale ruota.
Vogliamo virare a destra, per fare ciò bisogna mettere il timone a dritta, vediamo cosa accade.

Il flusso dal lato dove il timone è inclinato viene contrastato e deviato, la pressione del flusso che si oppone alla deviazione genera la spinta rappresentata dalla freccia rossa che si applica sull'asse del timone.
In questo modo la poppa viene spinta verso sinistra e il battello vira a dritta.
Anche se non si vede pure il flusso dell'altro lato è costretto ad espandersi e provoca una depressione che tira il timone verso sinistra.

Questo ci dice che:

- Il timone non funziona se il battello non si muove non potendo sviluppare il flusso di acqua.
- Più il flusso e forte, cioè più il battello va veloce, maggiore sarà la forza che si sviluppa sul timone

Il rovescio della medaglia invece è il fatto che il flusso deviato spinge sul timone e tende a riportarlo in posizione diritta, questo su piccole imbarcazioni non è un problema ma provate a pensare lo sforzo che grava sul timone di una corazzata classe Littorio lanciata a 30 nodi.
Inoltre anche se la pressione è uguale su tutta la pala quella applicata alla sua estremità a causa della leva più lunga agisce con forza maggiore al raddirazzamento (frecce verdi)

Quindi davanti all'idea di dover creare timoni enormi utilizzabili con sforzi mostruosi è stata adottata una scelta tecnica che risolve il problema, il "timone compensato"

In pratica spostando l'asse di rotazione al centro della pala le forze che agiscono sul timone si compensano e il timone mantiene la sua posizione, l'effetto virante resta invece invariato.
Questo timone se pur ottimo ha il problema che non tende a raddrizzarsi da solo ma una volta messo in posizione tende a rimanervi, possiamo pen sare quindi che in caso di avaria al meccanismo di comando la nave resterebbe con il timone inclinato e quindi continuerebbe a girare intorno.
Dato che questa situazione è certamente peggiore a quella di un timone guasto ma che almeno resta dritto è stata adottata un'altra soluzione, quella oggi usata su qualsiasi nave, il "timone semicompensato".

Il centro di rotazione è leggermente avanzato rispetto al centro della pala, si forma sempre una forza raddrizzante ma questa viene contrastata dalla pressione che agisce sulla parte anteriore della pala.
Dato che la parte davanti al centro di rotazione è più piccola la forza che viene generata a compesare quella che raddrizza il timone è anch'essa più piccola quindi non basta a tenere il timone in posizione ma basta a ridurre la forza totale che raddrizza il timone, quindi lo sforzo necessario a ruotarlo sarà nettamente inferiore rispetto ad un timone tradizionale.

Ultima nota il timone di solito non si mette vicino alle eliche a caso ma perchè come detto prima a nave ferma il timone non lavora, quindi una nave di una carta stazza non avrà timoni efficienti fino al raggiungimento di una certa velocità.
Per poter manovrare anche a bassa velocità il timone sta sempre dietro le eliche che è l'unica zona dove il flusso di acqua è sempre presente anche se la nave si è appena messa in moto.

E questo è tutto.