Autopiloten: Ausweichen bei 40 Knoten Fahrt – Vorausschauendes Sonar immer besser

UFO voraus!

Moderne Autopiloten für foilende Hochseerenner sind komplexe Systeme, die immer weiter perfektioniert werden. Kann die Technik bald mehr Kollisionen auf dem Wasser vermeiden? Wo die Probleme liegen.

Wenn sich die 60-Fuß-IMOCA Monorumpfer und die 100-Fuß-Ultim-Trimarane auf ihre Foils erheben und über den Wasser schwebend in Rekordtempi die Ozeane bezwingen, dann ist das „großes Kino“.

Vor wenigen Jahren noch unvorstellbar, sind heute schon ein Großteil der IMOCA-Monorumpfer und Ultim-Trimarane mit Foils bestückt. Neubauten sind ohne die Anhänge in beiden Klassen überhaupt nicht mehr denkbar – auf den Regattabahnen wären sie völlig chancenlos. 

Für Kevin Escoffier wurde PRB mit Foils nachgerüstet. Sie ist zurzeit der schnellste “alte” IMOCA. © CHRISTOPHE FAVREAU-DÉFI AZIMUT

Doch das (buchstäbliche) „Höher und Schneller“, zwei der urtypischen sportlichen Forderungen, hat seinen Preis: Je mehr auf den Ozeanen gefoilt wird, umso stärker wächst das Risiko, mit diesen Giganten des Hochsee-Regattasports in ein Unglück zu rasen. Sei es durch Kollision mit unter der Wasseroberfläche treibenden Objekten (UFO) und/oder durch Steuerfehler bei den höchst diffizilen Foilfahrten über (und manchmal eben auch in) den Wellen.

Vermeidbare Kollisionen?

Das Thema UFO und die damit verbundene Gefahr für Segelboote auf den Ozeanen und die Weiterentwicklung des vorausschauenden Sonars wurde bei SegelReporter schon häufig thematisiert. Im Laufe der letzten Jahre hat sich die Anzahl der Kollisionen mit Treibgut wie z.B. im Sturm von Bord gefallenen Containern, losgerissenen Fahrwassertonnen, auftauchenden Forschungsbojen oder Walen, großen Fischen und Baumstämmen vervielfacht.

Sei es, weil mittlerweile die Meldesysteme solcher Unfälle besser untereinander vernetzt sind und so die gesamt registrierte Kollisonsanzahl höher erscheint als vor Jahren. Weil die zunehmende Geschwindigkeit der Hochseesegler das Risiko für einen – bei langsameren Geschwindigkeiten vielleicht vermeidbaren – Unfall noch erhöht. Oder weil sich die Verschmutzung der Meere verstärkt.

Francois Gabart testet einen autonom steuernden Diam – und lässt sich von ihm auf dem Foil ziehen

Logische Konsequenz: Die Szene arbeitet schon seit Jahren an Systemen, die UFOs vorhersehen – und an Autopiloten, die entsprechend rasch reagieren sollen. Das hat nichts mit dem Blick in die Kristallkugel zu tun – obwohl es einem manchmal so vorkommen mag – sondern erfordert visionären Erfindergeist bei der Suche nach Möglichkeiten, voraus und gleichzeitig knapp unter die Wasseroberfläche schauen zu können. 

Dabei wurden einige Systeme mit eher weniger erfolgreichen Prototypen entwickelt. Sie sorgten zwar für eine gewisse Hoffnung, landeten letztendlich aber immer wieder auf dem Müll der Technik-Geschichte. 

Oscar sieht (fast) alles

Das französische Unternehmen BSB Marine stellte nun im Herbst 2019 das System „Oscar“ vor, auf das mittlerweile einige Rennställe für ihre foilende Zukunft große Hoffnungen setzen. Einige Oscars wurden bereits auf diversen IMOCA eingesetzt, mit Meldungen über Erfolge und Misserfolge hält man sich allerdings bei BSB noch zurück.

Das OSCAR-System erkennt ein Objekt im Wasser. © OSCAR

Oscar ist eine Art Multifunktionsgerät, das im Masttop installiert wird und von dort aus den Seebereich vor dem Bug mit Infrarotkameras und Radar examiniert, um gesammelte Daten zum Zentralcomputer an Bord zu senden, der wiederum den Autopiloten über notwendige Kursänderungen informiert. 

Wenn alles richtig eingestellt ist, erhebt sich der IMOCA übers Wasser. © Hugo Boss

Oscar funktioniert offenbar so zufriedenstellend, dass das System für den Einsatz auf Fahrtenyachten bereits zum Verkauf steht. Wohlgemerkt Fahrtenyachten – die sind nämlich in Geschwindigkeitsbereichen unterwegs, die Oscar offenbar beherrscht. 

Was jedoch noch nicht so richtig gut zu klappen scheint, ist der Umgang des Zentralcomputers an Bord mit den gelieferten Daten und deren „Analyse“ und der anschließend korrekten Weitergabe an den Autopiloten. 

Als erstes, derzeit offenbar noch nicht vollständig gelöstes Problem, gilt der Fehlalarm. Meldet Oscar ein vermeintliches Kollisionsobjekt – sei es ein Fischerboot oder eben ein treibender Container – muss das System reagieren, indem es den Kurs ändert (z.B.durch abfallen) und gleichzeitig die Segel neu trimmt (etwa das Fieren des Groß-Travellers). Jedoch ist Oscar noch nicht „reif“ genug für einen Einsatz auf kabbeliger See, in der es offenbar zu häufig zu Fehlmeldungen kommen kann. 

Stellt sich die Frage: Was machen Regattasegler, die vier bis fünf Mal kurz hintereinander Kurs-Änderungen mit Geschwindigkeitsverlust und Kentergefahr aufgrund von Fehlalarm hinnehmen mussten? Genau – sie schalten das Gerät ab! 

Zu langsam

Zweiter Problembereich: Die meisten, derzeit gängigen Autopiloten reagieren noch nicht schnell genug auf die von Oscar angegebenen Daten. 

Nehmen wir als Beispiel einen Ultim-Trimaran, der mit einer Geschwindigkeit von 30 Knoten foilt. So ein Gerät braucht 39 Sekunden, um die 600 Meter Reichweite von Oscar durchzurasen. Diese 600 Meter gelten aber nur bei sehr großen Objekten. Kleinere, die durchaus ebenfalls schwere Schäden an den Foils oder an den Ruderblättern verursachen können, werden erst ab 150 Metern registriert. So bleiben nur sehr wenige Sekunden Reaktionszeit für den Autopiloten. 

Wie sich der zurzeit schnellste IMOCA durch die Welle wuchtet. © Charal Sailing

Dessen Algorhythmus ist allerdings in der Zwischenzeit damit beschäftigt, den IMOCA oder Ultim foilend auf Kurs zu halten. Dazu müssen eine Menge zusätzlicher Daten verarbeitet werden, die von vielen zusätzlichen Messpunkten aus ins zentrale Steuerungssystem an Bord geschickt werden: Stellung des Foilers, Welle, Windrichtung und und und… 

Das große Mysterium und gleichzeitig die größte Herausforderung im Hochsee-Regattasport – vor allem im Hinblick auf Regatten wie die im Herbst startende Einhand-Nonstop-Weltumseglung Vendée Globe – ist ein rasch und exakt reagierender Autopilot, der auf (erkannte) Gefahren voraus zuverlässig und schnell reagieren kann. 

Wer jemals versierte und durchaus erfolgreiche Hochsee-Regattasegler dabei beobachtet hat, wieviel Können und Fingerspitzengefühl am Ruder eines Foilers nötig sind, kann sich vorstellen, welche enormen mathematischen und technischen Aufgaben für das Autopilotsystem zu bewältigen sind. 

In Frankreich hat sich im Laufe der vergangenen beiden Jahre das Autopilotsystem für Foiler einer relativ jungen Firma „nach vorne gearbeitet“. 

Marktführer Madintec

Madintec wurde bereits 2011 u.a. von Matthieu Robert gegründet, der sich als Informatiker und Elektroniker ein solides Fundament beim America’s Cup schaffen konnte. Das Unternehmen hat mittlerweile 11 Mitarbeiter (Ingenieure und Informatiker), die sich im Prinzip ausschließlich mit der Frage beschäftigen: Wie können wir Autopiloten an Bord von Hochseerennern beibringen, dass sie die Boote bei möglichst allen Wetterlagen zuverlässig und stabil steuern?

Ein wichtiger Meilenstein in der Firmenhistorie wurde 2017 mit der Ankunft von Hugo Kerhascoët erreicht, der heute, im Alter von nur 30 Jahren, Leiter des Designbüros und wissenschaftlicher Direktor ist. 

Francois Gabart, Ultim Trimaran, Weltrekord, Weltumseglung, einhand

Viel Arbeit für den Autopiloten © liot/macif

Kerhascoët hatte sich bereits im Figaro-Zirkus und als Mini-Segler einen Namen gemacht, überzeugte letztendlich aber wohl mit seiner Doktorarbeit, in der es um nichts anderes als den Algorithmus für den Autopiloten foilender Hochseerenner geht. 

Im Frühjahr 2018 installierte Madintec erstmals ein gesamtes, völlig neu konzipiertes System ausgerechnet an Bord des Ultim Trimarans „Macif“ von Francois Gabart. Der junge Erfolgsskipper blieb dabei seinen Prinzipien treu und setzte erneut junge Unternehmen für seine aufwändigen Kampagnen ein. 

Das Madintec-Autopiloten-System bietet nicht nur einen neuartigen Algorithmus, sondern auch die Sensoren, Software für den Zugriff darauf etc. Gabart war ganz offensichtlich zufrieden, was sich in der kleinen Hochseeszene herumspricht, und in nullkommanix avancierte Madintec (nach eigenen Aussagen) zum Marktführer im HighEnd-Bereich der Autopiloten.

Anders formuliert: Madintec gilt derzeit in der Hochseeszene als einziges Autopilot-System, das die Herausforderungen foilender Hochseerenner bewältigt. So arbeitet z.B. dieser Autopilot im Bereich von 0,1 Grad bei der Rudersteuerung. Bisherige Bestwerte lagen bei 0,7 Grad. 

Für die nahe Zukunft will Madintec mit einer deutlichen Verbesserung seines Systems punkten. Dann soll endlich ein tatsächlich funktionierendes, automatisches Notfallsystem eingebaut werden, das verlässlich die Kenterung oder den Überschlag von Trimaranen und foilenden IMOCA verhindern soll. Bisher gab es hier zwar bereits Systeme auf dem Markt, die sich aber offenbar nicht bis in letzter Konsequenz bewährten. 

Kollisionsverhütung – noch kein Durchbruch

Bei den Ultims ist Madintec auf Macif, Actual Leader und Sodebo vertreten. Der bei der Transat Jacques Vabre erfolgreiche Multi 50 CCA/Mille ist ebenfalls mit Madintec-Autopilot-Systemen ausgerüstet und die IMOCA Apivia und PRB (Rang 1 und 2 bei der Transat Jacques Vabre) sind sowieso voll des Lobes auf das System.

Ian Lipinski lässt seinen nagelneuen Class40-Sieger-Scow ebenfalls von Madintec steuern. Von sechs weiteren IMOCA ist bekannt, dass sie mit Madintec unterwegs sind, weitere Kandidaten für das System scheinen bereits geordert zu haben. 

Die nagelneue Sodebo: Cockpit vor dem Mast!!! Hoffentlich haben die Scheibenwischer! © brest atlantiques

Letztendlich konnten jedoch auch Premium-Hersteller wie Madintec noch keinen Durchbruch bei der Kollisionsvermeidung mit UFO erzielen. Zu kurz sind die Entfernungen, innerhalb derer die treibenden Objekte voraus durch Systeme wie Oscar erkannt und gemeldet werden – zu hoch die Geschwindigkeiten der Foiler.

Doch wird ganz offensichtlich an den Reaktionsgeschwindigkeiten der Autopilotsysteme gearbeitet. Und je nach Größe des UFOs voraus reichen ja schon wenige Grad Kursänderung, um eine Kollision zu vermeiden. 

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Michael Kunst

Näheres zu miku findest Du hier

Ein Kommentar „Autopiloten: Ausweichen bei 40 Knoten Fahrt – Vorausschauendes Sonar immer besser“

  1. avatar pl_martin.rieckh sagt:

    Algorithmus !!!
    siehe
    https://m.korrekturen.de/beliebte_fehler/algorythmus.shtml

    Like or Dislike: Daumen hoch 0 Daumen runter 2

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