Autopilota e navigazione a vela. Un neofita della navigazione a vela potrebbe chiedersi a ragione che senso ha cedere il controllo della barca a un dispositivo elettronico, ossia il pilota automatico, visto che il bello dell’andare per mare sta proprio nella conduzione. Poi un giorno quando l’equipaggio è impegnato in una manovra errata e serve lo skipper oppure quando si è stanchi di stare ore e ore al timone durante un turno di guardia e si scende sottocoperta a prepararsi un caffè, mentre la barca continua imperterrita a tenere la rotta sotto i colpi di vento, allora scatta la magia e quel “coso” inanimato ma intelligente ritrova il senso. La verità è chiunque prova la comodità di un autopilota, non solo lo apprezza tantissimo, ma difficilmente potrà farne a meno.

Il nome autopilota, o in alternativa sistema di autogoverno, è un termine generico che comprende in realtà molti tipi di dispositivi diversi. Tutti in ogni caso condividono lo stesso principio di base: ossia che un sistema automatico in qualche modo percepisce la rotta della barca o la direzione del vento (o entrambe) e decide come governare sotto la vostra supervisione e con un intervento minimo da parte del timoniere. In altre parole, il pilota automatico è una sorta di equipaggio invisibile.

Autopiloti marini, una storia che parte da lontano

L’autogoverno a vela esiste da molto tempo, anche se è Joshua Slocum solitamente accreditato come uno dei primi marinai ad avere utilizzato un sistema reale, anche se rudimentale, che controllava il timone della barca. Già nel 1890, Slocum si rese conto che la sua barca “Spray” avrebbe mantenuto una rotta dritta per migliaia di miglia quando la barra veniva bloccata. Molti marinai esperti sostengono che non era solo la barra bloccata, ma una combinazione di assetto delle vele e forma dello scafo a mantenere la Spray sulla rotta. In ogni caso, il trucco di Slocum ha reso possibile la prima circumnavigazione con l’aiuto di un equipaggio invisibile. Una tale impresa ovviamente ha suscitato un ampio interesse per i sistemi di autogoverno. Gran parte dei primi sviluppi di questi sistemi risalgono ai primi decenni del XX secolo. Durante questo periodo alcuni autopiloti furono sviluppati per le regate di modellini di barche che gareggiavano in lunghi canali. Il primo sistema basato sul giroscopio fu creato negli Anni 20, ma a quei tempi erano disponibili solo per le grandi imbarcazioni. I diportisti dovettero aspettare fino agli Anni 70, quando Derek Fawcett creò il primo pilota automatico per le piccole imbarcazioni.

Oggi gli autopiloti elettronici sono un complesso mix di elettronica sofisticata e di algoritmi complessi che non solo forniscono un governo accurato ma anche efficiente della barca. Tuttavia il livello di sofisticazione degli autopiloti di oggi non significa che i sistemi meccanici più semplici abbiano perso il loro posto a bordo. Anzi, sono ancora un’attrezzatura chiave, se non essenziale, che molti diportisti giurano di possedere. Vediamo allora innanzitutto come funzionano questi sistemi.

Autopiloti elettronici

Gli autopiloti elettronici sono semplicemente dei piccoli computer che ricevono informazioni da vari sensori, decidono come governare la barca e, quindi, muovono il timone. Per decidere come governare la barca, gli autopiloti devono prima acquisire alcuni dati di base. A tal fine, l’informazione più essenziale è la rotta della barca che l’autopilota ottiene da una bussola elettronica. Inoltre, gli autopiloti utilizzano dei giroscopi che indicano la velocità di cambio di rotta o, se si vuole, la velocità di virata. Un altro sensore, comune in alcuni autopiloti, misura l’angolo effettivo del timone. Gli autopiloti elettronici possono ricevere informazioni da varie altre fonti, a seconda di quanto sono sofisticati. Ad esempio, i dati Gps consentono all’autopilota di virare verso un waypoint, mentre i dati dei sensori del vento permettono all’autopilota di mantenere un angolo costante rispetto al vento, invece di governare verso la bussola. Oggi, i sistemi più avanzati includono sensori come l’accelerometro a 9 assi cheforniscono prue molto precise anche quando l’imbarcazione è soggetta a sbandamento, beccheggio e rollio, oppure naviga a bassa velocità.

Il computer autopilota  e l’unità di azionamento

Il computer del pilota automatico è il cervello del sistema. Il suo compito è quello di ricevere ed elaborare i dati provenienti da più sensori e gli input dello skipper, per poi decidere come governare la barca. Molti autopiloti moderni si collegano ai plotter cartografici e possono davvero pilotare l’imbarcazione. In altre parole, possono portare l’utente da A a B senza molte interferenze da parte dello skipper, ed eviteranno anche i pericoli. In realtà tuttavia se si lascia il pilota automatico completamente incustodito, si può finire in guai seri. Ma, finché lo si tiene d’occhio, può essere estremamente utile.

L’unità di azionamento è invece il muscolo dell’autopilota che è responsabile dell’effettivo movimento del timone. Di solito si collega al timone in maniera diretta o tramite una barra o una ruota. In poche parole, l’unità di azionamento è solo un motore controllato dal computer dell’autopilota. Gli skipper interagiscono con l’autopilota utilizzando poi un’unità di controllo. Queste unità hanno tipicamente alcuni pulsanti che permettono al comandante di accendere e spegnere l’autopilota o di cambiare la rotta con incrementi di uno o pochi gradi.

Sete di energia, il punto debole degli autopiloti elettronici

Uno dei principali svantaggi degli autopiloti elettronici è il consumo di energia. Quindi, prima di installare un autopilota elettronico, dovreste considerare attentamente quali sono le vostre esigenze e assicurarvi che le vostre batterie siano in grado di far fronte alla domanda. Tuttavia, è possibile ridurre la richiesta di energia dell’autopilota se si comprende quali altri fattori influenzano il suo consumo di energia.

Le caratteristiche dell’imbarcazione, come il dislocamento e la forma dello scafo, giocano certamente un ruolo importante nella domanda di energia. Tuttavia, il fattore principale che porta ad un’elevata richiesta di potenza è probabilmente l’assetto delle vele. Una barca ben bilanciata consumerà molta meno energia dal pilota automatico rispetto ad una pesantemente sbilanciata. Anche le condizioni del mare hanno una grande influenza sulla richiesta di potenza dell’autopilota. Le grandi onde richiedono molti aggiustamenti frequenti del timone e quindi molta potenza. In queste condizioni, a volte è meglio se qualcuno può prendere il timone e risparmiare il duro lavoro all’autopilota per un po’ di tempo.

Autopilota meccanico: pregi e difetti

Fondamentalmente il concetto principale alla base dei sistemi di autogoverno meccanico è lo stesso dei loro omologhi elettronici. Entrambi guideranno la barca e per farlo hanno bisogno di sensori per determinare dove andare. Tuttavia, le somiglianze finiscono qui e ci sono invece molte differenze importanti. In primo luogo nei sistemi meccanici, i sensori non sono elettronici ma semplicemente oggetti fisici come una banderuola o una vela. Inoltre, essi usano un’attrezzatura meccanica per trasferire le forze che muovono il timone, cioè non hanno motori elettrici o altri componenti elettronici.

Il tipo più comune di autogoverno meccanico è il timone a vento (o a banderuola) a sua volta disponibile in due tipi. Il primo è quello che chiamiamo il sistema “timone ausiliario”. In questo tipo di banderuola, un timone ausiliario è montato sullo specchio di poppa e diventa il timone “reale” che governa la barca. Quando si usa il timone ausiliario, il timone della barca deve essere fissato, ad esempio bloccando la ruota o legando la barra. La banderuola ha un contrappeso che mantiene la banderuola verticale, a meno che il vento non sia abbastanza forte da farla girare da una parte e dall’altra. Quando il vento è parallelo alla banderuola, la banderuola rimane in posizione verticale, nel qual caso il timone rimane allineato con la barca. Se la barca cambia rotta, il vento spinge la banderuola, che poi fa ruotare il timone ausiliario per riportare la barca sulla rotta prevista. Per funzionare correttamente in qualsiasi punto di navigazione, è sufficiente allineare la banderuola al vento. È anche possibile regolare la sensibilità della risposta del timone. Il timone ausiliario è in realtà ottimo, poiché può fungere anche da sistema di governo d’emergenza se vi si collega una piccola barra.

Un altro tipo di timone a vento molto comune è il servo-pendolo. Ci sono molte marche di pale a vento a servo pendolo disponibili, ma funzionano tutte in modo simile. Come l’azionamento diretto, anche il servo-pendolo ha una piccola pala nell’acqua che assomiglia a un timone. Ma questa pala in realtà non governa la barca. La banderuola in questo caso muove la pala nello stesso modo dell’ingranaggio a trasmissione diretta tuttavia l’intera pala è libera di oscillare da un lato all’altro, come un pendolo. Quando la pala ruota, una forza idrodinamica la fa oscillare su entrambi i lati, a seconda della direzione della rotazione. Un paio di cime trasferiscono poi questo movimento a una ruota o a una barra del timone. In breve, la differenza principale tra il sistema a trazione diretta e il sistema a servo-pendolo è che in quest’ultimo ciò che alla fine governa la barca è il timone della barca, non il timone ausiliario dell’autopilota.

Autopiloti elettronici o meccanici?

Ora che ne sappiamo un po’ di più sugli autopiloti, veniamo alla domanda regina, ossia: meglio un autopilota meccanico o elettronico? La risposta è dipende. Nessun sistema è perfetto e ognuno avrà i suoi punti di forza e le sue debolezze. Si può essere tentati di pensare ai nuovi sistemi elettronici come a un sostituto dei loro vecchi sistemi meccanici di vecchia concezione. Tuttavia, la realtà è che, nonostante decenni di progressi nell’hardware e nel software elettronico, i sistemi meccanici sono ancora la scelta preferita della maggior parte dei diportisti che fanno lunghe crociere e giri del mondo. Ma questo non vuol dire che gli autopiloti elettronici non siano buoni. In effetti, la maggior parte delle nuove barche ora sono dotate di autopiloti elettronici preinstallati e ci sono buone ragioni per questo.

Il fascino principale di un autopilota meccanico è lo stesso della maggior parte dei sistemi meccanici in generale. Quando si guastano, è probabile che si riesca a ripararli. E quando si è circondati da migliaia di chilometri di oceano, la riparabilità è molto gradita. Nei lunghi trasferimenti gli autopiloti meccanici possono governare la barca per centinaia di miglia, richiedendo solo piccoli aggiustamenti lungo il percorso. Inoltre, lo faranno senza consumare energia. Questo è probabilmente il loro secondo grande vantaggio rispetto a quelli elettronici.

Decidono lo stile di navigazione e le riserve di energia

La robustezza, la flessibilità e l’assenza di consumi energetici rendono l’autogoverno meccanico particolarmente attraente per la vela d’altura. Inoltre gli autopiloti meccanici funzionano meglio in condizioni di vento, che è l’opposto degli autopiloti elettronici, i cui motori fanno fatica a mantenere la rotta in caso di vento forte. Una banderuola è anche molto silenziosa rispetto al motore rumoroso di alcuni sistemi elettronici.

Gli autopiloti meccanici fanno un lavoro fantastico, ma hanno un limite principale. Cioè si affidano al vento per governare la barca e non funzionano quando non si naviga. Se avete una sola banderuola a bordo, dovrete prendere il timone quando siete a motore. Questo è il momento in cui gli autopiloti elettronici sono più utili e il motivo per cui molti velisti hanno entrambi i sistemi a bordo. Questo spiega anche perché molte barche nuove sono dotate di autopilota elettronico. Se combinato con i chart plotter cartografici elettronici, quest’ultimo infatti renderà anche le vostre navigazioni costiere molto più fluide e sicure.