Autopilot und Segeln. Ein Anfänger im Segelsport könnte sich zu Recht fragen, was es bringt, die Kontrolle über das Boot einem elektronischen Gerät, nämlich dem Autopiloten, zu überlassen, wenn man bedenkt, dass die Schönheit einer Seefahrt in seiner Steuerung liegt. Dann, eines Tages, wenn die Besatzung in ein falsches Manöver verwickelt ist und den Skipper bedient oder wenn Sie es leid sind, Stunden um Stunden während einer Wache am Steuer zu verbringen, denn Sie unter Deck gehen, um einen Kaffee zu kochen, während das Boot unerschrocken weiterfährt, um den unter den Windböen zu halten, dann wird die Magie ausgelöst und das leblose, aber intelligente „Ding“ findet seine Bedeutung. Fakt ist: Wer den Komfort eines Autopiloten spürt, weiß ihn nicht nur sehr zu schätzen, sondern wird kaum darauf verzichten können.

Der Name Autopilot oder alternativ Selbststeueranlage ist ein Überbegriff, der eigentlich viele verschiedene Arten von Geräten umfasst. Sie alle teilen jedoch das gleiche Grundprinzip: dass ein automatisches System irgendwie den Kurs oder die Windrichtung des Bootes (oder beides) erkennt und unter Ihrer Aufsicht und mit minimalem Eingreifen des Steuermanns entscheidet, wie es steuert. Mit anderen Worten, der Autopilot ist eine Art unsichtbare Besatzung.

Schiffsautopiloten, eine Geschichte, die lange zurückreicht

Selbststeueranlage für Segeln gibt es schon seit langem, obwohl Joshua Slocum normalerweise als einer der ersten Segler angesehen wird, der ein echtes, wenn auch rudimentäres System verwendet hat, das das Steuerruder des Bootes steuerte. Bereits 1890 erkannte Slocum, dass sein Boot ,,Spray“  Tausende von Meilen einen geraden Kurs hielt, wenn die Pinne blockiert war. Viele erfahrene Segler argumentieren, dass es nicht nur wegen der gesperrten Pinne war, sondern eine Zusammenfügung vom Segeltrimm und der Rumpfform, die den Kurs vom Spray hielt. Auf jeden Fall ermöglichte Slocums Trick die erste Umrundung mit Hilfe einer unsichtbaren Besatzung. Eine solche Leistung hat klar ein breites Interesse an Selbststeueranlagen geweckt. Ein Großteil der frühen Entwicklungen dieser Anlage geht auf die frühen Jahrzehnte des 20. Jahrhunderts zurück. Während dieser Zeit wurden einige Autopiloten für die Regatten von Modellbooten entwickelt, die in langen Kanälen wetteifern. Das erste kreiselbasierte System wurde in den 1920er Jahren entwickelt, aber damals waren sie nur für große Boote erhältlich. Bootsfahrer mussten bis in die 1970er Jahre erwarten, als Derek Fawcett den ersten Autopiloten für kleine Boote entwickelte.

Elektronische Autopiloten sind heute eine komplexe Mischung aus ausgeklügelter Elektronik und komplexen Algorithmen, die nicht nur eine genaue, sondern auch effiziente Steuerung des Bootes ermöglichen. Die Ausgereiftheit der heutigen Autopiloten bedeutet jedoch nicht, dass einfachere mechanische Systeme ihren Platz an Bord verloren haben. In der Tat sind sie immer noch ein wichtiges, wenn nicht sogar unverzichtbares Ausrüstungsteil, das viele Bootsfahrer besitzen. Sehen wir uns also zuerst an, wie diese Systeme oder Anlagen funktionieren.

Elektronische Autopiloten

Elektronische Autopiloten sind einfach kleine Computer, die Informationen von verschiedenen Sensoren empfangen, entscheiden, wie das Boot gesteuert wird, und dann das Steuer bewegen. Um zu entscheiden, wie das Boot gesteuert werden soll, müssen die Autopiloten zunächst einige grundlegende Daten erfassen. Die wichtigste Information hierfür ist der Bootskurs, den der Autopilot von einem elektronischen Kompass erhält. Darüber hinaus verwenden Autopiloten Kreisel, die die Kursänderungsrate oder, falls gewünscht, die Wendegeschwindigkeit anzeigen. Ein weiterer Sensor, der bei einigen Autopiloten üblich ist, misst den tatsächlichen Ruderwinkel. Elektronische Autopiloten können Informationen aus verschiedenen anderen Quellen erhalten, je nachdem, wie ausgefeilt sie sind. Beispielsweise ermöglichen GPS-Daten dem Autopiloten, sich auf einen Wegpunkt zu drehen, während die Windsensordaten es dem Autopiloten ermöglichen, einen konstanten Winkel zum Wind beizubehalten, anstatt auf den Kompass zu steuern. Heutzutage umfassen die fortschrittlichsten Systeme Sensoren wie den 9-Achsen-Beschleunigungsmesser, der sehr präzise Bugs liefert, selbst wenn das Boot krängt, stampft und rollt, oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt.

Der Autopilot-Computer und die Antriebseinheit

Der Autopilot-Computer ist das Gehirn des Systems. Seine Aufgabe ist es, Daten von mehreren Sensoren und den Eingaben des Skippers zu empfangen und zu verarbeiten und dann zu entscheiden, wie das Boot gesteuert wird. Viele moderne Autopiloten verbinden sich mit Kartenplottern und können das Boot tatsächlich steuern. Mit anderen Worten, sie können den Benutzer ohne große Eingriffe des Skippers von A nach B bringen und vermeiden auch die Gefahren. In Wirklichkeit kann es jedoch zu ernsthaften Problemen kommen, wenn Sie den Autopiloten völlig unbeaufsichtigt lassen. Aber solange Sie es im Auge behalten, kann es äußerst nützlich sein.

Die Antriebseinheit hingegen ist der Autopilot-Muskel, der für die eigentliche Ruderbewegung verantwortlich ist. Es ist normalerweise direkt oder über eine Pinne oder ein Rad mit dem Ruder verbunden. Einfach ausgedrückt ist die Antriebseinheit nur ein Motor, der vom Autopilot-Computer gesteuert wird. Die Skipper interagieren dann mit dem Autopiloten über eine Steuereinheit. Diese Einheiten verfügen normalerweise über einige Tasten, mit denen der Kommandant den Autopiloten ein- und ausschalten oder den Kurs in Schritten von einem oder wenigen Grad ändern kann.

Energiehunger, die Schwachstelle elektronischer Autopiloten

Ein großer Nachteil elektronischer Autopiloten ist der Stromverbrauch. Bevor Sie also einen elektronischen Autopiloten installieren, sollten Sie Ihre Bedürfnisse genau abwägen und sicherstellen, dass Ihre Batterien den Anforderungen gewachsen sind. Es ist jedoch möglich, den Strombedarf des Autopiloten zu reduzieren, wenn Sie verstehen, welche anderen Faktoren seinen Stromverbrauch beeinflussen.

Die Eigenschaften des Bootes, wie die Verdrängung und die Form des Rumpfes, spielen sicherlich eine wichtige Rolle für den Energiebedarf. Der Hauptfaktor, der zu einem hohen Leistungsbedarf führt, dürfte jedoch der Trimm der Segel sein. Ein gut ausbalanciertes Boot verbraucht im Autopiloten viel weniger Strom als ein stark unausgeglichenes. Auch die Seebedingungen haben einen großen Einfluss auf den Leistungsbedarf des Autopiloten. Große Wellen erfordern viele häufige Ruderanpassungen und daher viel Kraft. Unter diesen Bedingungen ist es manchmal am besten, wenn jemand das Ruder übernimmt und sich die harte Arbeit am Autopiloten für eine Weile spart.

Mechanischer Autopilot: Stärken und Schwächen

Grundsätzlich ist das Hauptkonzept hinter mechanischen Selbststeueranlagen das gleiche wie bei ihren elektronischen Gegenstücken. Sie werden beide das Boot steuern und dafür brauchen sie Sensoren, um zu bestimmen, wohin es gehen soll. Allerdings enden die Ähnlichkeiten dort und es gibt stattdessen viele wichtige Unterschiede. Vor allem in mechanischen Systemen sind Sensoren keine elektronischen, sondern einfach physische Objekte wie eine Wetterfahne oder ein Segel. Außerdem verwenden sie mechanische Einrichtungen, um die Kräfte zu übertragen, die das Ruder bewegen, d. h. sie haben keine Elektromotoren oder andere elektronische Komponenten.

Die häufigste Art der mechanischen Selbststeueranlagen ist das Windfahnen- (oder Fahnen-) Ruder, das selbst in zwei Arten erhältlich ist. Das erste nennen wir das „Hilfsruder“-System. Bei diesem Windrudertyp wird ein Hilfsruder am Heckspiegel montiert und wird zum „echten“ Ruder, das das Boot steuert. Bei Verwendung des Hilfsruders muss das Ruder des Bootes fixiert werden, z. B. durch Blockieren des Steuerrads oder Festbinden der Pinne. Die Windfahne hat ein Gegengewicht, das die Windfahne vertikal hält, es sei denn, der Wind ist stark genug, um sie hin und her zu drehen. Wenn der Wind parallel zur Windfahne ist, bleibt die Windfahne vertikal, in diesem Fall bleibt das Ruder mit dem Boot ausgerichtet. Wenn das Boot seinen Kurs ändert, drückt der Wind auf die Windfahne, die dann das Hilfsruder dreht, um das Boot wieder auf seinen beabsichtigten Kurs zu bringen. Um an jedem Segelpunkt korrekt zu funktionieren, richten Sie die Windfahne einfach zum Wind aus. Es ist auch möglich, die Empfindlichkeit der Ruderreaktion einzustellen. Das Hilfsruder ist eigentlich super, da es auch als Notsteueranlage fungieren kann, wenn eine kleine Pinne daran befestigt wird.

Eine weitere sehr verbreitete Art von Windfahnenrudern ist das Servopendel. Es gibt viele Marken von Servopendel-Windflügeln, aber alle funktionieren ähnlich. Wie der Direktantrieb hat auch das Servopendel ein kleines Blatt im Wasser, das wie ein Ruder aussieht. Aber dieses Paddel steuert das Boot nicht wirklich. Der Flügel bewegt in diesem Fall die Klinge auf die gleiche Weise wie das Direktantriebszahnrad, jedoch kann die gesamte Klinge wie ein Pendel frei von einer Seite zur anderen schwingen. Während sich die Klinge dreht, wird sie durch eine hydrodynamische Kraft je nach Drehrichtung zu beiden Seiten oszillieren. Ein paar Linien übertragen diese Bewegung dann auf ein Rad oder eine Pinne. Kurz gesagt besteht der Hauptunterschied zwischen dem Direktantriebssystem und dem Servo-Pendelsystem darin, dass bei letzterem das Ruder des Bootes letztendlich das Ruder steuert, nicht das Hilfsruder des Autopiloten.

Elektronische oder mechanische Autopiloten?

Nun, da wir etwas mehr über Autopiloten wissen, kommen wir zur Hauptfrage: Ist es besser ein mechanischer oder elektronischer Autopilot? Die Antwort ist, es kommt darauf an. Kein System ist perfekt und jedes hat seine Stärken und Schwächen. Es kann verlockend sein, an neue elektronische Systeme als Ersatz für ihre alten, altmodischen mechanischen Systeme zu denken. Die Realität sieht jedoch so aus, dass trotz jahrzehntelanger Fortschritte bei elektronischer Hardware und Software mechanische Systeme immer noch die bevorzugte Wahl der meisten Bootsfahrer sind, die lange Kreuzfahrten und Weltumrundungen unternehmen. Aber das heißt nicht, dass elektronische Autopiloten nicht gut sind. Tatsächlich sind die meisten neuen Boote jetzt mit vorinstallierten elektronischen Autopiloten ausgestattet, und dafür gibt es gute Gründe.

Der Hauptanreiz eines mechanischen Autopiloten ist derselbe wie bei den meisten mechanischen Systemen im Allgemeinen. Wenn sie ausfallen, stehen die Chancen gut, dass sie repariert werden können. Und wenn es von Tausenden von Kilometern Ozean umgeben ist, ist Reparierbarkeit sehr willkommen. Auf langen Reisen können mechanische Autopiloten das Boot Hunderte von Kilometern weit steuern, wobei unterwegs nur geringfügige Anpassungen erforderlich sind. Darüber hinaus tun sie dies, ohne Energie zu verbrauchen. Dies ist wahrscheinlich ihr zweiter großer Vorteil gegenüber elektronischen.

Der Segelstil und die Energiereserven entscheiden

Die Robustheit, Flexibilität und der Verzicht auf Energieverbrauch machen die mechanische Selbststeuerung für das Hochseesegeln besonders attraktiv. Außerdem funktionieren mechanische Autopiloten am besten bei windigen Bedingungen, was das Gegenteil von elektronischen Autopiloten ist, deren Motoren Schwierigkeiten haben, bei starkem Wind den Kurs zu halten. Eine Windfahne ist auch sehr leise im Vergleich zum lauten Motor einiger elektronischer Systeme.

Mechanische Autopiloten leisten fantastische Arbeit, aber sie haben eine große Einschränkung. Das heißt, sie verlassen sich auf den Wind, um das Boot zu steuern, und sie funktionieren nicht, wenn Sie nicht segeln. Wenn Sie nur eine Windfahne an Bord haben, müssen Sie das Ruder nehmen, wenn Sie mit Strom versorgt werden. Dann sind elektronische Autopiloten am nützlichsten und viele Segler haben beide Systeme an Bord. Dies erklärt auch, warum viele neue Boote mit elektronischen Autopiloten ausgestattet sind. In Kombination mit elektronischen Kartenplottern machen Sie auch Ihre Küstennavigation viel reibungsloser und sicherer.