Leme - Rudder
Um leme é uma superfície de controle primária usada para dirigir um navio , barco , submarino , hovercraft , aeronave ou outro meio de transporte que se move através de um meio fluido (geralmente ar ou água). Em uma aeronave, o leme é usado principalmente para conter a guinada adversa e o fator P e não é o controle principal usado para virar o avião. Um leme opera redirecionando o fluido além do casco (embarcação) ou fuselagem , transmitindo assim um movimento de giro ou guinada para a embarcação. Na forma básica, um leme é um plano ou folha de material preso com dobradiças à popa , cauda ou depois da embarcação . Freqüentemente, os lemes são moldados de modo a minimizar o arrasto hidrodinâmico ou aerodinâmico . Em uma embarcação simples , uma cana do leme - essencialmente, uma vara ou vara que atua como um braço de alavanca - pode ser presa ao topo do leme para permitir que um timoneiro o gire . Em embarcações maiores, cabos, hastes ou sistemas hidráulicos podem ser usados para ligar os lemes aos volantes. Em aeronaves típicas, o leme é operado por pedais via ligações mecânicas ou hidráulicas.
História do leme
Geralmente, um leme é "parte do aparelho de governo de um barco ou navio que é preso fora do casco", ou seja, todos os diferentes tipos de remos, remos e lemes. Mais especificamente, o leme de navios antigos pode ser classificado em leme lateral e leme montado na popa, dependendo de sua localização no navio. Um terceiro termo, remo de direção , pode denotar os dois tipos. Em um contexto mediterrâneo , os lemes laterais são mais especificamente chamados de um quarto de leme, pois o último termo designa mais exatamente o local onde o leme foi montado. Os lemes montados na popa são uniformemente suspensos na parte de trás do navio em uma posição central.
Embora alguns classifiquem um remo de direção como leme, outros argumentam que o remo de direção usado no antigo Egito e Roma não era um leme verdadeiro e definem apenas o leme montado na popa usado na China da antiga dinastia Han como um leme verdadeiro. O remo de direção tem a capacidade de interferir no manuseio das velas (limitando qualquer potencial para longas viagens oceânicas), embora seja mais adequado para pequenas embarcações em transporte marítimo estreito e rápido; o leme não atrapalhava o manuseio das velas, consumia menos energia para operar por seu timoneiro , era mais adequado para navios maiores em viagens oceânicas e apareceu pela primeira vez na China antiga durante o século I dC. Em relação ao uso do antigo fenício (1550–300 aC) do remo de direção sem leme no Mediterrâneo , Leo Block (2003) escreve:
Uma única vela tende a virar a embarcação na direção contra o vento ou a favor do vento, e a ação do leme é necessária para dirigir um curso reto. Um remo de direção foi usado nesta época porque o leme ainda não tinha sido inventado. Com uma única vela, um movimento frequente do remo de direção era necessário para dirigir um curso reto; isso tornou o navio mais lento porque uma correção de curso do remo de direção (ou leme) atua como um freio. A segunda vela, localizada à frente, poderia ser ajustada para compensar a tendência de giro da vela principal e minimizar a necessidade de correções de curso pelo remo de direção, o que teria melhorado substancialmente o desempenho da vela.
O remo de direção ou tábua de direção é um remo ou tábua superdimensionado para controlar a direção de um navio ou outra embarcação antes da invenção do leme. É normalmente preso a estibordo em navios maiores, embora em navios menores raramente seja, ou nunca, preso.
Remo / engrenagem de direção
Antigo Egito
Os remos reservados para o leme surgiram em grandes navios egípcios muito antes da época de Menes (3100 aC). No Reino Antigo (2.686 aC-2.134 aC), até cinco remos de direção são encontrados em cada lado dos barcos de passageiros. A cana do leme , a princípio um pequeno pino percorrendo o estoque do remo de direção, pode ser rastreada até a quinta dinastia (2504–2347 aC). Tanto a cana de leme quanto a introdução de uma coluna de direção vertical na popa reduziram o número usual de remos de direção necessários para um de cada lado. Os remos de direção simples colocados na popa podem ser encontrados em vários modelos de tumbas da época, particularmente durante o Império Médio, quando os relevos das tumbas sugerem que eles eram comumente empregados na navegação no Nilo . A primeira referência literária aparece nas obras do historiador grego Heródoto (484-424 aC), que passou vários meses no Egito : "Eles fazem um leme, e este é empurrado pela quilha ", provavelmente significando a virilha no final da quilha (ver foto à direita "Tumba de Menna").
No Irã , os remos montados nas laterais dos navios para guiar são documentados desde o terceiro milênio aC em obras de arte, modelos de madeira e até mesmo resquícios de barcos reais.
Roma antiga
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A navegação romana usava remos de leme sexillie quarter que atravessaram o Mediterrâneo por um longo período de constante refinamento e aprimoramento, de modo que nos tempos romanos as embarcações antigas alcançaram tamanhos extraordinários. A força do remo de direção reside na sua combinação de eficácia, adaptabilidade e simplicidade. Os sistemas de montagem de remos de direção do bairro romano sobreviveram praticamente intactos durante o período medieval.
Na primeira metade do século 1 dC, o leme montado na popa também era bastante comum nas embarcações romanas de rio e porto, como comprovado por relevos e achados arqueológicos ( Zwammerdam , Woerden 7). Uma placa tumba da era Adriana mostra um rebocador em Ostia com um remo comprido montado na popa para melhor alavancagem. O barco já apresentava uma vela espelhada , aumentando a mobilidade da embarcação do porto. Outros usos romanos atestados de remos de direção montados na popa incluem barcaças rebocadas, navios de transporte para tonéis de vinho e diversos outros tipos de navios. Além disso, o conhecido achado de Zwammerdam , uma grande barcaça fluvial na foz do Reno, apresentava um grande leme montado na popa. De acordo com uma nova pesquisa, os navios Nemi avançados , as barcaças do palácio do imperador Calígula (37-41 DC), podem ter leme de 14 m de comprimento.
Leme montado na popa
China antiga
A representação mais antiga do mundo conhecida de um leme montado na popa pode ser vista em um modelo de cerâmica de um junco chinês datado do século 1 DC durante a Dinastia Han , antes de seu aparecimento no Ocidente em mil anos. Na China, os modelos em miniatura de navios com remos de direção foram datados do período dos Reinos Combatentes (c. 475–221 aC). Os lemes montados no poste de popa começaram a aparecer em modelos de navios chineses a partir do século I DC. No entanto, os chineses continuaram a usar o remo de direção muito depois de terem inventado o leme, uma vez que o remo de direção ainda tinha uso prático limitado para viagens em rios rápidos no interior. Uma das mais antigas representações conhecidas de um leme montado na popa na China pode ser vista em um modelo de cerâmica de tumba de 60 cm de comprimento de um junco datado do século I dC, durante a Dinastia Han (202 aC-220 dC). Foi descoberto em Guangzhou em uma escavação arqueológica realizada pelo Museu Provincial de Guangdong e pela Academia Sinica de Taiwan em 1958. Em décadas, vários outros modelos de navios da Dinastia Han com lemes foram encontrados em escavações arqueológicas. A primeira referência escrita sólida ao uso de um leme sem um remo de direção data do século V.
Os lemes chineses são presos ao casco por meio de mandíbulas ou encaixes de madeira, enquanto os normalmente maiores são suspensos por cima por um sistema de amarração de corda para que possam ser levantados ou abaixados na água. Além disso, muitos juncos incorporaram "lemes fenestrados" (lemes com orifícios, supostamente permitindo um melhor controle). Descrições detalhadas dos juncos chineses durante a Idade Média são conhecidas de vários viajantes à China, como Ibn Battuta de Tânger , Marrocos e Marco Polo de Veneza , Itália . O posterior enciclopedista chinês Song Yingxing (1587-1666) e o viajante europeu do século 17 Louis Lecomte escreveram sobre o design de junta e seu uso do leme com entusiasmo e admiração.
Paul Johnstone e Sean McGrail afirmam que os chineses inventaram o leme montado na popa "mediano, vertical e axial" e que esse tipo de leme precedeu o leme macho e fêmea encontrado no Ocidente por cerca de um milênio.
Índia Antiga
Um novo mecanismo de direção é representado pela primeira vez em um selo Chandraketugarh (West Bengal) datado do século I ao III DC de um navio chamado '' Indra do oceano '' (Jaladhisakra), o que indica que era um navio com destino ao mar.
Oriente Próximo medieval
Os navios árabes também usavam um leme montado na popa. Em seus navios, "o leme é controlado por duas linhas, cada uma conectada a uma travessa montada na cabeça do leme perpendicular ao plano da lâmina do leme". A evidência mais antiga vem do Ahsan al-Taqasim fi Marifat al-Aqalim ('As melhores divisões para a classificação das regiões'), escrito por al-Muqaddasi em 985:
- O capitão do ninho de corvo observa cuidadosamente o mar. Quando uma pedra é avistada, ele grita: "Estibordo!" ou 'Porto! "Dois jovens, postados ali, repetem o grito. O timoneiro, com duas cordas na mão, quando ouve os chamados, puxa um ou outro para a direita ou para a esquerda. Se não houver muito cuidado, o navio atinge as rochas e é destruído.
Europa medieval
Os remos montados nas laterais dos navios evoluíram para um quarto de remos orientadores, que foram usados desde a antiguidade até o final da Idade Média na Europa . À medida que o tamanho dos navios e a altura das bordas livres aumentavam, os remos lentos de um quarto tornaram-se pesados e foram substituídos por lemes mais robustos com encaixe do pino e do gobião . Embora os remos de direção tenham sido encontrados na Europa em uma ampla variedade de embarcações desde os tempos romanos, incluindo galeras de guerra leves no Mediterrâneo, a representação mais antiga conhecida de um leme pintle-and-gudgeon pode ser encontrada em esculturas de igrejas de Zedelgem e Winchester que datam de cerca de 1180 .
Embora os lemes anteriores fossem montados na popa por meio de postes de leme ou taludes, as dobradiças de ferro permitiram, pela primeira vez, prender o leme a todo o comprimento do poste de uma forma realmente permanente. No entanto, todo o seu potencial só pôde ser realizado após a introdução do poste de popa vertical e do navio de mastro completo no século XIV. Desde a era das descobertas , os navios europeus com leme de cavilha e cavilha navegaram com sucesso em todos os sete mares. O consenso de muitos historiadores considerou que a tecnologia do leme montado na popa na Europa e no mundo islâmico, introduzida por viajantes na Idade Média, foi transferida da China. No entanto, Lawrence Mott em sua tese de mestrado afirmou que o método de fixação de lemes nos mundos chinês e europeu diferia um do outro, levando-o a duvidar da disseminação do sistema chinês de fixação
Lemes modernos
Os lemes convencionais permaneceram essencialmente inalterados desde que Isambard Kingdom Brunel introduziu o leme equilibrado no SS Great Britain em 1843 e o motor de direção no SS Great Eastern em 1866. Se um navio requer manobrabilidade extra em baixas velocidades, o leme pode ser complementado por um propulsor de manobra na proa, ou ser substituído inteiramente por propulsores de azimute .
Detalhes de lemes de barco
Os lemes do barco podem ser externos ou internos. Os lemes externos são pendurados na popa ou no gio. Os lemes internos são pendurados em uma quilha ou skeg e, portanto, totalmente submersos sob o casco, conectados ao mecanismo de direção por uma coluna do leme que sobe pelo casco até o nível do convés, geralmente em uma cabine de pilotagem. Os lemes suspensos da quilha interna (que são uma continuação da borda posterior da quilha inteira) são tradicionalmente considerados os lemes mais resistentes a danos para navegação offshore. Melhor desempenho com características de manuseio mais rápidas pode ser fornecido por lemes suspensos em barcos com quilhas menores.
Poste do leme e posicionamento do mastro define a diferença entre um ketch e um yawl, já que esses vasos de dois mastros são semelhantes. Os guinchos são definidos como tendo o mastro da mezena à ré (ou seja, "à ré do") poste do leme; Ketches são definidos como tendo o mastro da mezena à frente do poste do leme.
Leme de barco pequeno, que pode ser dirigido mais ou menos perpendicularmente ao eixo longitudinal do casco, é um freio eficaz quando empurrado "com força". No entanto, termos como "difícil para estibordo", "difícil para estibordo" etc. significam uma curva de taxa máxima para embarcações maiores. Os lemes pendurados no gio ou nos lemes com aletas montados na popa geram um momento maior e giro mais rápido do que os lemes pendurados na quilha montados na frente. Os lemes em embarcações menores podem ser operados por meio de uma cana que se encaixa no suporte do leme, que também forma as fixações da lâmina do leme. A embarcação em que o comprimento da cana pode impedir o movimento do leme pode ser dividida com uma junta universal de borracha e a parte adjacente à cana do leme denominada extensão da cana. Os perfiladores podem ser estendidos por meio de extensão de travamento telescópico ajustável.
Há também o leme tipo barril , onde o parafuso do navio é fechado e pode ser girado para orientar a embarcação. Os projetistas afirmam que este tipo de leme em uma embarcação menor responderá ao leme mais rápido.
Controle de leme
Os navios grandes (mais de 10.000 toneladas de tonelagem bruta) têm requisitos de tempo de rotação do leme. Para cumprir com isso, controles de leme de alto torque são empregados. Um sistema comumente usado é o mecanismo de direção do tipo aríete . Ele emprega quatro gavetas hidráulicas para girar o estoque do leme (eixo de rotação), por sua vez girando o leme.
Lemes de aeronaves
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Em uma aeronave, um leme é a superfície de controle direcional junto com o elevador semelhante a um leme (geralmente ligado à estrutura da cauda horizontal, se não um elevador de placa) e ailerons (ligados às asas) que controlam a inclinação e rotação, respectivamente. O leme é geralmente preso à barbatana (ou estabilizador vertical ), o que permite ao piloto controlar a guinada em torno do eixo vertical, ou seja, alterar a direção horizontal para a qual o nariz está apontando.
Ao contrário de um navio, os controles do aileron e do leme são usados juntos para virar uma aeronave, com os ailerons proporcionando rotação e o leme proporcionando guinada e também compensando um fenômeno chamado guinada adversa . Um leme sozinho fará a curva de uma aeronave convencional de asa fixa, mas muito mais lentamente do que se os ailerons também forem usados em conjunto. Às vezes, os pilotos podem operar intencionalmente o leme e os ailerons em direções opostas em uma manobra chamada escorregão ou derrapagem. Isso pode ser feito para superar ventos laterais e manter a fuselagem alinhada com a pista, ou para perder altitude aumentando o arrasto, ou ambos.
Outra técnica para controle de guinada, usada em algumas aeronaves sem cauda e asas voadoras , é adicionar uma ou mais superfícies que criam arrasto, como ailerons divididos, na seção externa da asa. Operar uma dessas superfícies cria arrasto na asa, fazendo com que o avião se incline naquela direção. Essas superfícies são freqüentemente chamadas de lemes de arrasto.
Veja também
- Leme do navio
- Azipod - propulsor de azimute de acionamento elétrico
- Leme de cozinha - Tipo de sistema de propulsão direcional para embarcações
- Leme Pleuger - leme de navio assistido por propulsor
- Leme Schilling - leme de baixa proporção com placas terminais
- Voith Schneider propeller - Sistema de propulsão marítima de eixo perpendicular
Notas
Notas de rodapé
Referências
- Lawrence V. Mott, The Development of the Rudder, AD 100-1600: A Technological Tale , Thesis May 1991, Texas A&M University
- Fairbank, John King e Merle Goldman (1992). China: uma nova história; Segunda edição ampliada (2006). Cambridge: MA; Londres: The Belknap Press da Harvard University Press. ISBN 0-674-01828-1
- Needham, Joseph (1986). Ciência e Civilização na China: Volume 4, Física e Tecnologia Física, Parte 3, Engenharia Civil e Náutica . Taipei: Caves Books Ltd.