Zeker op lange zeiltochten is het fijn af en toe het roer uit handen te geven aan de stuurautomaat. Opvallend goed weet deze stuurautomaat de boot te manoeuvreren. Hoe kan dat?
Voor de meesten van ons zit het genot van het zeilen ’m in het bedwingen van de elementen: zo veel mogelijk energie uit de wind halen, met de juiste zeilvoering en stuurmanskunsten, en die omzetten in voortstuwing. Het is een geweldig gevoel aan het roer te staan en te merken dat een kleine stuurbeweging de boot kan laten ‘zingen’, waarbij tonnen waterverplaatsing door of over de golven scheren. En dat allemaal zonder dat er een druppel diesel of een watt aan elektrisch vermogen aan te pas komt.
En toch, op heel lange stukken, of wanneer een extra paar handjes bij de mast of in de kombuis nodig is, is het ook heel fijn het roer even over te geven aan de automaat. Maar hoe werkt dit apparaat dat ons dat urenlange sturen en turen bespaart? Wat zit er eigenlijk allemaal achter dat knopje AUTO op de stuurstand?
Sensors
Een stuurautomaat is een regelsysteem: een sensor meet iets, een regelaar vergelijkt de meting met een gewenste waarde en voert indien nodig een corrigerende actie uit. Als het goed is, heeft de actie tot gevolg dat het systeem – de boot in kwestie – reageert en de sensorwaarde dichter bij de gewenste waarde komt.
Om de boot op koers te houden moet uiteraard de koers gemeten worden. Vroeger kon dat alleen met een fluxgate-kompas: een ijzeren kern met daaromheen meerdere spoelen gewikkeld. Enigszins versimpeld: het magnetisch veld van de aarde magnetiseert de ijzeren kern, wat met de spoelen gemeten kan worden. Een fluxgate-kompas is groot: hoe groter de spoelen, hoe gevoeliger de meting. Bovendien: om ook onder helling te functioneren, moet het cardanisch opgehangen worden of in een oliebad drijven, of een extra set (grote) spoelen hebben.
Elektronische gyroscopen
Tegenwoordig zijn er bijna microscopisch kleine chips die in drie richtingen (voorwaarts, zijwaarts en verticaal) een magneetveld kunnen meten. Gecombineerd met een versnellingssensor die de richting van de zwaartekracht meet en zo de helling bepaalt, is de kompaskoers precies te berekenen. De versnellingssensor zit vaak met elektronische gyroscopen in een chip (een inertial measurement unit of IMU) ter grootte van een vingernagel, waardoor de stuurautomaat een zeer nauwkeurige meting heeft van alle hoeken (slinger, stamp, gier) en bijbehorende snelheden. Het blijft overigens wel zaak storende magnetische invloeden (alles van ijzer; apparaten die zelf magneetvelden opwekken, zoals laptops) bij het elektronisch kompas verwijderd te houden. En net als een gewoon kompas moet ook het elektronisch kompas worden gekalibreerd.
Zeilen 07/2019
Wil je meer weten over de stuurautomaat? Hoe werkt deze precies? En hoe gaat de stuurautomaat om met wind? Je leest het allemaal in Zeilen 07/2019! Koop het nummer hier online in de webshop. De editie is ook tot en met woensdag 24 juli verkrijgbaar in de winkel.
Tekst en illustratie: Geert Folkertsma
Tags: elektronische gyroscopen, fluxgate-kompas, inertial measurement unit, Stuurautomaat, Teaser, zeilen Last modified: 22 juli 2019
Ben abonnee, en heb het heel goede artikel gelezen over stuurautomaten. Wat ik miste was dat stuurautomaten zelflerend kunnen zijn. Dat is zeer sumier aangegeven op het eind.
Ik heb bijvoorbeeld veel gehad aan de opmerking om de stuurautomaat 10 minuten met rust te laten als de zee veranderde qua golfpatroon. Wel eerst nagaan of de zeilautomaat zelflerend is ….