Technik

Roboter ans Ruder

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Autonomes Fahren ist in aller Munde: Alle Pkw-Hersteller und einige Startups arbeiten intensiv an der Mobilität der Zukunft. Dank GPS, vernetzter Sensoren, Kameras und Bordcomputern mit künstlicher Intelligenz wird der Fahrer zum Beifahrer und kann während der Fahrt Zeitung lesen oder sich anderweitig beschäftigen. Autonomes Fahren wird technisch ermöglicht durch Fahrer-Assistenzsysteme, international bezeichnet als Advanced Drivers Assistance Systems. Darunter versteht man eine intelligente, elektronische Zusatzeinrichtung, die den Fahrer in bestimmten Fahr- und Notsituationen zur Erhöhung von Sicherheit, Komfort und Umweltfreundlichkeit unterstützt. Dass es funktioniert, haben bereits zahlreiche Probefahrten bewiesen.

Und was der Skipper im Auto gewohnt ist, wird er auf dem Boot kaum missen wollen. Bereits vor fünf Jahren hat sich die „Wassersport-Wirtschaft“ mit der Frage beschäftigt, welche technischen Neuerungen aus der Fahrzeugbranche auf Yachten übertragen werden könnten. Seitdem hat sich viel getan.

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Weltweit tüfteln Forscher und Studenten an selbstfahrenden Roboter-Booten: So findet alljährlich die Roboboat Competition (robonation.org) mit diversen Challenges in Florida statt. Und während Binnen die Nahbereichsortung und das Navigieren in Häfen im Vordergrund der Challenges stehen, sind die Teams bei der Microtransat (microtransat.org) vor ganz andere Herausforderungen gestellt.

Boote müssen in jeder Hinsicht navigatorisch autonom den Atlantik überqueren. Auch Segler greifen mit modernster Technologie an: Die World Robotic Sailing Championship (roboticsailing.org) wird bereits seit 2008 ausgetragen, dieses Jahr in Horten (Norwegen). Sponsor ist das norwegische Unternehmen Kongsberg, ein global agierender Anbieter für Schiffs- und Offshoreelektronik.

Und so verwundert es nicht, dass es norwegische Studenten aus Trondheim um Projektleiter Henning Ward in Zusammenarbeit mit Kongsberg sind, die unter dem Projektnamen Coastal Shark an der Entwicklung des knapp 3 m langen selbstfahrenden Bootes „Aegir“ arbeiten. Das basiert auf einem SeaDoo Jetski. Dafür beschäftigt der Kongsberg Konzern die angehenden Ingenieure seit drei Jahren jeweils in den Sommerferien. Am 17. August wurde die 85 PS starke und bis zu 40 kn schnelle „Aegir“ unbemannt und erstmals mit Stereo-Kameras ausgestattet auf dem norwegischen Eikerensee getestet und sogar als unbemannter Wasserskischlepper eingesetzt. Ähnlich wie beim FPV (First Person View) der Flug-Drohnen werden die Videobilder der Stereo-Kameras in Echtzeit auf einen Monitor oder eine Datenbrille des Steuermanns übertragen. Der Schiffsführer kann dabei von jedem beliebigen Ort die Kontrolle ausüben.

Die Studenten denken, dass sie noch zwei weitere Sommer für die Entwicklung bis zur Serienreife benötigen. In einem nächsten Schritt wollen sie Nachtsichtkameras einsetzen. Lars Kristian Mosby Enger, Pressesprecher der norwegischen Redningsselskapet über eine mögliche Verwendung:

„Bei Rettungseinsätzen könnte ein derartiges Boot genutzt werden, um im Wasser treibende Personen bei Sturm oder während der Nacht leichter zu lokalisieren sowie sie und ihren Zustand auf dem Monitor zu sehen. Und das mit deutlich weniger Gefahren für unsere Seenotretter. Ist die Hilfsperson erst einmal geortet, müssen wir natürlich mit unseren Rettungsschiffen schnell dorthin, um die Hilfsbedürftigen an Bord zu nehmen.“

Das Procedere entspricht dem, bei dem über Bord gefallene Personen mit einem MOBOS-Sender vom BVWW-Mitgliedsunternehmen Seareq ausgerüstet sind. MOBOS ist eine Weiterentwicklung des ENOS-Systems, eines elektronischen Notruf- und Ortungssystems für Taucher, das seit 2004 weltweit im Einsatz ist und Taucher rettet, die durch Strömung zu weit abgetrieben wurden.

Weiter fortgeschritten ist die Technik auf autonomen Frachtschiffen oder unbemannten und mit Waffentechnik bestückten Booten, die bereits seit einigen Jahren in militärischem Einsatz sind. Denkbar sind unbemannte Boote auch für den Einsatz bei Bränden oder Terrorgefahr.

Dabei stellt sich die Frage: Wollen Motorbootfahrer und Segler überhaupt ein Boot, das vollkommen selbst fahren kann? Zwei Details, die heutzutage für das autonome Autofahren unabdingbar sind, kennt man auf dem Wasser schon seit vielen Jahren: Autopilot und GPS. Bereits Mitte der 90er Jahre wurden Papierfrachter von Norwegen nach Hamburg durchgehend per Autopilot gesteuert, Route und Wegpunkte waren bereits im System gespeichert, und der Kapitän mutierte zum bloßen Beobachter. Motorbootfahrer und Segler wissen Autopiloten und GPS zu schätzen, wenn sie auf dem freien Wasser größere Distanzen zurücklegen und sich dabei entspannt zurücklehnen wollen. Neuerdings kann man sich als Bootfahrer – wie vom Auto gewohnt – von einem Navi mit Autorouting von A nach B führen lassen: Statt um Staus und Baustellen herum wird man an Untiefen und Sperrgebieten vorbei auf einer optimalen Route geführt, Dieselverbrauch und Ankunftszeit werden im Voraus geschätzt. Dabei sollte man aber nicht vergessen, den Antikollisionsalarm einzuschalten, der bei Annäherung an andere Schiffe aufpasst, dass es nicht zu einem Crash kommt.

Fest steht schon jetzt, dass diese Systeme im Automobilbereich und in der Berufsschifffahrt zum Einsatz kommen werden. Die Generation Joystick als Digital Natives wird dann über den Markterfolg im Yachtsport entscheiden. Eine mögliche Option wäre es, einen lästigen Überführungstörn unbemannt und autonom mit dem Smartphone steuern und überwachen zu können. Die Crew geht dann ganz entspannt am Zielhafen wieder an Bord.

Was aber gibt es an Systemen auf dem Markt, die das Bootfahren, erleichtern?

Einparkhilfe und Automatische Positionierung

Ebenfalls zuerst in Yachten gab es Joystick-Steuerungen, die bei langsamer Fahrt und mit entsprechenden Antriebssystemen das Boot in alle Richtungen traversieren und dabei je nach am Joystick gewählter Fahrtrichtung die Maschinen und Querstrahlruder aktivieren konnten – bei einer Doppelmotorisierung beide Antriebe oder bei einer Einfachmotorisierung den Antrieb und Querstrahlruder im Heck/Bug. Volvo Penta war 2004 in Verbindung mit IPS-Antrieben der Vorreiter, mittlerweile gibt es Joysticks für Außenborder, Z- und Wellenantriebe – auch von anderen Anbietern wie beispielsweise BCE-Comfodrive, Mercury, MerCruiser, Suzuki, Yanmar, Yamaha, Twin Disc und HamiltonJet. Teilweise werden die Joysticks den Motorenanbietern auch von Lieferanten wie beispielsweise Aventics (früher Bosch Rexroth) und ZF zugeliefert – ebenso wie die proportional gesteuerten Querstahlruder von Side Power. Jeanneau nennt sein Joystick-System für Segelyachten 360-Grad-Dockingsystem. Das steuert einen Saildrive-Antrieb und ein Bugstrahlruder an. Interessant bei dem Joystick von Volvo Penta ist die integrierte Funktion der automatischen Positionierung für IPS-Antriebe. Auf Tastendruck halten die Motoren das Boot an der jeweiligen Position und eliminieren seitliche Winde und Abdrift. Das ist vor allem beim Warten vor Schleusen, Brücken oder Tankstellen von Vorteil, nicht jedoch bei einem Zwischenstopp zum Baden, denn die Motoren laufen und die Propeller können sich drehen.

Interceptoren-Trimm und e-Key

Das Interceptor-System von Humphree trägt bei Volvo Penta zur Steigerung von Sicherheit und Komfort an Bord bei. Es ist ein vollelektronisches System mit hochleistungsfähigen Servosteuerungen. Die Trimmflossen, die fallbeilähnlich am Heck nach unten ausfahren, erzeugen Auftriebs- und Widerstandskräfte, die von einer zentralen Steuereinheit mit GPS und Winkelgradmesser (Klinometer) je nach Aktion in Bewegungen des Bootes in alle drei Achsen umgesetzt werden. Dies ermöglicht den Bootstrimm in jede gewünschte Lage. Da ein so ausgestattetes Boot in Kurven die Krängung besser ausgleicht, erhöhen sich Sichtweite und Sichtbereich.

Der chipähnliche, wasserdichte und schwimmende e-Key ersetzt bei Volvo Penta den Zündschlüssel. Man streicht mit ihm über ein Tableau, und schon sind die Motoren, das Licht an Bord und andere Verbraucher aktiviert. Zudem sind zwei weitere Funktionen frei belegbar – beispielsweise für das Aktivieren von Kaffeemaschine und Icemaker. Es lassen sich bis zu vier persönlich codierte Keys mit dem System verbinden. Für Werften vereinfachen und beschleunigen e-Key und e-Key-Zündtafel die Installation des elektrischen Systems. Mit dem e-Key Remote lässt sich das Procedere bereits vom Steg aus in Gang setzen.

EVC Glascockpit, Ship Control und Naviop per iPhone

Schon 2013 integrierte Volvo Penta das Glascockpit-System von Garmin in seine EVC-Elektronikplattform. Die Instrumententafel verfügt als Safety-System der Zukunft über eine Schnittstelle, Druckschalter für die Steuerungen und Touchscreens für eine wesentlich bessere Übersicht und Kontrolle von Navigation und Motor. Bei einem angeschlossenen Sonar kann rechtzeitig vor Unterwasserhindernissen gewarnt werden. Die Displays lassen sich intuitiv bedienen und ablesen. Desweiteren sind sie mit einer Touch- und Pinch-to-Zoom-Funktion (automatische Anpassung der Anzeigegröße des Bildschirminhaltes durch Auseinanderschieben oder Zusammenziehen) ausgestattet. Die Auto-Guidance-Funktion ist ein Beispiel für die überaus praktischen Eigenschaften des Glascockpit-Systems. Nach Auswählen eines Zieles direkt auf dem Bildschirm erstellt das System den optimalen Kurs. Dafür durchsucht es auf dem integrierten Kartenmaterial alle relevanten Daten und legt Wegpunkte fest, um Flachwasser, Bojen und andere Hindernisse zu umschiffen. In Verbindung mit dem Volvo Penta Autopilot zeigt die Auto-Guidance-Funktion nicht nur den besten Kurs an, sondern führt das Boot oder die Yacht auch automatisch von Wegpunkt zu Wegpunkt bis zum Ziel.

Bénéteau entwarf zunächst für die Motoryacht Gran Turismo 50 das Ship Control System, sukzessive will die französische Werft dieses System für ihre komplette Modellreihe im Segel- und Motorbootsegment weiterentwickeln. Zugänglich ist das System von einem Navigationsbildschirm diverser Hersteller wie etwa Garmin, B&G oder Simrad, einem vernetzten Tablett oder einem bordinternen WLAN-Router und ermöglicht den Zugriff auf die Bootsfunktionen über eine einzige Schnittstelle. In Rennbooten sei es bereits seit einigen Jahren erprobt, so der Hersteller. Die Werft meint, dass dieser Schritt in Richtung einer vereinfachten Nutzung zu einer deutlichen Verbesserung des Komforts an Bord und einem sicheren Gefühl beiträgt. Auf diesem Wege regeln lassen sich Beleuchtung, Klimaanlage, HiFi-Anlage, Stromquellen, Lenzpumpen und Navigationsseiten. Auch der Ladezustand der Batterien, die Pegelstände der Flüssigkeiten sowie die Motoranzeigen können aufgerufen werden – und das auf jedem Tablet an Bord.

Bavaria erprobt aktuell ein ähnliches Kontrollsystem, dessen Komponenten Naviop aus Italien für Navico entwickelt hat.

Damit Bordgäste stets die volle Kontrolle über Licht, Temperatur oder beispielsweise offene oder geschlossene Vorhänge in ihrer Kabine haben, erstellte Böning ein Kontrollsytem, das nach dem Freischalten eines Codes für die Gäste über ein iPhone funktioniert.

Ocean Wings

Das französische Designbüro VPLP arbeitet derzeit an einem halbstarren, reffbaren Flügelrigg, das sich vollautomatisch von selbst trimmt.

„Unsere Erfahrungen aus dem Design für einen BMW Oracle-Trimaran im Jahre 2010 haben uns zur Entwicklung des Ocean Wings ermuntert“, meint Designer Marc Van Peteghem.

Das Ocean Wing besteht aus zwei rechteckigen Segelelementen mit Flügelprofil und flexiblen Bio-Sourcing-Composite-Kohlefaserrippen. Die beiden Elemente sind durch eine Lücke getrennt und sollen zusammen wie ein herkömmliches Hauptsegel gesetzt, gerefft und niedergeholt werden können. Sie sind um den freistehenden Carbon-Mast drehbar, so dass Drehen, Einrasten und sogar Reverse-Segeln möglich ist. Auf dem Versuchsboot, einem 7 m langen Trimaran, hat sich das System in diesem Frühjahr bewährt und wird noch verfeinert. So denkt Projektleiter Nicolas Sdez beispielsweise an feste Platten statt Segeltuch. Und so funktioniert es: Ein PC wertet dieWinddaten (Stärke, Richtung, Einfallswinkel) aus und stellt die Weichen für den Automatikmodus, der die Segel in die richtige Position stellt. Gedacht ist das System eigentlich für Frachtschiffe, die energiesparend im Einsatz sein sollen. Doch vielleicht fällt ja auch eines Tages für Freizeitsegler ein Stück vom Kuchen ab.

Assisted Sail Trim

Schon serienmäßig zu haben ist das Assisted Sail Trim, ein Assistenzsystem, das Jeanneau aus Frankreich und Harken aus den USA entwickelt haben – zunächst als Extra zu haben für die Jeanneau 519, bald aber auch in der 51‘ und 54‘ der zur Bénéteau-Gruppe zählenden Werft. Auch zu diesem System gehört ein Rechner, der die Winddaten (Stärke, Richtung), Kurs und Geschwindigkeit verarbeitet und damit anstelle üblicher Winschen mit Handkurbeln drei elektrische Rewind-Winschen von Harken bedient. Diese Winschen holen die Leinen nicht nur dicht, sondern fieren sie auch im gegenläufigen Betrieb. Handarbeit ist nicht mehr nötig. Eine Konsole am Steuerstand dient als Fernbedienung, auf der sich Funktionen wie Autotrimm und seine Reaktionsfreudigkeit in fünf Stufen per Tastendruck aktivieren lassen. Das System ist so programmiert, dass es sich bei mehr als Windstärke sechs (25 kn) deaktiviert. Aktivieren lässt sich die Funktion Heel Limiter zur Begrenzung des Kränkungswinkels. In dem Fall wird die Großschot geöffnet, damit sich die Yacht wieder aufrichtet. Auto Tack ist die dritte Funktion für einfaches Wenden. Lediglich Halsen werden nicht automatisch ausgeführt. Für bequemeres Segelbergen hat Jeanneau auf allen Modellen den Baum zum Mast hin schräg abgesenkt – vom somit höher liegenden Schothorn des Großsegels zum niedriger gelegenen Richtung Hals. So kann man das Großsegel zum Zusammenlegen im Mastbereich dank niedrigerer Baumhöhe leichter erreichen, während die Baumhöhe über dem Cockpit
genügend Kopffreiheit bietet.

Kentersicherheit für Kat G4

Speziell für ihren Foiling Segelkatamaran G4 entwickelte die niederländische Werft DNA Holland Composites von Thijs van Riemsdijk aus Lelystad eine Art Notbremse, damit er bei der schnellen Jagd über das Wasser und plötzlichem Windwechsel nicht kopfüber geht. Nach 18 Monaten Entwicklungsarbeit stellte die Werft Anfang dieses Jahres ein automatisches Foil Control System vor. Ein Sensor erkennt abhängig von Neigung des Bootes, Bootsgeschwindigkeit und Rollwinkel den Krängungwinkel des Bootes, den G-Punkt, bei dem zu viele Kräfte auf den Rumpf wirken und das Boot zum Kentern bringen können. In dem Fall werden Großschot und Traveller gelöst und die Foils eingezogen, um das Boot so schnell wie möglich mit den Rümpfen wieder ins Wasser zu bringen, damit auch weniger erfahrene Crews mit dem G4 stets sicher unterwegs sind.

Schon vor fünf Jahren auf dem Markt…

Folgende technischen Erleichterungen stellten wir bereits vor fünf Jahren in dem Bericht „Vom Auto auf s Boot“ in der „Wassersport-Wirtschaft“ vor: Kameras können beim Anlegen hilfreich sein. Leider sind sie meist fest arretiert. 360° rundum Kameras, im Automobilbereich mittlerweile Ausrüstungsstandard, sucht man in den Zubehörlisten der Serienyachten noch vergeblich – auf Megayachten ist diese Technik längst üblich. Wünschenswert ist diese Technik vor allem dann, wenn Rigg, Auf- und Einbauten die Sicht des Skippers beeinträchtigen.

…oder gewünscht

Und das bezeichneten wir vor fünf Jahren als wünschenswert: Elektrische Winschen gehören zunehmend zur Standardausrütung an Bord, weil die Yachten immer größer und die Eigner immer älter werden. Bei Arbeiten mit Motorsägen oder elektrischen Sensen muss man für den Betrieb zwei Tasten drücken, für Winschen an Bord zumeist nur eine – und die per Fuß. Wie schnell tritt man mal aus Versehen bei offener Schutzklappe auf den Taster und kann sich böse die Finger quetschen. Daher sollte die Bedienung und die Unfallverhütung für den praxisgerechten Einsatz an Bord neu überdacht werden. In Krefeld tüfteln dazu Studenten des Kompetenzzentrums Compass der Hochschule Niederrhein an innovativen Konzepten.

Bei dem geringen Strombedarf für LED-Beleuchtung ist bei einsetzender Dämmerung auch eine automatische Schaltung der Navigationslichter denkbar, ebenso wie eine Notbeleuchtung unter Deck, im Cockpit und auf der Passarelle, um bei Dunkelheit den Weg zum Ausstieg zu weisen. Multiplex beispielsweise, Bremer Hersteller leichtgewichtiger Passarellen, stattet sie bereits mit LED Beleuchtung aus. Fehlt nur noch die automatische Dämmerungsschaltung. Kurzum: Technikaffine Skipperinnen und Skipper erwarten hier den Beleuchtungskomfort ihres smarten Eigenheimes: Die Technik dazu bietet seit kurzem sogar ein bekannter Möbelriese konkurrenzlos preiswert an.



Bundesverband Wassersportwirtschaft e.V.
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Über den Author

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Norberto Moreau ist Mitgründer und Teilhaber der Allied Management Ltd Consulting Gruppe (Hongkong, Großbritannien, Spanien). Die Gruppe und seine Partner haben Aktivitäten im Bereich Yachting, Immobilien, Events und Online Business.
Aktivitäten mit eigenen Projekten (70%) / Consulting (30%).

CONSULTING:
Norberto Moreau ist verfügbar für Business Consulting weltweit auf Messen, Regatten etc.
⭐️ Umfassende Kenntnisse in Public Relations, Press Media, Social Media.
⭐️ Aufgrund der Erfahrung mit Consulting als temporärer IT-Officer, PR-Officer, Pressesprecher, Social Media Officer versteht er wie Schlüsselpositionen verknüpft sind.
⭐️ Er ist reiseerfahren und unabhängig.
⭐️ Nutzt fließend mehrere Sprachen für Konferenzen, Verhandlungen, Verträge, journalistische Artikel und Social Media.

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