Bord-PC/Computer auf Blauwasseryachten

Von Peter Hahn

Peter Hahn ist IT-System-Elektronikermeister und Inhaber der Firma CAW-Computertechnik Westphal. Seit 2008 beschäftigt er sich leidenschaftlich mit der Entwicklung von PCs für extreme Einsatzbereiche – beispielsweise an Bord von Yachten. Mit den Produkten seiner Marke NavExtreme beliefert er neben den Seglern vor allem auch die Bundeswehr und Krankenhäuser. Peter Hahn ist seit mehr als 40 Jahren begeisterter Segler und auf der Ostsee, der Nordsee sowie dem Mittelmeer unterwegs.

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Computer auf Yachten

Kaum eine Blauwasseryacht segelt heute noch ohne einen Computer an Bord. Egal, ob es sich dabei um einen fest eingebauten Bord-PC, ein Notebook oder ein Tablet handelt — die Geräte sind praktische Helfer. Sei es, um elektronisch zu navigieren oder einen Wetterbericht online abzurufen.

Insbesondere auf Langfahrtyachten sind festeingebaute Bord-PCs in meinen Augen die beste Lösung, da sie immer einsatzbereit sind und alle Kabel dauerhaft verlegt werden können. Außerdem müssen keine Akkus geladen werden, da der Bord-PC fest mit der Stromversorgung der Yacht verbunden ist.

Bord-PC auf einer Blauwasseryacht

Wichtig ist allerdings, dass bei der Zusammenstellung des Bord-PCs einige grundlegende Dinge beachtet werden. PCs sind technisch gesehen sehr sensible Geräte mit vielen Bauteilen. Auch unter extremen Bedingungen müssen sie einwandfrei funktionieren. Vor allem auch dann, wenn der PC in Verbindung mit elektronischen Seekarten für die Navigation verwendet wird. Nicht ist dann ärgerlicher als ein Ausfall bei rauen Bedingungen in schwierigen Gewässern.

Stabilisierte Spannung

Auf Yachten gibt es die Bord-Spannung, die normalerweise 12 oder 24 Volt beträgt. Allerdings ist dies nur so eine Art Richtwert. In Wahrheit schwankt die Spannung. Beispielsweise erreicht sie bei einem 12 Volt-System beim Laden deutlich mehr als 12 Volt. Mit zunehmender Entladung der Batterien kann sie aber auch unter 12 Volt abfallen. Hängen große Verbraucher an derselben Batterie wie der Bord-PC kann das Ein- und Ausschalten derselbigen ebenfalls zu Schwankungen führen, von denen der Bord-PC betroffen ist. Denn der Bord-PC mag keine Spannungsschwankungen. Vielmehr ist eine konstante Spannung wichtig, da sonst die elektronischen Bauteile im PC unregelmäßig arbeiten. Das wiederum kann zu einer Beschädigung führen. Daher wird vor den Bord-PC immer ein Spannungsstabilisator geschaltet, der die Spannung konstant bei 12 oder 24 Volt hält. Je nach PC und Spannung an Bord.

Spnnungsstabilisator mit galvanischer Isolierung

Es gibt Bord-PCs, die einen Spannungsbereich als mögliche Eingangsspannung definieren und daher keinen Spannungsstabilisator brauchen. Bei solchen Geräten muss ich mich für 12 oder 24 Volt entscheiden. Ich persönlich würde dann immer eine 12 Volt-Versorgung vorziehen. Der Grund dafür ist folgender: Die Eingangsbereiche sind nach oben meist in der Nähe von 24 Volt gedeckelt. Kommt es bei einem 24 Volt-System zu einer Überspannung, wird der PC zerstört. Eine Unterspannung hingegen führt lediglich dazu, dass der PC ausgeht. Wähle ich daher 12 Volt als Spannung, bin ich bei zu hohen Spannungen weit von der zulässigen Obergrenze entfernt und folglich auf der sicheren Seite.

Unabhängig davon sollte im Netzteil des PCs eine galvanische Trennung/Isolierung vorhanden sein, damit der Bord-PC auch sorgenfrei auf Schiffen mit einem Metallrumpf eingesetzt werden kann und nicht durch Korrosion zerstört wird.

Leistungsaufnahme

Energiemanagement ist auf Segelyachten ein wichtiges Thema. Da der Bord-PC in der Regel mehrere Stunden am Tag im Einsatz ist, ist die Leistungsaufnahme durchaus von Bedeutung. Dabei gilt: Je höher die beanspruchte Rechenleistung ist, desto höher ist auch die Leistungsaufnahme.

Wer die Leistungsaufnahme gering halten möchte, sollte beachten, dass es für PCs Industriekomponenten gibt. Das sind Bauteile, die höchsten Ansprüchen genügen und vergleichsweise wenig Energie benötigen. Sie sind nicht mit den Komponenten in klassischen PCs vergleichbar – beispielsweise hat das Mainboard eine andere Architektur, bei der die Kühlung ohne Lüfter funktioniert und die Grafikkarte in den Prozessor integriert ist.

Bord-PC mit Industriekomponenten

Solche industriellen Komponenten sind relativ kostspielig, aber noch erschwinglich. Wer jedoch ein Notebook mit Industriekomponenten erwerben möchte, zahlt schnell das Dreifache und landet in preislichen Regionen von einigen tausend Euro.

Hinweis: PCs mit einer kompakten Bauweise werden auch gerne als NUK bezeichnet. Das steht für „Next unit of computing“ und wird als Synonym für „klein und geringe Stromaufnahme“ verwendet. Bei den NUKs gibt es gravierende Unterschiede. Normale Handels-NUKs sind nur für den Home-Office-Bereich gedacht und in ihnen sind Standardkomponenten verbaut, die auf einer Yacht fehl am Platze sind. Außerdem sind sie nicht abgedichtet. Womit wir beim nächsten Thema wären.

Schutz vor Feuchtigkeit

Gängige Computer sind für einen exzessiven Outdoor-Einsatz in salzig-feuchter Umgebung nicht geeignet. Früher oder später wird es Ärger geben, weil Bauteile ausfallen und das Gerät nicht mehr einwandfrei funktioniert.

In dem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass eine regelmäßige und gewissenhafte Datensicherung wichtig ist. Ich kenne einige Segler, die am Ende plötzlich ohne ihre Reiseerinnerungen (Videos/Fotos) dastanden, weil eben doch mal eine Festplatte einen Seewasserspritzer abbekommen hat.

Dichtung im Gehäuse eines Bord-PCs

Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass ein guter Bord-PC gegen Feuchtigkeit geschützt ist. Er hat demnach ein Gehäuse, das in salzig-feuchter Umgebung eingesetzt werden kann. Das erkennt man zum Beispiel an einer Gummidichtung im Gehäusedeckel. Außerdem dürfen solche Geräte keine Lüftungsschlitze haben. Daher kommen nur lüfterlose PCs in Frage.

Eine kleine Schwachstelle gibt es allerdings immer – die Anschlüsse. Hier könnte theoretisch Wasser eindringen. Seriöse Hersteller liefern die Bord-PCs jedoch mit Gummikappen für die Anschlüsse aus, sodass nicht benutzte Ports trotzdem geschützt werden können.

Die Anschlüsse am Bord-PC sind mit Gummikappen geschützt.

Umgang mit Bewegungen und Stößen

Wie schon angedeutet, ist der PC sehr empfindlich und gleichzeitig aber in einer extremen Umgebung im Einsatz. Neben der Feuchtigkeit ist die Bewegung auf einer Segelyacht daher ein wichtiges Thema. Hartes Einstampfen in eine Welle oder Schräglage können ein Problem für mechanische Bauteile wie Festplatten sein. Daher ist es ratsam, in einem Bord-PC nur Bauteile zu verwenden, die diesem Anspruch gerecht werden. Das sind beispielweise SSD-Speicher statt sich drehender Festplatten.

Beim Segeln können harte Bewegungen und Schräglage auftreten.

Aber auch die auf der Platine aufgedampften Bauteile können sich durch kontinuierliche Vibration – etwa durch langes Motoren – lösen und Kontaktprobleme bekommen. Bis hin zum Ausfall des Gerätes. Daher sollten in einem PC alle losen Bauteile – beispielsweise Stecker oder Jumper – mittels Klebepunkten gesichert sein. Dadurch können sie sich nicht versehentlich lösen.

Die Komponenten werden stellenweise mit Klebepunkten gesichert.

Tipp: Einige Anbieter führen vor der Auslieferung einen Last- und Rütteltest mit dem PC durch. Das erlaubt, mögliche mechanische Fehler von vornherein auszuschließen.

Kälte- und Hitzebeständigkeit

Da ein guter Bord-PC ohne Lüfter auskommt, müssen im Inneren Komponenten verwendet werden, die entsprechend hitzebeständig sind. Wer seinen PC selber zusammenbaut, sollte dabei nicht auf die preiswerten SSD-Laufwerke setzen, sondern auf die, die auch bei Hitze funktionieren. Andernfalls kommt es zu Aussetzern. Das gleiche gilt für den Speicher (RAM).

Die Kühlrippen des Gehäuses verdreifachen die Oberfläche.

Die im Inneren entstehende Hitze muss logischerweise abgeleitet werden. Die geschieht durch das Gehäuse. Es hat für gewöhnlich Kühlrippen aus sehr gut wärmeleitendem Aluminium einer speziellen Legierung. Die Rippen sorgen dabei für eine Verdreifachung der Oberfläche.

Dazu gehört auch, dass der Prozessor über einen Kupferblock – mit Wärmeleitpaste – eine direkte Verbindung zum Gehäuse bekommt. Nur so kann die Hitze ideal abgeleitet werden.

Der Prozessor ist über einen Kupferblock mit dem Gehäuse verbunden.

Natürlich gibt es das Thema auch umgekehrt. Wird der PC in einer zu kalten Umgebung eingesetzt und die Bauteile/Komponenten sind dafür nicht gemacht, können sie kaputtgehen. Bei den meisten Standard-PCs ist 10 Grad Celsius die untere Grenze.

Ich persönliche würde mir immer einen PC kaufen, der eine garantierte Arbeitstemperatur von minus 15 bis plus 55 Grad Celsius hat.

Leistungsmerkmale

Wichtig ist meistens der Speicher. Er sollte nicht zu klein sein, um insbesondere anspruchsvoller Navigationssoftware – wie beispielsweise MaxSea – gerecht zu werden. Aktuell sind 4 Gigabyte das absolute Minimum. Wer Foto-/Videobearbeitung an Bord plant, sollte in mehr Speicher investieren.

Die Software MaxSea ist weit verbreitet und beansprucht einiges an Rechenleistung.

Im Idealfall kauft man das Beste, was es gerade gibt, und hat dadurch sehr lange etwas vom PC, weil die Komponenten zeitlich gesehen hintenraus länger zeitgemäß sind.

Anschlüsse und Schnittstellen

USB

Damit der Computer für die Navigation verwendet werden kann, braucht er Informationen. Diese werden meistens über den USB-Port übertragen. Oft wird unterschätzt, wie viele USB-Ports ein Bordrechner braucht — beispielsweise für Tastatur, Maus, GPS-Antenne, AIS, Pactor-Modem, externe Festplatte (Datensicherung), Satellitentelefon, Wifi-Antenne (sofern nicht intern), Mobilfunkstick oder Drucker.

USB 3.0 ist aktuell der Standard auf Yachten und sollte das Maß der Dinge sein. Übrigens erkennt man USB 3.0 am blauen Plastik in Buchse oder Stecker. In meinen Augen sollten mindestens vier USB-Ports an einem Bord-PC zur Verfügung stehen.

USB 3.0 erkennt man am blauen Plastik im Stecker.

Wer mehr benötigt, kann zudem ein Hub einsetzen – es macht aus einem USB-Port mehrere Ports. Bei der Wahl des Hubs würde ich immer einen sogenannten USB-Replikator wählen. Das bedeutet, dass jeder USB-Port eine eigene Stromversorgung bekommt und den vollen Speed behält. Dafür wird für das Hub jedoch eine externe Stromversorgung benötigt. Diese ist aber für den PC ja bereits vorhanden und das Hub kann dort mit aufgeklemmt werden.

USB-Hub mit externer Stromversorgung

Bei Hubs ohne externe Stromversorgung kann auf allen Ports zusammen nur so viel Leistung zur Verfügung gestellt werden, wie der Ausgangs-Port am PC zur Verfügung stellt. Das wäre dann nachteilig.

RS232

Je nach Navigationsnetzwerk an Bord wird zudem mindestens ein RS232-Anschluss benötigt. Für gewöhnlich werden über diesen Port Navigationsdaten über die NMEA-Schnittstelle der Geräte in den Rechner eingespeist.

NMEA-Daten können über die RS232-Schnittstelle eingehen.

Displayanschluss

Der klassische VGA-Port hat inzwischen ausgedehnt. Für den Anschluss des Monitors ist inzwischen der Display-Port der Standard bei Bord-PCs. Das ist eine Weiterentwicklung von HDMI, die ursprünglich von Apple kommt. Der Display-Port ist, was die Auflösung betrifft, 4K-fähig. In der heutigen Zeit mit Action Cams ist das auf jeden Fall von Bedeutung.

Wenn bereits ein Monitor mit alten Anschlüssen vorhanden sein sollte, ist das kein Problem. Es gibt Adapter für den Display-Port.

Der Display-Port

Sound

Sound sollte am PC abnehmbar sein. In beide Richtungen – also rein und raus. Idealerweise befindet sich der Anschluss vorne am Gehäuse, damit unkompliziert ein Kopfhörer eingesteckt werden kann. Beispielsweise zum Skypen oder wenn man einen Film ansehen möchte.

Bluetooth

Einige Geräte benötigen inzwischen keinen USB-Port mehr und erlauben stattdessen die drahtlose Kommunikation über Bluetooth. Daher sollte der PC auch über Bluetooth verfügen. Das ist interessant für die Kommunikation mit Mobilfunkgeräten, Druckern, Lautsprechern oder auch dem Pactor-Modem.

Bluetooth-Antenne an einem Bord-PC

LAN

Der PC sollte mindestens eine LAN-Buchse für die Kommunikation mit Netzwerken haben. Das kann zum Beispiel eine externe Wifi-Antenne im Mast sein oder aber die Verbindung zu einem Navigationsnetzwerk. Beispielsweise liefert der Hersteller Furuno seine Radardaten über ein LAN-Kabel an den Bord-PC. Das erlaubt ein Radar-Overlay am PC auf der elektronischen Seekarte.

Wifi

Und nicht zuletzt gehört für mich zu einem guten Bord-PC auch eine Wifi-Antenne. Aktuell ist hier AC600 der Standard. Das erlaubt eine Wifi-Kommunikation in beide Richtungen. Mit anderen Worten: Der Rechner wird damit zum schiffsinternen Wifi-Hotspot. Für diese Funktion muss der Rechner mit einer speziellen Karte mit einer entsprechenden integrierten Software ausgerüstet sein.

Wifi-Antenne am Rechner (Roter Kasten)

Bedienung

Die Bedienung des PCs liegt eigentlich auf der Hand. Maus und Tatstatur sind Standard auf der ganzen Welt. Dennoch lohnt es sich, auf Segelyachten in schaukelnder Umgebung über die Nutzung eines Trackballs anstatt einer Maus nachzudenken. Während die Maus bei Seegang eher schwer zu bedienen ist, liegt der Trackball ganz ruhig unter der Hand und kann stabil bedient werden. In der Berufsschifffahrt sind Trackballs längst Standard.

Qualitätskontrolle

Wurde der Bord-PC zusammengestellt, darf abschließend eine Qualitätskontrolle nicht fehlen. Dazu gehört auch ein sogenannter Burn-In-Test. Dabei wird der PC über 48 Stunden an seine Leistungsgrenze gefahren. Alle verbauten Komponenten werden dabei extrem beansprucht. So wird schnell klar, ob alle Komponenten funktionieren. Wäre beispielsweise ein Verarbeitungsfehler im Gehäuse vorhanden, würde beim Test auffallen, dass der Prozessor abraucht, weil das defekte Gehäuse nicht genug Wärme abtransportiert. Wie gesagt: Auf See muss ich mich hundertprozentig auf meinen Rechner verlassen können. Bei einem Test werden Schwachstellen unweigerlich zu Tage treten.

Support und Service

Ich persönlich würde immer einen Hersteller wählen, der für PCs die Ersatzteile vorhält und diese entsprechend weltweit liefern kann. Die eingangs erwähnten Industriekomponenten gibt es in der Regel fünf Jahre lang als Ersatzteile.

Fazit

Auf See möchte ich mich auf meinen PC hundertprozentig verlassen können. Vor allem, wenn er für die Navigation genutzt wird. Daher hat bei der Anschaffung des Bord-PC der Spruch „Am falschen Ende gespart“ durchaus Bedeutung. Was nützt mir auf hoher See ein Bord-PC, der plötzlich ausfällt? Und wo kommt dann das Ersatzteil her? Mit anderen Worten: Es lohnt sich, bei der Zusammenstellung des Bord-PCs die vorstehenden Punkte zu beachten und etwas tiefer in die Tasche zu greifen – dann wird der PC lange Freude bereiten.

Weitere Infos unter: www.navextreme.de

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Ho-Wow. Alles schon kompliziert und tönt auch sehr teuer. Ich habe mir vor 3 Jahren ein ausgemustertes Panasonic Militär Läptopgerät gekauft. Ich wollte dieses nur für die Navigation verwenden. Der Verkäufer teilte mir mit, dass ich noch Speichererweiterung gratis bekomme, ich kann ihn aber seit 2 Jahren nicht mehr erreichen. Es dünkt mich eben schon so, dass es extrem Schwierig ist, Fachleute wie Sie es sind, zu finden. Und dann müsste man auch noch alle Gerätschaften überprüfen, fehlendes Erwerben und dann auch noch sinngemäss einbauen lassen und, und…, äh- sorry muss mal 1 oder 3 Whiskeys trinken gehen :-))