Il timone a vento è uno strumento meccanico utilizzato nelle barche a vela per regolare l'andatura (cioè mantenere costante l'angolo rispetto al vento apparente) prestabilita della barca nel caso in cui essa possa subire variazioni involontarie, senza l'aiuto di un timoniere, ma solo con l'ausilio del vento.
Funge quindi da pilota automatico, ma mantiene la prora della barca rispetto al vento apparente e non una rotta precisa, con il vantaggio però di non sprecare energia elettrica. Il timone a vento è situato a poppa dell'imbarcazione.
Storia
Agli inizi della storia nautica l'autogoverno dell'imbarcazione era impensabile e quindi un uomo dell'equipaggio era impegnato, tutto il tempo della navigazione, a timonare la stessa.
Con l'inizio dell'impiego di imbarcazioni per guerre e lunghe rotte commerciali, gli equipaggi iniziarono a costruirsi meccanismi che permettevano di non timonare l'imbarcazione per tutto il tempo della navigazione. Questi meccanismi erano inizialmente dei lunghi remi. Venivano legati alla vela principale con cime, aiutavano a mantenere la rotta. I primi usi del timone a vento si hanno però con le grandi traversate oceaniche dei velisti solitari come Joshua Slocum nel 1898.
Questo perché il timone a vento permetteva loro di non rimanere tutto il tempo vicino al timone per pilotare correttamente la barca, e quindi di rendere fattibile la loro impresa.
L'imbarcazione di nome Spray di Slocum infatti supportava un meccanismo che collegava la vela e il timone tramite le scotte, permettendo che la barca mantenesse autonomamente la rotta.
Il timone a vento venne presentato alla massa nel 1919 grazie ad un articolo tecnico di Hambley Tregoning nella rivista Yachting MonthlyL' autogoverno a vela, Peter Christian Förthmann, p.8. che spiegava come poter utilizzare una piccola vela per aiutare il governo dell'imbarcazione.
Dopo la presentazione del timone a vento nel 1919, il primo esemplare venne però installato molti anni dopo, nel 1936, in una barca a motore nominata Arielle, dal suo proprietario Marin Marie per aiutare la barca nella traversata New York-Le Havre.
Da qui in poi molti velisti intrapresero attraversate in solitaria grazie all'ausilio di timoni a vento artigianali, proprio come fecero nel 1955 i velisti britannici Ian Major e Michael Henderson.
Nonostante queste tappe importanti per la storia del timone a vento, il vero inizio della sua era si ha l'11 giugno del 1960 con la prima edizione dell'OSTAR(Observer Singlehanded Transatlantic Race) una gara di barche a vela che partiva da Plymouth e arrivava a Newport, dove nessuno dei partecipanti avrebbe potuto concludere la gara se non avesse avuto a disposizione un timone a vento.
Tipologie di timoni a vento
Chi navigava con timoni a vento, ha creato a seconda delle proprie esigenze di navigazione timoni a vento sempre nuovi e personalizzati. Proprio per questo si possono trovare varie tipologie di timoni a vento, differenti nelle combinazioni di organi che le compongono.
Con sola banderuola
Questa tipologia di timone a vento è composta solamente dalla banderuola.
L'impulso di correzione della rotta generato dal vento sulla banderuola viene trasmesso direttamente al timone principale dell'imbarcazione.
Quindi non c'è la presenza né di un timoncino né di un sistema di trasmissione, ma solo di una banderuola e di un contrappeso.
Questa tipologia di timone a vento venne originariamente pensata e creata per i modellini di barche a vela.
Il primo dispositivo di questo tipo venne installato in una vera imbarcazione a vela da Francis Chichester sulla sua barca Miranda. Era composta solamente da una banderuola di stoffa di 4m2 di superficie, dalle cimette che la collegavano al timone principale e da un contrappeso di 12Kg.
Questo sistema però genera una forza di autogoverno del timone molto bassa, perciò non riesce a correggere la rotta dell'imbarcazione in diverse situazioni.
Questo implica anche il fatto che questo sistema può essere utile solo se montato in imbarcazioni molto piccole e leggere che non superino i 6 metri.
Proprio per questi problemi e queste limitazioni la produzione di questo sistema di timone a vento è terminata.
Con trim tab
Il trim tab è un piccolissimo prolungamento che viene installato tramite perni nella coda del timone principale o del timoncino ausiliario.
In questo sistema l'impulso dato dalla banderuola viene trasmesso non al timone o al timoncino ma al trim tab. Questo quando effettua il movimento generato dalla correzione della banderuola, crea una forza nell'acqua che causerà il movimento del timoncino ausiliare (o del timone principale, a seconda di dove è montato il trim tab).
I trim tab hanno una superficie molto ridotta, all'incirca di 800 cm2. Il trim tab permette di installare una banderuola di dimensioni ridotte rispetto agli standard delle banderuola nei sistemi senza trim tab. Questo è possibile perché il trim tab amplifica la forza generata in origine dalla banderuola.
Il primo trim tab utilizzato come prolunga di un timone principale venne installato da Bernard Moitessier nella sua imbarcazione Joshua.
Quando il trim tab è installato come prolunga del timone principale amplifica troppo il movimento generato dalla banderuola quindi rende molto difficile la governabilità dell'imbarcazione, specialmente se questa è di piccole dimensioni oppure se non è ben bilanciata.
Con timoncino ausiliario e banderuola verticale
Questo sistema è particolarmente indicato per imbarcazioni con una lunghezza massima di 11 metri.
In questo sistema la forza della banderuola agisce sul timoncino grazie a una trasmissione formata da una ruota dentata.
Con timoncino ausiliario e banderuola orizzontale
Questo sistema in origine avrebbe uno smorzamento della forza della corrente dell'acqua molto minore rispetto al sistema analogo con banderuola verticale.
Per rimediare a questo problema questo sistema è dotato di ingranaggi che permettono di decidere il grado di rotazione del timoncino. Ciò permette l'installazione di questa tipologia di timone a vento anche su imbarcazioni con una lunghezza maggiore di 11 metri.
Con doppio timoncino
Questa tipologia di timone a vento utilizza sia il timoncino a pendolo, sia il timoncino ausiliario. Quando si utilizza questo tipo di sistema il timone principale dell'imbarcazione viene bloccato, quindi esso non verrà utilizzato per le correzioni di rotta.
Il timone a vento con doppio timoncino viene installato principalmente su imbarcazioni di grandi dimensioni proprio perché la forza generata dal solo timoncino ausiliare non basta per effettuare modifiche della rotta, e perché il solo utilizzo di un timoncino a pendolo richiederebbe una lunghezza eccessiva di cime della trasmissione per collegarlo al timone principale.
Questo sistema viene utilizzato anche per disporre nell'imbarcazione di un timone di emergenza nelle lunghe tratte, soprattutto se il timone principale non dispone di una protezione.
Componenti
Il timone a vento ha una struttura molto semplice ed è composto principalmente da: una banderuola un sistema di trasmissione un timoncino un contrappeso
Banderuola
La banderuola (o ventola) è la parte del timone a vento che percepisce le variazioni nella direzione di provenienza del vento e che in relazione a questo genera le correzioni della rotta. Il movimento della banderuola è dato quindi dal vento stesso'.
Banderuola verticale
La banderuola verticale compie il suo movimento attorno ad un asse verticale. Essa si colloca sempre in posizione controvento; per questo l'area soggetta all'azione del vento è ridotta, causando una poca efficacia nel caso in cui le variazioni di direzione del vento siano minime. Infatti, in teoria, la sua grandezza dovrebbe essere estesa per percepire in modo ottimale le variazioni del vento.
Il movimento generato da una banderuola verticale ha una forza molto limitataTimoni a vento, Accademia Internazionale Adriatica della Vela, p.7, poiché l'asse verticale non permette alla banderuola stessa una grande torsione.
Per compensare queste limitazioni dovute alla meccanica di funzionamento le banderuole verticali sono costruite di grandi dimensioni (sino a 1 m²), aumentando così la superficie colpita dal vento e la forza del movimento della banderuola.
Questa tipologia di banderuola può essere regolata, per un migliore funzionamento, a seconda del tipo di intensità e direzione del vento.
Quando il vento ha un'intensità minore si tende ad allontanare la banderuola dalla poppa dell'imbarcazione, allungando il suo asse, in modo da ottenere un'amplificazione della forza del vento percepita dalla banderuola.
Al contrario, quando il vento ha un'intensità molto elevata, la banderuola va avvicinata il più possibile all'imbarcazione per cercare di ridurre al massimo le vibrazioni della banderuola causate dal vento.
Banderuola orizzontale
La banderuola orizzontale attua il suo movimento rotatorio attorno ad un asse orizzontaleTimoni a vento, Accademia Internazionale Adriatica della Vela, p.8. Ha delle dimensioni ridotte rispetto alla banderuola verticale e una forma piatta, senza scanalature.
Essa fu adottata per la prima volta dal velista Gianoli nella sua barca Tabarly.
È considerata più valida della banderuola verticale, poiché le sue meccaniche le permettono di disporre di una superficie soggetta al vento sostanzialmente più ampia.
Questo perché quando il vento la colpisce frontalmente essa rimane dritta, e quando il vento la investe lateralmente essa si ribalta, facendo così colpire al vento tutta la superficie e non solo il suo profilo come accade nella banderuola verticale.
A seconda dell'intensità del vento viene regolata l'inclinazione della banderuola orizzontale. Quando il vento si presenta con una bassa intensità, la banderuola orizzontale viene lasciata diritta, cioè perpendicolare al mare, per essere più sensibile alle variazioni di direzione del vento.
Quando invece il vento aumenta la sua intensità la banderuola può essere piegata all'esterno della poppa per diminuire le sue vibrazioni causate dal vento.
Regolazione delle banderuole
La banderuola, oltre a essere regolata a seconda della rotta che deve essere seguita dall'imbarcazione, deve essere regolata anche a seconda dei cambiamenti di vento che ci possono essere durante la navigazione.
Regolazione della banderuola orizzontale
La regolazione della banderuola orizzontale può avvenire in diverse modalità e con diversi strumenti.
Può avvenire in maniera manuale, aprendo il dispositivo di bloccaggio del supporto della banderuola, posizionando il supporto della banderuola nella posizione desiderata e richiudendo il dispositivo di bloccaggio.
La banderuola orizzontale può essere regolata anche tramite ingranaggi. Una prima tipologia di ingranaggio consiste in una ruota dentata e di una catena, tramite i quali si può modificare in ogni momento la posizione della banderuola.
Una seconda tipologia di ingranaggio è composto da una ruota dentata e da un perno a molla. La posizione della banderuola viene regolata attraverso la ruota dentata che quando si trova nella posizione corretta viene bloccata con il perno a molla. Questo meccanismo di regolazione permette di cambiare la posizione d'installazione della banderuola spostando solamente il perno a molla.
Una terza tipologia di ingranaggio è formato unicamente da una vite senza fine, la quale mantiene il supporto della banderuola e rende possibile l'aggiunta di una scala che indichi l'angolo di posizionamento della banderuola orizzontale rispetto al vento.
Regolazione della banderuola verticale
La regolazione della banderuola verticale può essere effettuata o manualmente o tramite l'ingranaggio a vite senza fine. Oltre alla regolazione della posizione della banderuola rispetto al vento, la banderuola verticale può essere regolata anche in altezza, a seconda dell'intensità della forza del vento.
Trasmissione