 |
||||
ZelfsturenMens of automaat - wie stuurt er beter? Ook als u denkt het antwoord al te weten, zult u bij het lezen van het hieronderstaande nieuwe kennis opdoen. Of wist u al dat alleen een windvaanstuurinrichting voortdurend stuurt en een autopilot daarentegen altijd met stuuronderbrekingen werkt? De volgende informatie somt de voor- en nadelen van autopilot en windpilot op, zet de werking van de nu in omloop zijnde windvaanstuurinrichtingen uiteen en beschrijft waarom de aanwezigheid van alledrie de automaten, de windpilot, de autopilot en de mens, aan boord van een jacht op volle zee van belang zijn. |
||||
Onder zeil: mens of automaat?De mens, vooral de zeilende, is een geniale automaat als hij aan het roer van zijn schip staat. Hij is in staat een grote hoeveelheid signalen te verwerken om zijn schip op koers te houden. Zijn zintuigen verwerken informatie over de schijnbare invalshoek van de wind, de kompaskoers, de stand van de zeilen, het golf- en wolkenbeeld, de hellingshoek van het schip, de roerdruk, de navigatiegegevens en het tegemoetkomend verkeer op een wijze die geen automaat evenaren kan. De grenzen van de menselijke prestaties worden echter bereikt wanneer vermoeidheid of onervarenheid hun invloed op het sturen gaan uitoefenen: als de ogen dichtvallen, wordt zeilen gevaarlijk! De ontwikkeling van automatische stuurinrichtingen was een logische stap in de richting van meer zeilcomfort en langere reizen. Windvaanstuursystemen waren 30 jaar geleden bijna uitsluitend iets waaraan de echte zeezeilers herkend konden worden. Autopilots daarentegen hebben de markt vanuit de andere kant benaderd, van de kant van de gewone zeiler die zijn weekend- en vakantiereisjes liefst ook een tijdje zonder sturen maakt. Het gebruik van autopilots op volle zee was vroeger net zo onvoorstelbaar als het gebruik van omvangrijke windvaanstuurinrichtingen op een reis van Kiel naar Marstal. Beide systeemtypes hadden hun eigen specifieke clientèle. De langdurige geloofsstrijd tussen aanhangers van de autopilot en die van de windvaanstuurinrichting, die aan menige stamtafel de koppen rood heeft doen aanlopen, is dankzij de enorme ontwikkeling van de beide systemen aan de ene kant en de grotere kennis van zaken van de zeilers aan de andere, nu uitgewoed. De tegenstellingen zijn nu dus minder scherp en hieronder wordt onderzocht welke kenmerken de drie besturingsopties bezitten, waarbij de maat van alle zaken steeds de menselijke roerganger is, omdat aan diens prestaties het makkelijkst die van de automaten verduidelijkt kunnen worden. Mens, autopilot, windpilotGezien vanuit het perspectief van de informatica is een zeiljacht een instabiel systeem! Zonder actie of reactie van het hoofdroer zal het altijd uit de koers raken! De constructie is zo, dat er steeds lijroer gegeven moet worden om op koers te blijven. Een lijgierig schip kan nauwelijks optimaal bestuurd worden. De menselijke roerganger is in bijna elk opzicht de beste "stuurautomaat". De noodzaak het roer over te dragen aan een machine is alleen dan aanwezig als er grote reizen met een kleine crew worden gemaakt, of als de schipper gewoon comfortabel van A naar B wil zeilen. Wie ooit in de kuip liggend met een boek in de hand zijn schip zichzelf heeft zien sturen, wil alleen nog maar bij uitzondering het roer zelf ter hand nemen. AutopilotsDe grootste vijand van alle autopilots is de capaciteit van de boordaccu. Het stroomverbruik moet dus zo laag mogelijk zijn, wat alleen bereikt kan worden als een uitgekookt computerprogramma de kompaskoers, de koersafwijkingen en scheepsbewegingen berekent en daarmee het noodzakelijke tegenroer met een zo klein mogelijke hoek en een zo krachtig mogelijke beweging. De doorsnee-arbeidscyclus is voor AUTOHELM 25%. Dat betekent dat het schip per uur maar 15 minuten actief gestuurd wordt en 45 minuten niet. Het is duidelijk dat dit stuurresultaat kwalitatief nooit in de buurt van dat van een menselijke roerganger kan komen. Autopilots kunnen in twee categorieën worden onderverdeeld: De cockpitpilots, die direct aan de helmstok of het stuurwiel gemonteerd worden, over een intern of extern kompas beschikken en qua prestatievermogen en kracht beperkt zijn. De gebruikte elektromotor verbruikt weinig stroom en levert zijn vermogen door een grote reductie via tandwielen, wat noodgedwongen tot een lagere reactiesnelheid leidt. Inbouwpilots, die direct op de roerkwadranten werken, leveren meer kracht en gebruiken aanzienlijk meer stroom. Afhankelijk van het type hoofdroer worden mechanische of hydraulische schuifstangen gebruikt. Beide soorten autopilots kunnen als module op (GPS)navigatiesystemen aangesloten worden. Het stroomverbruik in ampères per uur lijkt betrekkelijk gering. Over een periode van 24 uur ziet dit verbruik er echter behoorlijk angstaanjagend uit. Het is dus makkelijk in te zien, dat op een langere zeereis een energiebalans onontkoombaar is, want de stroom moet daar opgewekt worden waar hij verbruikt wordt: AAN BOORD. De grenzen van een autopilot komen vaak aan het licht als er "oneerlijke" eisen gesteld worden. Zo kan sturen tegen de schijnbare wind met een kleine windvaan nooit tot een bevredigend resultaat leiden omdat er te veel storende invloeden "weggerekend" moeten worden. Slinger-, rol- en stampbewegingen die in combinatie tot een verandering van de schijnbare windinvalshoek kunnen leiden, moeten "bewegingsgefilterd" naar het echte signaal teruggerekend worden. Bij verslechterende omstandigheden op zee kan een autopilot, met zijn altijd identieke tegenroerbeweging, alleen maar slechter gaan functioneren. Er bestaan geen autopilots met versnellingen of verschillende krachtfasen. De enige betrouwbare signaalgever naar de autopilot is het kompas, zodat alle producenten de ontwikkeling in deze richting zoeken en steeds vaker een gyrokompas als optie aanbieden, aangezien een normaal Fluxgate-kompas blijkbaar niet meer voldoet Voor de werkelijke verhoudingen aan boord van een zeiljacht, namelijk die van de zeilen en de schijnbare wind, is de autopilot daarom slecht toegerust. Immers, wat heeft een kompaskoers voor zin als de zeilen bak staan? Positieve kenmerken van deze automaten zijn hun compacte constructie, makkelijke montage, eenvoudige bediening, onzichtbaarheid en, ten opzichte van de cockpitpilots, redelijke prijs. Hun vaak aan de dag tredende technische onbetrouwbaarheid moet op de koop toe worden genomen. Het hangt dus van het gebruik van het schip af, of men met deze compromis-oplossing kan leven, of met behulp van aanpassingen of andere zelfsturingssystemen een alternatief probeert te vinden.. |
WindvaanstuurinrichtingenIn de afgelopen 30 jaar zijn er ongeveer 12 verschillende soorten windvaanstuursystemen geweest. De huidige markt onderscheidt drie wezenlijk verschillende systemen: Hulproersystemen, waarbij de windvaan niet alleen de stuurimpuls, maar ook de kracht voor het draaien van een hulproer moet leveren, zodat de windvaan van dit systeem heel groot uitgevoerd moet zijn. Het hoofdroer wordt hierbij vooor het trimmen gebruikt en daarna vastgezet. Omdat deze systemen geen servokracht gebruiken, blijft de toepasbaarheid begrensd tot schepen van 10 tot 12 m. Pendulumroersystemen, waarbij de roeras, afhankelijk van het windvaansignaal en de roerstand door de stroming van het water zijdelings uitslaat (pendelt). De hierdoor opgewekte, enorme servokrachten zijn in de regel voldoende om het hoofdroer van een tot 30 t. wegend schip goed te sturen. Een voorwaarde is natuurlijk een goede stuurlijnenoverbrenging naar het hoofdroer. Helmstokbesturing is hierbij ideaal; stuurwielsystemen verzwakken de krachtoverbrenging of belemmeren die helemaal. Hoe slechter de krachtoverbrenging, hoe eerder het schip uit het roer zal lopen. Dubbelroersystemen, waarbij het windvaansignaal een pendulumroer activeert, dat op zijn beurt met krachtversterking een hulproer aanstuurt. Onafhankelijk van het hoofdroer is dit systeem bestemd voor grote jachten met een middencockpit, het soort jachten dat tegenwoordig op de open zee vaart. Voor- en nadelen van de drie opties Mens : Sterk in de toer- en kustvaart, waarbij alle zintuigen ingeschakeld worden. Zwak bij langere zeereizen, als er ook op zee geslapen moet worden. Autopilot: Een goed compromis, als de grenzen ervan erkend en geaccepteerd worden. Voordelen bij vaart op de motor, omdat er daarbij op het kompas gevaren wordt en het stroomverbruik bij een lopende motor geen probleem is. Nadelen bij zeilen, omdat de kompaskoers hier niet altijd zinvol is en de accu uitgeput raakt. De autopilot is ongeschikt voor langere reizen en zwaardere zeegang. Windpilot: Zolang het schip door de zeilen voortgestuwd wordt, is een windvaanstuursysteem de ideale stuurman, die bij verslechterend weer toenemende prestaties levert. Zijn grenzen: de windpilot heeft geen ogen en kan dus niet reageren op brekers. Ook bij windstiltes houdt alles op. Deze systemen zijn minder geschikt voor weekend- en vakantiezeilers en worden vooral op grote reizen gebruikt. Conclusie: De combinatie van een kleine cockpitpiloot met een windvaanstuursysteem is de ideale oplossing voor alle stuurproblemen, omdat zo de stuurimpuls van een kompas in combinatie met de servokracht van een pendulumroersysteem het hoofdroer laat reageren. Het resultaat van dit vergelijkend onderzoek is duidelijk. Toerzeilen is een aantrekkelijk tijdverdrijf, de schipper stuurt zelf, hij is de ideale stuurman. Als er meer tijd op zee doorgebracht wordt of meer comfort wordt verlangd, dan is een autopilot een goede aanvulling. Op lange zeereizen is echter de aanwezigheid van alledrie de automaten vereist. • het windvaanstuursysteem voor het zeilen, |
|||
 |
||||
Autopilot versus WindpilotVoordelen Autopilot Onzichtbaar Nadelen Autopilot Kompaskoers onder zeil niet ideaal Voordelen Windpilot Stuurt koers op wind Nadelen Windpilot Werkt niet bij windstilte |
||||
