Los dispositivos de dirección automática mecánicos son fabricados por varios fabricantes, pero la mayoría de los sistemas que se producen hoy en día comparten el mismo principio (timón servopéndulo, véase más adelante).Además de su requisito de energía eléctrica, muchos cruceros de larga distancia observan que la maquinaria de dirección automática electrónica es compleja y es poco probable que se pueda reparar sin piezas de repuesto en áreas remotas. Por el contrario, el engranaje de paletas ofrece al menos la posibilidad de una reparación improvisada en el mar, y generalmente se puede reconstruir en tierra utilizando piezas no específicas (a veces piezas de fontanería) por un soldador local o machinist.To minimice la pérdida de velocidad por el mecanismo de dirección automático es esencial que las velas del buque estén equilibradas con poca carga en el timón antes de que se intente activar la dirección automática. Con las velas se recortan correctamente, el equilibrio de fuerza del remo servo y el timón principal o auxiliar se minimiza de esa manera, que se logran los ángulos más bajos de ataque del timón y el remo servo hacia el flujo de agua. Sin embargo, por lo general se necesita algo de experimentación y juicio para determinar la configuración adecuada para un buque y un mecanismo de dirección determinados.Una fuente popular en la tecnología contemporánea de veletas de viento es el Manual de Dirección automática de Veletas de viento. Una contribución particularmente valiosa del libro de Morris es su cobertura de la variedad de aleaciones utilizadas en la fabricación de engranajes de paletas. Morris admite su práctica de configurar un temporizador de cocina durante media hora a la vez y dormir mientras el dispositivo de dirección de la veleta controla el timón, incluso con vientos en cabeza de 25 a 35 nudos. En una entrevista reciente, dijo que una vez se perdió por poco ser golpeado por un enorme carguero mientras dormía en su vela por el Mar Rojo. Morris señala: «Un piloto automático no habría hecho ninguna diferencia en este caso. Si hubiera estado usando un piloto automático electrónico, ese carguero aún estaría allí. Tomé la decisión de navegar dos tercios de mi circunnavegación con una sola mano, y acepté los riesgos que conllevaba esa decisión. Supongo que el destino estaba de mi lado.»
Trim-TabEdit
En los antiguos sistemas servo de Trim-Tab, el movimiento de pivote de la servo cuchilla alrededor de su eje vertical se ha llevado a cabo mediante una servo lengüeta de trim, que sin embargo cuesta algo de fuerza debido al hecho de que la lengüeta de trim se mueve en la dirección opuesta para girar la servo cuchilla.Lo mismo se aplica a una pestaña de ajuste, que se monta a una gran distancia detrás del timón del barco, conectada a él en su extremo superior e inferior. Esta construcción se llama «La Saye del Rigg». Otra versión de la paleta de viento de dirección automática en barcos de vela se conoce como la paleta de eje vertical y, por lo general, debido a la potencia de dirección inferior en comparación con los dispositivos de Servopéndulo, hace uso de una pestaña de ajuste colgada del timón para controlar el curso del barco. La paleta gira en ángulo recto con el suelo y puede bloquearse en la pestaña de ajuste en cualquier posición deseada, a medida que el barco se cae del viento, la paleta se girará por el viento y se llevará la pestaña de ajuste con ella, lo que a su vez hace que el timón se mueva en la dirección opuesta y, por lo tanto, corrige el rumbo. Generalmente, la dirección automática como esta, con una pestaña de ajuste, solo se puede usar en barcos con timones de popa (o dobles enders colgados en popa), ya que la pestaña de ajuste debe montarse directamente hacia y a popa del timón para producir el efecto deseado, y por supuesto debe controlarse incluso cuando el timón se balancea de lado a lado. Esto se logra típicamente mediante el uso de una barra ranurada en la que la conexión al conjunto de paletas puede deslizarse a medida que gira el timón. Estos sistemas de dirección automática son generalmente más simples y, por lo tanto, más fáciles de establecer y ajustar el rumbo, ya que no hacen uso de líneas que controlan el timón, sino que lo controlan más directamente a través de enlaces sólidos.Un dispositivo relacionado se ha utilizado en algunos molinos de viento, la cola de abanico, un pequeño molino de viento montado en ángulo recto a las velas principales que convierte automáticamente la tapa pesada y las velas principales en el viento, (inventado en Inglaterra en 1745). (Cuando el viento ya está directamente en las paletas principales, la cola de abanico permanece esencialmente inmóvil.)
Paleta a timón auxiliareditar
Solo unos pocos fabricantes han tenido éxito con sistemas que operan un timón auxiliar directamente desde la veleta (Sistemas no servo: Windpilot Atlantik, Hydrovane); la imagen de la veleta que se muestra utiliza este principio con la gran paleta de tela en un eje vertical (se utiliza predominantemente el uso de paletas de viento con un eje casi horizontal).
Servo timón de pénduloeditar
La forma más extendida de auto-dirección, el servo péndulo, se introdujo para hacer frente a la potencia requerida para operar un timón más grande y fue un sucesor del principio de servo lengüeta de ajuste (introducido por Herbert «Blondie» Hasler). Común a todos los sistemas de timón servopéndulo (remo, pala) es el hecho de que la velocidad del barco a través del agua se usa para amplificar la pequeña fuerza que proviene de la veleta de viento para poder girar el timón. La servo cuchilla se puede girar en su eje vertical y se cuelga como un péndulo. Cuando se gira alrededor de su eje vertical, el flujo de agua inicia una fuerza lateral en el área de la cuchilla, y el movimiento de giro forzado hacia el lado se usa para actuar sobre un timón (el timón del barco o el timón auxiliar se integran en el sistema).Una tabla vertical estrecha, la paleta de viento, está montada en un soporte de eje casi horizontal que a su vez gira alrededor de su eje vertical de modo que con el barco viajando en la dirección deseada, la paleta es vertical y está bordeada por el viento. La veleta de viento se equilibra con un pequeño peso por debajo del pivote, pero si el barco gira de modo que la tabla ya no esté en el borde del viento, se soplará hacia un lado a medida que se revele la superficie adicional. Este movimiento se transmite por una serie de enlaces a una cuchilla (u remo) en el agua, de modo que el remo se gira alrededor de su eje vertical, cuando la paleta de viento gira desde su punto neutro position.As la cuchilla descrita anteriormente gira, la presión del agua que pasa hace que se balancee hacia afuera en el extremo de una varilla pivotante. Un área sumergida de 0.1 m2 a una eslora de palanca de 1 m a una velocidad de barco de 2,5 m / s (aproximadamente 5 nudos) y un ángulo de ataque de 5° ya genera un momento de 180 N⋅m, cuando el remo tiene un perfil NACA0012. La fuerza de dirección del servo remo se transmite al timón principal, típicamente con una disposición de dos líneas y cuatro o más rodillos para guiar los cables de dirección al timón o al volante.
Los modernos dispositivos de dirección automática con servo péndulo con transmisión optimizada y mecánica de baja fricción se utilizan cada vez más para navegar de día y navegar; anteriormente se usaban principalmente para pasajes oceánicos de larga distancia. El aumento de las capacidades de viento bajo de los dispositivos modernos optimizados permite la dirección a favor del viento a 1,3 m/s de viento aparente y 1,5 kn de velocidad de la embarcación, propiedades que hacen que un dispositivo de dirección electrónico sea casi redundante y permita cruzar los baches bajo la veleta de viento auto – direccional. Un número cada vez mayor de regatistas de larga distancia están utilizando paletas de viento auto-direccionales debido al hecho de que las velas siempre se mantienen en un ángulo óptimo hacia el viento, y por lo tanto la velocidad del barco se mantiene al máximo posible.
La descripción matemática del servo de dirección automática de la veleta horizontal cubre la relación de un error de rumbo con un ángulo de timón en estado estacionario para corregir el error de rumbo. La dinámica se describe mediante ecuaciones de acoplamiento de fuerza y momento. Se utilizan principalmente tres principios de transmisión mecánica diferentes: junta de bloque deslizante Murray, engranaje cónico de 90°, eje Z, que debido a su geometría tienen diferentes cambios de fuerza de dirección por cambio de error de rumbo.
Servopéndulo con timón auxiliareditar
En los casos en que no se pueda utilizar un servopéndulo puro de dirección automática (engranaje hidráulico del timón, fuerza muy grande necesaria para girar el timón), se utilizan sistemas de timón auxiliares. Consisten en un servo timón de péndulo acoplado directamente a un timón auxiliar que forma parte del sistema de dirección automática. El timón principal en tal caso se utiliza para» recortar «el plato principal y el engranaje de dirección automática dirige» alrededor » de ese plato principal de acuerdo con los cambios del viento aparente.
Hoja a labradoreditar
Aparte de la generalizada auto-dirección mecánica a través de una paleta de viento que está acoplada mecánicamente al timón o a un servo timón de péndulo, hay un principio de auto-dirección mecánico llamado «hoja a timón». Rollo Gebhard cruzó el Atlántico en su Solveig de 5,6 m de largo utilizando este método. La autogestión de hoja a timón consiste en una conexión entre el timón con resorte y una hoja que utiliza la fuerza del viento en la vela para dirigir el barco.
