Elektrischer Autopilot: Dimensionierung, Kalibrierung, Steuerverhalten, Wartung und Service

Von Bernd Gröneveld

Bernd Gröneveld ist gelernter Groß- und Außenhandelskaufmann und seit 40 Jahren für Raymarine Deutschland tätig. Er betreut dort den Bereich Sportschifffahrt. Wenn er sich nicht um moderne Navigationselektronik kümmert, ist er auf dem Wasser unterwegs.

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Der Autopilot ist ein unverzichtbarer Ausrüstungsgegenstand

90 Prozent aller Schiffe werden von einer Zwei-Personen-Crew gesegelt – vornehmlich Paaren. Wird mehrere Tage lang durchgesegelt, ist ein Autopilot in meinen Augen unverzichtbar. Natürlich kann auch mit einer Zweier-Crew mehrere Tage manuell gesteuert werden, aber davon möchte ich abraten. Die Themen „Schlafmangel“ und „Erschöpfung“ sollten nicht unterschätzt werden. Eine Langfahrt ist kräftezehrend, und es wäre vermessen zu behaupten, dass wir dabei auch noch die ganze Zeit selbst steuern. Ehrgeiz hin oder her.

Steuern macht Spaß, aber für gewöhnlich nicht tagelang.

Kommt an Bord der elektrische Autopilot zum Einsatz, soll er unkompliziert eingeschaltet werden können, zuverlässig funktionieren und ausfallsicher arbeiten. Nichts ist ärgerlicher als ein Ausfall des Autopiloten, wenn der Großteil der Strecke noch vor dem Bug liegt.

Damit der Autopilot Freude statt Frust bereitet, habe ich die nachstehenden Punkte zusammengetragen. Die Aspekte sollen helfen, einen schönen Törn zu erleben. Schließlich sind wir deswegen unterwegs.

Die Dimensionierung des Autopiloten

Elektrische Autopiloten sind auf Fahrtenyachten viel im Einsatz. Auf Blauwasseryachten kann man sogar von einem exzessiven Dauereinsatz sprechen. Dazu ein Beispiel: Bei einer dreiwöchigen Ozeanüberquerung ist bei einer Zweier-Crew der Autopilot meistens 23 Stunden am Tag im Einsatz – sofern keine Windfahnensteueranlage vorhanden ist. Das ergibt in Summe knapp 500 Betriebsstunden.

Elektrische Autopiloten sind auf Fahrtenyachten viel im Einsatz.

Für diesen Dauereinsatz muss das Gerät auch gemacht sein. Folglich muss der Autopilot großzügig dimensioniert werden – was gegebenenfalls die Bordkasse strapazieren kann. Allerdings ist das eine Investition, die sich lohnt, da der Autopilot dann auch in der Lage ist, eine Böe auszusteuern oder Gierbewegungen auszugleichen. Dies mindert die Gefahr, aus dem Ruder zu laufen, deutlich. Das ist wichtig, da ein Steuerfehler mit schwerwiegenden Folgen verbunden sein kann. Etwa mit dem Riggverlust nach einer Patenthalse.

Am wenigsten für den Dauereinsatz geeignet sind einfache Pinnenpiloten, die auf die Pinne aufgesteckt werden. Gut, im Vergleich zu einem professionellen, fest eingebauten System kosten sie deutlich weniger, aber sie müssen eben auch viel öfter ausgetauscht werden und bringen weniger Kraft auf.

Am wenigsten für den Dauereinsatz geeignet sind einfache Pinnenpiloten.

Das gleiche gilt für Systeme, die direkt auf das Steuerrad montiert werden. In der Regel sind sie für Langfahrtyachten nicht geeignet. Sie sind zu schwach dimensioniert, um im Dauereinsatz verwendet zu werden.

Deutlich besser geeignet sind hydraulische Systeme, die mit ihrer Leistungsfähigkeit in einem gesunden Verhältnis zur Schiffsgröße stehen. Man könnte auch sagen: Beim Autopiloten gilt die Redewendung »Nicht kleckern — klotzen!«.

Autopilot mit Linearantrieb an Bord einer Langfahrtyacht

Bei der Wahl des Gerätes ist wichtig, die Größe und die Verdrängung des Schiffes zu beachten. Dabei sollte immer von der maximalen Verdrängung des Schiffes bei voller Beladung ausgegangen werden. Diese liegt oft 20 Prozent über der angegebenen Verdrängung. Insbesondere Blauwassersegler neigen dazu, ihre Schiffe stark zu beladen. Sei es mit Ausrüstung, Segeln, Ersatzteilen und nicht zu verachtenden Mengen an Proviant.

Ein anderer Faktor, der oft unterschätzt wird, ist der Ruderdruck. Das System muss vor allem auch zum Ruderdruck passen. Sich nur an der Tonnage des Schiffes zu orientieren, wäre falsch. Sorgt der Riss des Schiffes schon per se für eine ständige Luvgierigkeit, muss ich dieses bei der Anschaffung des Autopiloten in die Dimensionierung einpreisen.

Der Autopilot muss passend zum Ruderdruck dimensioniert werden.

Kurzum: Die Dimensionierung des Autopiloten sollte kritisch angegangen werden. Im Zweifel ist eine Stufe größer besser als der ganze Ärger unterwegs, der unweigerlich entstehen wird, wenn das System zu schwach ist.

Die Kalibrierung des Autopiloten

Bis vor einigen Jahren musste im Rahmen der Installation des Autopiloten eine Kalibrierungs-Routine durchlaufen werden. Bei modernen Systemen entfällt das inzwischen. Statt wie früher Kreise zu fahren, um die Deviation und das Steuerverhalten zu bestimmen, lernt ein moderner Autopilot während der Benutzung. Die Software analysiert das Verhalten der Yacht und sucht sich selber die richtige Einstellung bzw. Feinjustierung.

Ein wichtiger Parameter, den das System dabei erlernt, ist die schiffsspezifische Deviation. Bei einem guten System versteht der Autopilot nach und nach immer besser, welche Deviation addiert oder subtrahiert werden muss. Ist der Moment erreicht, wo die Steuerergebnisse kontinuierlich sehr gut sind, ist es ratsam, die Anpassung der Deviation auszuschalten. Seriöse Hersteller bieten diese Funktion an. Damit wird vermieden, dass die guten Steuerergebnisse unter Umständen wieder verschlimmbessert werden, wenn Faktoren von außen vorübergehend die Deviation beeinflussen.

In diesem Beispiel wird eine Ruderlage von 6° nach Steuerbord angezeigt (grüner Balken).

Ein anderer Parameter ist der Ruderausschlag bzw. die Ruderlage. Im Laufe der ersten Seemeilen misst der Autopilot den Winkel von der Schiffsmitte zum Backbordanschlag bzw. zum Steuerbordanschlag und verwendet diesen fortan. Bei seriösen Herstellern ist kontinuierlich an der Bedieneinheit ablesbar, in welcher Stellung sich das Ruder gerade befindet. Es lohnt sich durchaus, von Zeit zu Zeit einen Blick auf diesen Wert zu werfen. So kann schnell festgestellt werden, ob das Schiff ausbalanciert segelt.

Praxis-Tipp: Ruderdruck minimieren

Wie auffällt, gilt es dem Thema Ruderdruck und Ruderlage Aufmerksamkeit zu schenken. Daher sei angemerkt, dass es absolut sinnvoll ist, den Autopiloten auf See erst dann zu aktivieren, wenn das Schiff ausbalanciert segelt. Der Rudergänger sollte sich also erst einmal selbst an das Steuer setzen und fühlen, wie das Schiff auf dem Ruder liegt. Segelt es beispielsweise mit einer starken Luvgierigkeit, sollten zunächst so lange die Segel getrimmt werden, bis der Ruderdruck nachlässt. Erst dann wird der Autopilot eingeschaltet.

Vor dem Aktivieren des Autopiloten sollten die Segel ausbalanciert werden.

Andernfalls geht es dem Autopiloten wie uns Menschen — er muss durch das ständige Vorhalten viel mehr Kraft aufwenden, und der Verschleiß ist ungleich höher. Mal davon abgesehen, dass ein Autopilot bei schlecht getrimmten Segeln durch die hohe Steueraktivität auch deutlich mehr Energie verbraucht.

Im ungünstigsten Fall reagiert der Autopilot in einer Böe zu langsam, weil er erstmal die überproportional zunehmende Luvgierigkeit ausgleichen muss, die entsteht, wenn die Segel schlecht getrimmt sind. Erst wenn das System das geschafft hat, kommt der eigentliche Steuerimpuls zustande. Gegebenenfalls viel zu spät.

Das Steuerverhalten des Autopiloten

Kommt die Yacht vom Kurs ab, reagiert der Autopilot. Die Art und Weise, wie das geschieht, nennt man Steuerverhalten und es wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, die im System hinterlegt sind.

Dazu ein Beispiel: Wird eine Kursabweichung festgestellt, stellt sich die Frage, wie schnell der Autopilot auf die Abweichung reagieren soll. Fahrtensegler tolerieren hier meistens ein paar Sekunden. Ambitionierte Regattasegler hingegen wollen eine umgehende Kurskorrektur. Allerdings keine heftige, die das Schiff abbremsen würde, sondern eine softe. Fahrtenseglern wiederum wäre die Bremswirkung tendenziell eher egal.

Beim Kurshalten spielen viele Parameter eine Rolle.

Im Beispiel wurden nur zwei Parameter genannt. In Wahrheit gibt es noch etliche mehr. Um dieser Komplexität zu begegnen, bieten einige Hersteller über das Systemmenü des Gerätes verschiedene automatisierte Konfigurationen an. Je nachdem, welches Steuerverhalten gewählt wird, reagiert der Autopilot unterschiedlich. Im Wesentlichen unterscheidet man drei Modi:

Racing

Regattasegler wählen gerne einen Modus, bei dem präzise die Einhaltung des Kurses im Vordergrund steht. Leichte Abweichungen werden sofort gegengesteuert. Der Pilot macht sehr kleine aber ständige Bewegungen und im Idealfall gleicht das Kielwasser einer absolut geraden Linie. Dies hat einen erhöhten Energieverbrauch zur Folge.

Beim Regattieren steht die präzise Einhaltung des Kurses im Vordergrund.

Cruising

In diesem Modus steuert der Autopilot etwas lockerer als im Racing-Modus. Er lässt etwas Luft bei Kursabweichungen und reagiert nicht sofort, aber immer noch schnell genug. In der Regel ist dies für Fahrtensegler mit Performanceansprüchen die richtige Einstellung.

In diesem Modus steuert der Autopilot etwas lockerer.

Leisure

Dieser Modus ist für alle Fahrtensegler, die einfach entspannt von A nach B gelangen wollen. Während der Kurs energiesparsam eingehalten wird, ist relaxen und genießen das Motto.

Leisure-Segeln: Der Autopilot hält den Kurs energiesparsam ein.

Der Betriebsmodus des Autopiloten

Beim Segeln gibt es verschiedene Ansprüche, wie der Autopilot genutzt werden soll. Genauer gesagt, können verschiedene Betriebsmodi ausgewählt werden. Dies hat nichts mit dem Steuerverhalten zu tun, vielmehr geht es darum, wie der Autopilot feststellt, was überhaupt eine Kursabweichung ist. Die meisten Hersteller unterscheiden verschiedene Betriebsmodi. Die gängigsten sind Kompass-, Wegpunkt- und Windgeber-Steuerung.

Auswahl des Betriebsmodus im Systemmenü.

Autopilot-Modus: Kompass-Steuerung

In diesem Modus fährt der Autopilot, wie der Name schon sagt, einen bestimmten Kurs. Mit anderen Worten: Das Schiff wird auf eine bestimmte Gradzahl ausgerichtet und der Autopilot hält diesen Kurs. Das ist die häufigste Anwendung, die auf Fahrtenyachten zum Einsatz kommt. Mittels Plus- und Minus-Tasten kann der Kurs jederzeit auf einen neuen Wert eingestellt werden.

In diesem Beispiel soll der Autopilot einen Kurs von 330° halten.

Diese Methode ist zuverlässig und hat nur einen kleinen Haken. Wenn Querströmung steht, nimmt der Autopilot keine Notiz davon, da der Bug weiterhin in die richtige Richtung zeigt, obwohl das Schiff seitlich versetzt wird und über Grund einen anderen Kurs fährt. Dann sind gegebenenfalls gelegentliche Kurskorrekturen erforderlich.

Autopilot-Modus: Wegpunkt-Steuerung

In diesem Modus verhält es sich umgekehrt. Der Autopilot hält nicht fix einen Kurs. Stattdessen hält er kontinuierlich auf ein Ziel zu, unabhängig davon, welcher Kurs dafür der richtige ist. Voraussetzung hierfür ist, dass ein Wegpunkt programmiert wurde, der angesteuert werden kann.

Diese Variante kann beispielsweise in einem Tidengewässer oder wenn anderweitig Strömung vorhanden ist, sehr nützlich sein, da der Autopilot die dadurch entstehenden Effekte ausgleicht und eigenständig den Kurs kontinuierlich zum Ziel hin anpasst. Dabei ist es auch möglich, Routen abzufahren. Wird ein Wegpunkt der Route erreicht, wechselt das System wahlweise automatisch oder nach einer Bestätigung durch die Crew auf den nächsten Wegpunkt und der Autopilot ändert den Kurs entsprechend zum neuen Ziel hin. Inwieweit das automatisch oder nach einer Bestätigung erfolgt, ist herstellerabhängig. Ich persönlich würde die Variante mit Bestätigung vorziehen, da der Autopilot nicht sieht, was neben dem Schiff passiert und eine plötzliche Kursänderung fatale Folgen haben kann.

Tipp: Bei der Programmierung der Wegpunkte sollten die Koordinaten nie genau auf ein Seezeichen gelegt werden, wenn dieses als Wegpunkt dient – sonst kommt es zu einer Kollision mit demselben 🙂

In diesem Beispiel fährt der Autopilot auf Wegpunkt Nummer 51 zu.

Autopilot-Modus: Windgeber-Steuerung

Bei dieser Variante der Steuerung orientiert sich der Autopilot am Winkel zum Wind. Voraussetzung hierfür ist, dass es an Bord einen Windgeber gibt. Auf Blauwasseryachten gehört er für gewöhnlich zur Standardausrüstung und gerade die Blauwassersegler sind auch diejenigen Segler, die diese Funktion am häufigsten nutzen. Die Bedienung selbst ist einfach: Mittels Plus- und Minus-Tasten kann der Winkel zum Wind jederzeit auf einen neuen Wert eingestellt werden.

Doch warum ist diese Funktion bei Weltumseglern so beliebt? Dazu ein Beispiel: Wer über einen Ozean segelt, muss nach dem Wind steuern können. Gerade bei einer Ozeanüberquerung auf der beliebten Barfußroute ziehen des Öfteren sogenannte Squalls durch. In diesen kleinen, lokal auftretenden Wettergebilden stecken für gewöhnlich Winddreher. Da man sie insbesondere nachts nicht kommen sieht (außer man hat Radar an Bord), ist es von elementarer Bedeutung, dass der Autopilot schnell auf diese Winddreher reagiert, wenn sie plötzlich auftreten.

Das gilt übrigens genauso beim Fahrtensegeln, wenn der Wind sehr böig und in der Richtung instabil ist. Der entscheidende Punkt dabei ist, dass der Autopilot schnell reagiert und zügig Ruder legt. Daher würde ich persönlich bei der Auswahl eines Autopiloten immer darauf achten, einen Hersteller zu wählen, der diese Funktion mit einer schnellen Reaktionszeit anbietet. Dabei reden wir allerdings nicht über Millisekunden. Es werden immer ein paar Sekunden vergehen, bis das System die Yacht wieder auf Kurs bringt.

In diesem Beispiel hält der Autopilot einen Winkel von 75° zum scheinbaren Wind.

Tipp: Einige Hersteller bieten eine Funktion an, die eine Halse verhindert. Dabei überwacht der Autopilot ständig den Winkel zum Wind und passt durch kontinuierliche Kursanpassung auf, dass nicht versehentlich eine Halse gefahren wird, wenn der Wind dreht.

Autopilot-Modus: Power-Steer

Dieser Modus ist primär interessant für Motorboote. Auf Segelyachten kommt er gelegentlich zum Einsatz, wenn es einen zweiten Steuerstand gibt, der über kein eigenes Steuerrad verfügt. Über ein kleines Rad am Gerät steuere ich dann den Autopiloten wie eine Pinne bzw. wie ein Steuerrad. Je weiter ich das Rad nach links drehe, desto stärker fährt die Yacht nach Backbord. Umgekehrt funktioniert das nach Steuerbord genauso. Dieses Feature wird im Segment der Segelyachten beispielsweise gerne bei der Sirius-Werft am Innensteuerstand eingesetzt.

In diesem Beispiel ist aktuell ein Ruderwinkel von 6° eingestellt (grüner Balken).

Autopilot-Modus: Muster-Steuerung

Wird die Mustersteuerung aktiviert (auch Pattern-Modus genannt) fährt der Autopilot eigenständig ein zuvor ausgewähltes Muster ab. Dazu ist die Kombination mit einem GPS-Gerät zwingend erforderlich. Diese Funktion ist beispielsweise dann interessant, wenn eine Person über Bord gegangen ist und nach einem festen Suchmuster wieder gefunden werden soll. Ansonsten findet diese Variante beim Fahrtensegeln kaum Anwendung.

Aus der Bedienungsanleitung von Raymarine: Beispiele für Muster-Fahrten

Wartung des Autopiloten

Hydraulische Systeme und Linearsysteme sind in sich geschlossen. Das heißt, dass keine Wartung erforderlich ist. Das Öl ist im Gehäuseinneren und nicht zugänglich. Wichtig ist hier nur, dass die Dimensionierung stimmt und der Autopilot nicht stark überlastet gefahren wird. Andernfalls kann es zu einer Erhitzung kommen, die dazu führt, dass das Öl dünnflüssiger wird. Ist das Gehäuse dann nicht hundertprozentig dicht, kann dies zu einem Ölverlust führen, der mittelfristig den Autopiloten schädigt bis hin zum Totalausfall.

Wartungsfreier Linearantrieb auf einer Langfahrtyacht

War es früher auf einer Langfahrt erforderlich, alle Komponenten noch einmal als Ersatzteil dabei zu haben, würde ich heutzutage eher darauf achten, dass der Anbieter über ein weltweites Servicenetz verfügt. Auch wenn die meisten modernen Systeme sehr gut und mehr oder minder wartungsfrei sind, ist der Autopilot nach wie vor ein häufig benutzter Gegenstand. Gerade bei Weltumseglern kommen Tausende Betriebsstunden zustande. Tritt doch mal ein Problem auf, müssen wir schnell und unkompliziert an ein Ersatzteil gelangen können. Dann ist es hilfreich, wenn der nächste Servicepartner nicht mehrere Tausend Seemeilen entfernt zu finden ist.

Softwarestand des Autopiloten

Kein Hersteller arbeitet fehlerfrei. Selbst so große Konzerne wie Microsoft bringen regelmäßig Updates für ihre Windows-Versionen heraus. Natürlich ist die Software eines Autopiloten vollumfänglich einsatzbereit, aber es kann nicht schaden, von Zeit zu Zeit ein Update einzuspielen und die Software auf dem neuesten Stand zu halten. Immer wieder gibt es Verbesserungen und Fehlerkorrekturen. Das steigert die Performance und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Autopiloten.

Von Zeit zu Zeit sollte ein Update der Software durchgeführt werden.

Ich würde immer einen Hersteller wählen, der die Updates kostenfrei zur Verfügung stellt, sodass der Eigner sie in Eigenregie einspielen kann. Für gewöhnlich reicht es hierfür, die Software aus dem Internet kostenfrei herunterzuladen und über WiFi oder die Steckkarte im Plotter/Multifunktionsdisplay auf den Autopiloten zu übertragen. Alternativ kann auch immer einer der Servicepartner mit dem Update beauftragt werden. Das ist ein weiterer Grund, einen Hersteller mit einem weltweiten Servicenetz zu wählen.

Fazit

Der Autopilot ist ein unverzichtbarer Gegenstand an Bord einer Langfahrtyacht und es sollte nicht blauäugig mit der Anschaffung umgegangen werden. Vielmehr ist es wichtig, dass die Qualität und die Funktionsweise den eigenen Ansprüchen gerecht werden. Ich würde immer darauf achten, dass das System wartungsfrei ist, dass es ein weltweites Servicenetz gibt, dass das Steuerverhalten angepasst werden kann (Racing, Cruising und Leisure) und dass die verschiedenen Modi (Kompass-, Wegpunkt- und Windgeber-Steuerung) unterstützt werden.

Wenn dann noch vor dem Einschalten des Autopiloten der Ruderdruck kontrolliert wird, wird das System ein zuverlässiger Partner auf See sein und lange Freude bereiten, vorausgesetzt, die vorstehenden Punkte wurden beachtet.

Mehr zum Thema auch unter www.raymarine.de

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Sönke RoeverAxel BraunCarsten Sommer Recent comment authors
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Carsten Sommer
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Carsten Sommer

Guter Artikel! Noch folgender Hinweis aus eigener Erfahrung:

Ich hatte das Problem, dass der Autopilot immer wieder ausgestiegen ist. Manchmal nach einer kürzeren, manchmal nach einer längeren Zeit. Kabel überprüft und teilweise ausgetauscht, Steuerung getauscht etc. Keiner der Spezialisten ist auf die Idee gekommen, dass der Elektromotor der die Hydraulikpumpe antreibt mit Kohlenbürsten arbeitet und diese einfach abgenutzt waren. Nach Erneuerung (keine 20 Euro!) läuft das Teil wieder ohne Probleme.

Ich weiß allerdings nicht, ob moderne Antriebe mit bürstenlosen Motoren arbeiten. Mein System ist ca. 10 Jahre alt.

Axel Braun
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Axel Braun

Wirklich ein guter Artikel!
Leider haben die Raymarine-AP bei Wegpunktsteuerung die unangenehme und gefährliche Eigenschaft, auf Teufel komm raus den XTE minimieren zu wollen, anstatt einfach von der aktuellen Position aus zum Wegpunkt zu fahren.
Wenn man das nicht weiß und der Autopilot plötzlich 90° den Kurs ändert und auf den Deich zuhält, ist die Verwirrung groß und das Adrenalin steht bis unter den Haaransatz.

Wenn man es weiß, muss man immer noch jedesmal den XTE vorher resetten. Das als Wahloption in die Software einzuprogrammieren hat Raymarine bisher abgelehnt. Das ‘würde nicht der Philosophie von Raymarine’ entsprechen.

Sönke Roever
Admin

Wir haben einen anderen Hersteller und da ist das auch so. Es hängt aber auch davon ab, wie groß der XTE bereits ist. Wir kommen damit gut klar und reseten den XTE kurz wenn der Wert zu groß ist …