Segeln mit Yachten
                                   

                                                                                                        16.   Navigationsgeräte


                    1.    Kompass
                   
2.    Vernetzung, Daten-Bus

                    3.    Lot,  Log
                    4.    Windanzeige
                    5.    GPS
                    6.    Elektronische Seekarte (Plotter)
                    7.    Radar, Radarreflektoren 
                            7.1  Radar
                               -      Impulsradar
                               -      FMCW-Radar
                               -      Pulskompressionsradar
                               -      Doppler-Radar
                            7.2  Radarreflektoren     
                    8.    AIS

                                          - - - - -



1.   Kompass

-    Magnet-Kompass
Der Kompass zeigt den Erdmagnetismus an.
Dieser ist veränderlich und auf der Erde in seiner Größe sehr unterschiedlich.
Nord- und Südpol des erdmagnetischen Feldes stimmen mit den geographischen Polen nicht überein.
In jedem Eisen (z. B. dem Motor) wird durch den Erdmagnetismus ein magnetisches Feld erzeugt.
Dieses Feld kann die auf den Kompass wirkenden Feldlinien stören; er wird abgelenkt.
Störquellen sind
-    der Magnetismus von Metallschiffs-Rümpfen
-    jedes Eisen in zu geringem Abstand vom Kompass, z. B. Motor, Schlüssel.
Auch elektrische Leitungen erzeugen magnetische Felder, z. B. die Kabel der Kompassbeleuchtung.
Abhilfe schafft hier enges Verdrillen der Plus- und Minus-Leitung.        

Nicht magnetisch ist Niro. Deshalb beeinflussen Niro-Gegenstände den Magnet-Kompass nicht.

Steuerkompass(e)
Heute werden Yachten mit einem einzigen Kompass bestückt: dem Kompass an der Steuersäule.
Das genügt auch, so lange man Landkontakt hat und sich eine Landmarke merken kann, auf die man längere Zeit zuhält.
Wer aber schon einmal nachts versucht hat, längere Zeit nur nach dem Steuerkompass an der Steuersäule zu steuern,
wird mir beipflichten, dass diese Tätigkeit ermüdend und auch nicht gerade förderlich für die Halswirbelsäule ist.
Denn der Kopf muss ununterbrochen gedreht werden:
vom Kompass nach vorne, zurück zum Kompass, nach vorne, wieder zurück, wieder nach vorne …

Aus diesem Grund hatten wir auf unserer früheren Yacht an einem ganz anderen Einbauort zwei Kompasse montiert:
an der Cockpit-Kajüt-Wand, und zwar einen an Bb und einen an Stb.
Das hatte den Vorteil, dass man den Kopf nicht mehr drehen musste; eine geringe Blickveränderung genügte:
     zum Kompass - den Blick etwas tiefer nehmen ... wieder nach vorne schauen ...
Wer per Hand längere Zeit nach Kompass steuern muss, z. B. wenn der Landkontakt fehlt, sollte sich so ausrüsten.
Wer nicht per Hand steuert, braucht auch nicht ständig auf den Kompass zu sehen.
Ich halte eine windabhängige Selbststeueranlage (Aries) für sehr wichtig, wenn man mit kleiner Crew unterwegs ist.
Man stellt einmal die Anlage ein, dann läuft das Schiff in der Regel für längere Zeit kursstabiler, als per Hand gesteuert.

Deviationstabellen
Bei Segelschiffen benötigt man zwei:
     -    eine „normale“
     -    eine mit laufendem Motor.

Erstellen einer Deviationstabelle:
Mit dem Schiff langsam einen großen Kreis fahren;
Messung alle 30 Grad mittels Handpeilkompass auf dem Achterdeck (in magnetfreier Zone).
(Man kann anstelle des Peilkompasses auch einen (kalibrierten) Fluxgate-Kompass verwenden.)
    
    Ablenkungswert = Wert des Steuerkompasses minus Wert des Handpeilkompasses

in der Praxis:    
-    Deviation unter 7 Grad: keine Kompensierung, aber Tabelle
-    Deviation zwischen 7 und 20 Grad: Kompensierung
-    Deviation über 20 Grad: Der Kompass muss an einen anderen Ort.

Kompensierung:
Die N – S –Schraube wird für Korrekturen für die Richtungen N und S benutzt,
die E-W-Schraube für die Richtungen E und W.
-    Schiff auf Nord, Süd, Ost, West richten (mit Hilfe des Handpeilkompasses)
-    Durch die Kompensierungsschraube wird die Ablenkung im N und E aufgehoben.
-    Danach die Ablenkung im S und W um die Hälfte reduzieren.

Nach der Kompensation sollte bzw. muss eine neue Deviations-Tabelle erstellt werden.

Pflege, Reinigung von Kompassen
    … nur mit Seifenwasser.
Kratzer: Spezialpaste für Kunststoff, z. B. „Altupol“
Kitt: möglichst nicht entfernen; wenn Ersatz doch nötig, nur säurefreien Kitt (ohne Essiggeruch) verwenden.

Reparatur
Normalerweise schwimmt die Kompassrose in einer alkoholischen Flüssigkeit.
Wenn sich eine größere Blase bildet, sollte die Flüssigkeit ergänzt werden. Das machen Fachbetriebe.
Auf keinen Fall sollte man es selbst versuchen. Man dreht unweigerlich an einer falschen Schraube, und schon läuft der Alkohol aus.


Peilkompass
Seit es GPS und Plotter gibt, braucht man Peilkompasse nicht mehr (besser: kaum mehr).
Ein Peilkompass gehört dennoch an Bord. Sollte die Stromversorgung zusammenbrechen…
Der Peilkompass sollte so beschaffen sein, dass man ihn auch nachts ablesen kann.
(Zur Not tut es auch eine Taschenlampe, mit der man den Peilkompass während des
Peilvorgangs beleuchtet. Aber es ist unkomfortabel.)


-     Elektronischer Kompass
Fluxgate-Kompasse, z. B. von Raymarine
Funktionsprinzip von Fluxgate-Kompassen: s. Wikipedia (in engl. Sprache, 2012)
Einbau
Ein Fluxgate-Kompass besteht aus zwei Teilen, einem Geber und der Anzeige.
Der Geber muss möglichst schiffsmittig und mit einem Mindestabstand von 1 m zu Metallmassen, z. B. dem Motor, 
angebracht werden.
Nach der Installation muss der Kompass kalibriert (justiert) werden.
Eine Anleitung gibt das zugehörige Handbuch.
Es ist gleichgültig, nach welcher Seite der Geber „sieht“. Nach der Kalibrierung stimmen die Werte.

Summertime
Ich wollte den Fluxgate-Kompass zunächst in der Pantry, schiffsmittig installieren.
Da wäre aber das Niro-Spülbecken zu nahe gewesen.
Niro ist a-magnetisch, aber sind alle Metall-Gegenstände, die in das Spülbecken gelangen, aus Niro?
Die zweite Schwierigkeit war der Mindestabstand von der Motormasse.
Der Geber des Fluxgate-Kompasses ist nun im Kleiderschrank des WCs, an der "vorderen" Seite angebracht,
ziemlich weit oben.
                                                                    - - - - -

 
2.   Vernetzung, Daten-Bus
                
Stand 2006
Elektronische Grundlagen
Jedes Gerät besteht aus Sensor, Rechner und Anzeige (Display). 

Die neuen Geräte kann man untereinander und mit Autopilot und Plotter "vernetzen".
Dann braucht man z. B. nur ein Display und einen (Zentral-)Rechner.
Dazu müssen die Geräte miteinander "kommunizieren" können.
Voraussetzung ist gleiches "Protokoll" (Programm) und gleiche "Schnittstelle" (Daten-Anschluss-Stelle).
Die Art der Daten-Übertragung heißt Daten-Bus.

Daten-Bus
Möglich ist die Datenübertragung von vielen Teilnehmern (Geräten) in beide Richtungen (also Senden und Empfangen).
Jede Firma hat ihr eigenes Daten-Übertragungs-System (ihren "Bus") entwickelt.
Sie heißen SimNet (bei Simrad), Seatalk (B&G), NavBus (Plastimo), CanBus (VDO), Raynet (Raymarine)

Wikipedia
Ein Bus ist ein System zur Datenübertragung zwischen mehreren Teilnehmern über einen gemeinsamen
Übertragungsweg. … 
Ein Bus besteht im Wesentlichen aus einer Anzahl nebeneinander verlaufender Signaladern, auf denen synchronisiert
Informationen übertragen werden können, und an denen mehrere Komponenten angeschlossen sind.
Die Anzahl der nebeneinander verlaufenden Leitungen nennt man auch Breite des Busses - sie ist im Allgemeinen
gleich der Anzahl der Bits, die ein Bus gleichzeitig übertragen kann.
Es lassen sich grundsätzlich parallele von seriellen Bussen unterscheiden:
Bei einem seriellen Bus wird die zu übertragende Information in ihre kleinsten Einheiten (z. B. einzelne Bit) aufgeteilt
und diese dann über nur eine Signalleitung nacheinander gesendet.
Bei einem parallelen Bus gibt es mehrere Signalleitungen, z. B. 8, sodass immer ein Informationspaket (hier z. B. 1 Byte)
gleichzeitig gesendet werden kann.

Inzwischen (2010) ist der Daten-Austausch auch über Funk möglich, ohne Kabel.
Interessant z. B. für den nachträglichen Einbau eines Windanzeigegerätes in der Mastspitze.
Stromversorgung: durch Batterien
(Problem:  Standzeit der Batterien? Auswechseln - oben im Mast ?)

2018:
Das Bus-System hat sich durchgesetzt.
Eine einzige Datenleitung verbindet alle Geräte miteinander.
An einem (oder mehreren) Display(s) können die Daten ausgelesen werden.
Weil jede Firma ihr eigenes Bus-System entwickelt hat und diese nicht miteinander
kommunizieren können, muss man sich grundsätzlich für eine Firma entscheiden.
Stand-Alone-Geräte werden nicht mehr hergestellt. Damit kann man sie auch nicht mehr ersetzen.
Der Nachteil des Bus-Systems: Wenn der Zentral-Rechner ausfällt, fallen alle angeschlossenen Navigationsgeräte aus.
Raymarine halte ich für das beste auf dem Markt. Raymarine ist Marktführer seit ich mich erinnern kann.
                                                               - - - - -  

 
3.    Log / Lot

Log und Lot haben in neueren Geräten einen gemeinsamen Geber.
Dadurch erspart man sich einen Rumpfdurchbruch.
    
Log
Der Loggeber, das Paddelrad, verkrautet leicht. Deshalb vor (!) dem Zuwasserlassen des Schiffes
die Umgebung des Paddelrades mit Zinksalbe (aus der Apotheke) einschmieren:
Zink ist giftig und verhindert daher etwas den Bewuchs.

Reinigung
Manchmal ist es dennoch nötig, den Geber des Logs herauszuziehen, während die Yacht im Wasser liegt,
um ihn zu reinigen.
Wenn man den Geber herauszieht, gibt es eine regelrechte Wasserfontäne.
Zunächst: schnell die Hand drauf.
Dann:  Bord-Durchführung mit der zugehörigen Gewindekappe verschließen.

Niemals Lösungsmittel zur Reinigung verwenden, z. B. Aceton.
Sie lösen den Kunststoff an.

Wenn das Log ausfällt,
     ... muss man die Schiffsgeschwindigkeit anders bestimmen.
Das GPS-Gerät zeigt die Geschwindigkeit ebenfalls an.
Sollte der Strom ausfallen, und damit auch das GPS, kann man mit Hilfe des "Relingslogs" die Fahrt berechnen.
Das Verfahren habe ich in    II / 8. Navigation / 2.5 Relingslog    dargestellt.


Lot
Wenn das elektronische Lot nicht mehr funktioniert, sollte man sich selbst ein simples Ersatz-Lot herstellen können: 
eine lange Leine, mit einem Gewicht am Ende (z. B. mehrere schwere Schäkel).
Das Gewicht muss schnell sinken, wenn das Schiff Fahrt hat.
Empfehlung: vorbereitetes Bleilot in Reserve

                                                                    - - - - -
 
4.    Windanzeige
Ich halte ein Windanzeigegerät für unnötig.

Zur Windstärken-Bestimmung genügt die Erfahrung; ein Blick aufs Wasser  …
Windstärken sind Durchschnittswerte über eine längere Zeitspanne.
Wenn man eine Anzeige hat, registriert man eher den Spitzenwert, nicht den Durchschnitt.
Insofern ist ein elektronisches Messgerät eher kontraproduktiv.     

Zur Richtungsbestimmung genügt ein Blick in den Masttop.
Dort findet sich auf fast allen Yachten der klassische Windrichtungsanzeiger: ein Windex.
Nun gebe ich zu, dass bei hohen Masten der Blick nach oben nicht einfach, und das ständige Heben des Kopfes weit in
den Nacken sogar schädlich für die Halswirbelsäule ist.     
Lösung des Problems ist die Gastlandflagge an Stb (unter der Saling) und ein zweiter Stander an Bb.
Beide zeigen ebenfalls den Wind.
Dunkle Flaggen sieht man nachts besser als helle.

Helmut van Straelen berichtet, dass bei Orkanbedingungen der Windanzeiger sehr wertvoll war,
denn die Luft war derart voll Wasser, dass er den Masttop nicht mehr sehen konnte.
(Vgl. Beidrehen? Im Orkan?... auf dieser Webseite)
 
                                                                    - - - - -
                                   
5.    GPS    (Global Positioning System)
Stand: 2002
Prinzip:
1.  Satelliten umkreisen auf unterschiedlichen Umlaufbahnen die Erde und senden Signale.
2.  Bodenstationen stehen mit den Satelliten in Kontakt.
        Sie haben neben den Bahndaten der Satelliten auch meteorologische Daten.
        Atmosphärische Störungen können die Laufzeit der Signale beeinflussen.
        Die Bodenstationen senden an die Satelliten Korrektur-Nachrichten.
3.  Der Satellit sendet seine (korrigierte) Position und eine (sehr genaue) Uhrzeit.
4.  Das GPS-Gerät empfängt die Signale der Satelliten und errechnet die eigene Position.
        Dafür sind die Signale von mindestens 4 Satelliten erforderlich.

Das Problem besteht darin, dass das GPS-System ein amerikanisches System für das Militär ist
und für die Privatnutzung nur zur Verfügung gestellt wird. Deshalb
-    kann Amerika es jederzeit abschalten
-    und Amerika kann verschiedene Genauigkeits-Standards zulassen.

Genauigkeit
Die Genauigkeit ist abhängig von den Korrekturwerten, die zur Verfügung gestellt werden.
Das amerikanische Militär hat die besten Korrektur-Werte: Genauigkeit bis auf 1 m. (2020)
In den 80ern gingen die Geräte auf 300 m genau. Inzwischen (2002) liegt die durchschnittliche Genauigkeit
bei etwa 15 m (mit D-GPS = Differential-GPS).
Ab 2004 soll ein neues Korrektursystem zur Verfügung stehen:
 
EGNOS (= European Geostationary Navigations Overlay Service)
Genauigkeit: 5 m.
     EGNOS-Betrieb seit 2. März 2011
     Informationen unter Wikipedia: EGNOS

Ein ähnliches System für Amerika heißt
WAAS = Wide Area Augmentation System.

Die Gerätehersteller habe sich schon lange auf WAAS/EGNOS eingestellt und verkaufen Geräte,
die dafür „vorbereitet“ sind, die also EGNOS-Signale empfangen (und lesen) können, wenn sie gesendet werden.
Neue GPS-Geräte sollten also „WAAS/EGNOS-fähig“ (=capable to receive...) sein.
WAAS-vorbereitet ist nicht automatisch auch EGNOS-vorbereitet!
(Einige Geräte z. B. sind nur WAAS-fähig).

Sichtbarmachen der Daten
Die Ausgabe (= das Sichtbar-Machen) auf dem Display kann verschieden erfolgen:
-    als Zahlenangaben (nach Länge und Breite),
-    als Schiffs-Symbol auf einer angeschlossenen, elektronischen  Karte,
-    als "highway": Man fährt sozusagen auf einer Straße.
        Solange man den richtigen Kurs hat, fährt man in der Mitte der Straße.
        Wenn man nach links oder rechts abweicht, wandert die Straße aus.
-    als Linie, die man gefahren ist (das setzt voraus, dass die Weg-Punkte gespeichert wurden)
        Solche Geräte heißen "tracker"

Geräte
Es gibt Geräte in allen Größen, zu jedem Preis, als Einzel-Gerät ("stand alone") oder als Kombinationsgerät, 
mit externer und interner Antenne, kombiniert mit Karten, kombiniert mit Sprache (Auto-routing),  kombiniert mit Radar,
kombiniert mit Seekarten und Radar (das sind die neuesten Geräte, und die teuersten: ab 7.000,-)
Wichtig ist eine MOB-Taste (Man Over Board): Das Gerät speichert die Unfall-Position.
Man kann in diesem Fall auch bei Nacht den Ort genau ansteuern.

Repeater heißen jene Geräte, die auf einem Bildschirm die Daten ein zweites Mal sichtbar machen.
Es gibt eigene Geräte, es gibt aber auch Multifunktionsgeräte, welche die GPS-Daten zusätzlich ausgeben.
Voraussetzung: gleiche NMEA-Schnittstelle

Ersatz-Gerät (back up) für den Fall, dass die Stromversorgung ausfällt, könnte sein:
    GPS-Hand-Gerät mit Batterie („handheld“, „palm“).
    Gute Test-Ergebnisse haben  (2002)
         -    SporTrak von Magellan
         -    GPS72 von Garmin
     Beide Geräte sind wasserdicht.

NMEA – Schnittstelle (National Marine Electronic Association)
Damit Geräte untereinander Daten austauschen können, müssen sie die gleiche "Sprache" sprechen.
Es muss z. B. die Übertragungsgeschwindigkeit gleich sein, der zeitliche Abstand der Zeichen,
die festgelegte Bedeutung usw.
Die NMEA-Norm wurde 1980 das erste Mal festgelegt und deshalb "NMEA 0180" genannt.
Leider gibt es inzwischen weitere Standards: 
     NMEA 0182, NMEA 0183 (davon mehrere), NMEA 2000, vielleicht noch andere.
(Ich vermute, dass es ähnlich ist wie bei Windows: Windows 94 ... 96 ... 98 ....
Die jeweils neuere Version kann die ältere verstehen, aber nicht umgekehrt.)
Jedenfalls verstehen sich die Geräte mit NMEA nicht automatisch, die NMEAs müssen zusammenpassen.
Diese Problematik ist eigentlich durch die Bus-Technologie gelöst (s. oben).

Technisches
-    Antennenkabel nicht kürzen
-    Die Antenne muss die Satelliten "sehen" können.
-    Abstand zum Kompass: mind. 0.8 m
-    GPS-Antennen brauchen nicht geerdet zu werden, auch nicht das Gerät.

Die Positionsdaten werden auch anderweitig benötigt (z. B. beim GMDSS-Notruf).
Deshalb war bei mir ein Verstärker  plus Verteiler (NMEA-Buffer) nötig.
Die neuen Geräte (2018) haben alle eine eigene GPS-Antenne.


Hand-GPS-Geräte
Als Zweit- oder Reservegerät.
Beispielsweise: Garmin GPS 72 H  ~ 130,- €. Mit 12 Kanal-Empfänger, MOB-Funktion, schwimmfähig,
18 h Batterielaufzeit.
Konkurrenz haben die „echten“ GPS-Geräte infolge der neueren outdoor-Aktivitäten und der Straßen-Navigation erhalten
durch die  ...

GPS-fähigen Smartphones.
Es gibt Geräte mit GPS-Modulen. Wenn ich es richtig verstehe, ist dieser Teil von einem Handy-Netz unabhängig; e
r funktioniert wie ein GPS-Empfänger.
 
Nachtrag 4/19
Moderne Geräte (UKW, Plotter, Radar, AIS) haben eingebaute GPS-Antennen.
Eine gesonderte GPS-Antenne ist nicht mehr nötig.

                                                                 - - - - -
 
6.    Elektronische Seekarte, Kartenplotter     

Kartenplotter sind Darstellungsräte von elektronischen Seekarten.
Mittels des GPS-Anschlusses wird die Schiffsposition eingespiegelt.

-   Grundlagen
Stand: 2006
Bei den elektronischen Seekarten gibt es zwei Typen:
     -    Vektor - Karten  (auch: vektorisierte Karten)
     -    Raster - Karten  (auch: gerasterte Karten)

Raster-Karten sind vergleichbar mit einer Fotokopie. Sie sind im Prinzip gescannt.
Vorteil: weniger Aufwand als bei den vektorisierten Karten, daher billiger
Nachteil:
     -    Beim Zoomen auf dem Plotter werden die Buchstaben immer größer.
     -    Die Verbindungen von zwei gescannten Punkten ist immer eine Gerade.
          Dadurch entsteht beim Zoomen ein "eckiges" Bild des Landes.

Bei den Vektor-Karten werden alle Daten einzeln bzw. in Gruppen eingegeben.
Bei der Ausgabe wird die Karte vom Computer neu erstellt. Dabei werden die Daten angepasst, z. B. die Schriftgröße. Man kann auch bestimmte Informationen wegblenden (z. B. unnötige Tiefenangaben) oder einblenden
(Leuchttürme, Sektoren).
Die Vektorkarten eröffnen viele Möglichkeiten. Aber sie sind teurer!

Abdeckung
Alle hier genannten Firmen (ausgenommen ECDIS, 2006) haben Seekarten für die ganze Welt.
Es gibt auch Firmen, die nur einige Gebiete im Programm haben.
Dazu gehören zum Beispiel die gescannten und preisgünstigen Sportboot-Karten der
     Firma N.V. für Deutsche Bucht, Ostsee und ab 2004 Niederlande-Nordküste.

Verfügbarkeit
-    Die Transas- und ARCS-Karten gibt es auf CD-Rom. Man bezahlt den gewünschten Teil.
Wenn man erweitern will, bekommt man gegen Bezahlung einen Code, der die nächsten Karten freigibt.
-    Alle anderen Karten gibt es auf "Modulen" (Chips), welche man in den Plotter einstecken kann.
Enthalten ist entweder eine einzelne Karte oder ein Paket, meistens dann zu einem günstigeren Preis.

Komponenten eines elektronischen Karten-Systems
Man benötigt
-    die elektronische Seekarte
-    ein Ausgabe-Gerät (Display); das ist entweder der PC oder ein eigener Plotter
-    ein Programm, welches die Informationen (vom Modul oder der CD-Rom) auf den Bildschirm zaubert.
Jedes Programm hat einen eigenen Namen, z.B. „Tsunamis Navigator“ (für die Transas-Karten),
„MaxSea“, „Offshore Navigator“ ...
Jede Komponente kostet!
 
PC / Tablet als Ausgabegerät:
Das scheint zunächst die einfachste und preiswerteste Alternative zu sein, weil man ihn sowieso schon hat. Aber …
Ich bin mir nicht sicher, ob es z. B. Navionics-Karten für Tablets gibt.
 
-    Plotter
Bei ihnen ist das Darstellungs-Programm integriert, also im Preis inclusive.
Man kauft einen Chip, legt ihn in das Gerät und schaltet an. Fertig!

Bildschirme von Farbplottern unterscheiden sich
-    nach Größe
         Unter 7´´ sollte der Bildschirm nicht sein.
-    nach Pixel-Zahl (Bildschärfe)
-    LCD-Display - oder nicht  (mit LCD-Bildschirm ist die Karte auch im Sonnenlicht zu erkennen)
-    durch zusätzliche Funktionen: z. B. Kombination von Radarbild und Seekarte nebeneinander oder als Overlay.

Wer aufs Geld schauen muss, wird darauf verzichten.
Grundsätzlich halte ich zwei unabhängige Geräte für weniger anfällig als ein Multifunktions-Gerät.

Zuverlässigkeit
Ich würde elektronische Geräte nur noch von englischen Herstellern kaufen.
Die Engländer wissen, dass man sich auf See keinen Pfusch erlauben darf.
 
-    Karten
Die meisten Plotter-Hersteller arbeiten mit nur einer Seekarten-Firma zusammen.
Hochwertige Plotter dagegen sind "mehrsprachig" und können verschiedene Systeme lesen.

Deshalb sollte man sich zuerst für ein Seekartensystem entscheiden.
Das wiederum sollte man sich wirklich bei einem Ausrüster ansehen. Es gibt doch erhebliche Unterschiede.
Danach folgt die Auswahl des Plotters.

2016:
Seekartensysteme
Es gibt neben den (unerschwinglichen)
-    Profi-Karten
          -    TRANSAS (läuft auch auf PC)
          -    ECDIS
          Es sind Karten-System der Berufs-Schifffahrt;  Spezial-PC notwendig.
         ECDIS-Karten sind offizielle amtliche Karten; man bräuchte nur ein Back-Up.

… drei (führende, weltweite) Seekartensysteme:      
-    Navionics                 Raymarin, B&G, Geonav, Lowrance, Simrad  …
-    Blue Chart                Garmin
-    C-MAP                      Simrad, B  & B, Lowrance
und als Rasterkarten
-    NV    (NV-Verlag)         NV-Plotter

Bei Navionics gibt es zwei Produktlinien (Navionics+ und Platinum+), deren Abdeckungen, Informationsgehalt
und Preis (2014: 229 bzw. 349 €) unterschiedlich ist.
Navionics nimmt bei einem Neukauf einer Karte die nicht mehr benötigte Karte zurück und gewährt
einen deutlichen Preisnachlass auf die neue Karte.
Am besten, man klickt sich in die Seiten von    www.hansenautic.de ...

Vorteile der elektronischen Karte                
-    Man sieht sofort wo das Schiff steht: Symbol in der Karte.
-    Untiefenvermeidung: die Tiefen sind durch unterschiedliche Farben gekennzeichnet
-    Ansteuerungen werden unproblematisch
-    Verschiedene Zoomstufen
-    Bei unsichtigem Wetter (Nacht, Nebel) ein unschätzbarer Gewinn an Sicherheit!
Von  den Vorteilen der Elektronischen Seekarte wurde ich 2009 bei der Ansteuerung von Peterhead
im pottendicken Nebel, nachts, mit vielleicht 20 m Sicht überzeugt.
Ich würde nie mehr ohne Plotter lossegeln!

PC bzw. Tablet     als Plotter
Die PCs müssen bestimmte Mindestvoraussetzungen erfüllen.
Die Programme liefern Karten, daneben eine Reihe weiterer Möglichkeiten (z. B. AIS, Wetterrouting)
     -    TimeZero3
     -    Fugawi 5
     -    Chartnavigator (NV-Verlag)
     -    seaPro by Euronav

MaxSea TimeZero Racing    wurde 2015 im Palstek (Heft ?) besprochen.    
Empfohlene Hardware:
    Prozessor:            Intel-Core2Duo
    Arbeitsspeicher:    4 GB RAM
    Grafik:                 eigenständige Grafikkarte …
    Betriebssysteme:  Windows XP (SP3); Windows 7 (32 oder 64 Bit); Windows 8/8.1 …
Das Programm setzt nach Aussage von Fachleuten neue Maßstäbe.
Aber: Braucht man den Meeresboden in 3D-Technik?
 
-     Einbauort
Es ist wichtig, den Plotter außen am Steuerstand zu haben.
Die Einfachlösung, den Plotter nur an ein Rohr anzuklipsen, hat sich nicht bewährt: ich bin bei der ersten Welle
mit der Schulter gegen den Plotter gestoßen und habe ihn demoliert.
Er muss stoßgeschützt montiert werden, aber dennoch abnehmbar sein.

Sinnvoll ist ein zweites Display am Navi-Platz.
Denn die navigatorische Vorbereitung für den nächsten Tag wird man nicht im Cockpit vornehmen wollen.
 
-    Papier-Seekarte
Sie bleibt trotzdem unersetzlich.
Denn was ist, wenn die Strom-Versorgung zusammenbricht, der Plotter kaputt geht ... ?

                                                                    - - - - -
Summertime
Karten:    Navionics
Plotter:    Raymarine 

2018
Während der Landliegezeit hat vermutlich ein Blitz zum Ausfall der elektronischen Geräte an Bord geführt.
Den Plotter hatte ich zu Hause; er war unversehrt.
Neue Navigationssysteme sind vernetzt (Bus-System). Meine "alten" Plotter aber funktionieren in diesem System nicht.
Folge: die gesamte Navigations-Elektronik inclusive Plotter neu!
Gut, wenn man versichert ist.    
                                                                   - - - - -
 

7.    Radar,  Radarreflektoren

7.1   Radar
Die technische Entwicklung der letzten 10 Jahre ist atemberaubend.

Die Stufen heißen:
     -    Impulsradar

     -    FMCW-Radar  
     -    Pulskompressionsradar
     -    Doppler-Radar


-   Impuls-Radar  (Stand 2006) 

Prinzip    
Radarwellen werden reflektiert. Die reflektierten, elekromagnetischen Wellen erzeugen ein Bild auf dem Radarschirm.
Je länger es dauert, bis die reflektierte Welle zurückkehrt, umso weiter ist der Gegenstand entfernt.
Mittelpunkt des Radarschirms ist die sich drehende Antenne.
Ausbreitung der Wellen: quasi optisch (= wie Licht), geradlinig.
Je höher also die Antenne montiert ist, umso weiter kann die Antenne "sehen", umso besser sind die Ergebnisse.
Es spielt aber auch die Sendeleistung eine Rolle
und die Qualität der Reflexion:
       Metall wird                    gut reflektiert,
      GFK und Holz nahezu      nicht.

Genauigkeit
Die Auflöse-Fähigkeit eines Radargerätes ist abhängig von der Größe der Antenne.
Je größer die Antenne umso schmaler ist die Radar-Keule (Bündel der Strahlen),
umso leichter kann es zwei voneinander entfernte Punkte unterscheiden (= auflösen, "sehen").

Beispiel:
Eine Hafeneinfahrt mit 30 m Abstand zwischen den Molenköpfen lässt sich von einer 32-cm-Antenne erst auf 250 m
Entfernung erkennen, mit einer 45-cm-Antenne ab 330 m.
Aus größerer Distanz verschwimmen die beiden Punkte, die eigentlich zwei Echos auf dem Radarschirm geben müssten,
zu einem einzigen Echo.
     
Einsatz-Zweck
Es kommt sehr darauf an, wofür man Radar benötigt.
Wenn man eine Hafeneinfahrt im Nebel mit Radar finden will, muss es genau sein.
Wenn man eine Kollision mit einem Container vermeiden will, genügt eine geringere Genauigkeit.

Antennen-Größe: 32 cm / 38 cm / 45 cm  /  64 cm  / 100 cm / 133 / 200 usw.
Bis zu 45 cm sind die sich drehenden Antennen in einem Radom gekapselt, ab 64 drehen sie frei.
Für Segelschiffe sind nur kleinere Geräte, am besten Radome, interessant, weil sich die Segel nicht verhaken können.

Radar-Bild
-   Der Radar-Schirm zeigt das Schiff in der Mitte, die Kurslinie zeigt nach oben (head up, course up).
Gekoppelt an ein GPS-Gerät gibt es weitere Möglichkeiten:
-   die Nord-Richtung kann nach oben eingestellt werden (north up).
       Dann ist das Radarbild genordet, wie auf der Seekarte (ein Vergleich ist einfacher).
-   Gekoppelt an einen (Seekarten-)Plotter kann man sogar Radar-Bild und Karte auf einen einzigen Bildschirm bringen
    -    entweder die Bilder nebeneinander
    -    oder man kann die Bilder übereinander legen  (over lay).  

-   Das Echolot lässt sich ebenfalls einblenden und (mit Hilfe des Speichers) eine Boden-Grafik erstellen.
-   Neu (2006) ist "true motion":
       Das Radargerät übernimmt alle Daten des GPS und lässt das Schiff über die Seekarte (auf dem Bildschirm) wandern.

Kollisionsgefahr?
Peilungen mit einem Handpeilkompass war die klassische Methode auf einer Yacht, um festzustellen, ob eine
Kollisionsgefahr bestand.
Wenn mehrere Peilungen nacheinander den gleichen Winkel erbrachten bzw. das Peilobjekt (der Kollisionsgegner)
nicht auswanderte, wurde gemeldet:  "Peilung steht".
Das funktioniert ganz gut mit Hilfe eines Peilkompasses. Aber man braucht Zeit.
Auch die mehrfache Sichtpeilung (z. B. über eine Relingsstütze, wobei der Kopf möglichst nicht bewegt wird)
liefert Ergebnisse.

Markierung am Bildschirm
Am schnellsten bekommt man belastbare Ergebnisse durch das Radar.
Auf dem Bildschirm markiert man die Position des Gegners. Wenn das Echo auswandert
und sich nicht auf das Zentrum (= das eigene Schiff) zubewegt, besteht keine Kollisionsgefahr.

Arpa (Automatic Radar Plotting Aid)
Wikipedia
"Eine ARPA-Anlage …  ist eine automatische Radar-Plotteinrichtung, eine Radar-Plotthilfe
oder ein Radarbild-Auswertegerät.
Schiffe in der Umgebung werden automatisch verfolgt und mit Kurs und Geschwindigkeit auf dem Display angezeigt."
Der eingebaute Computer berechnet Passier-Zeit, Passier-Abstand und Kollisions-Gefahr (und gibt Alarm).
Dieses Gerät gibt es auch als einzelnes passives Empfangsgerät.
Es zeigt den Kurs etc. eines Schiffes, welches selbst mit ARPA ausgestattet ist und sendet.
 
MARPA  Das M steht für "Mini". Gemeint ist der Sportbootsektor.

Radar ist gefährlich:
Vgl. Kohfahl, "Medizin auf See"
-    Die Wellen können Gewebe zerstören.
          Man darf sich deshalb nicht im Strahlenbündel eines Radargerätes aufhalten: Gehirn-Schäden!
-    Das Gerät kann krebserzeugende Strahlung emittieren.
-    Dasselbe gilt für aktive Radarreflektoren (Aktiv-Antennen).
Herr Körner, Konstrukteur bei Van-de-Stadt-Design, würde deshalb ein Radargerät nur auf der Saling montieren,
nicht auf einem Mast am Heck. 
Die modernen Radartechnologien kommen mit deutlich geringerer Energie aus.
Deshalb gelten die hier genannten Fakten für diese Geräte nicht unbedingt. Trotzdem halte ich Vorsicht für angebracht.
 
Nachtrag 2022: Der Abstrahlwinkel einer Radaranlage beträgt 20o in der Vertikalen (nach unten und oben).
Auf einer Segelyacht wird daher der Kopf einer Person, die auf Deck steht, im allgemeinen bereits auf Höhe
der Sprayhood bestrahlt.
 
Energieverbrauch
Radar verbraucht ziemlich viel Energie. Deshalb sollte die Maschine mitlaufen, wenn Radar angeschaltet wird. 
Das gilt für die neueste Technologie nicht mehr unbedingt.
 
Anbau, Aufhängung
Unter Maschine fährt das Schiff im Prinzip aufrecht. Deshalb ist eine halbkardanische Aufhängung nicht nötig, meine ich.

Trennung des Radarkabels
Normalerweise kommt das Kabel vom (Groß-)Mast und muss ins Schiffsinnere geführt werden.
Ähnlich wie bei den Stromkabeln ist es sinnvoll, das Kabel zu trennen, wenn der Mast für das Winterlager
abgenommen werden muss.
Das ist möglich.
Man kann die Adern z. B. mittels Lüsterklemmen wieder zusammenfügen.
Ein zweites Mal an anderer Stelle kann es aber nicht getrennt werden; das Signal ist dafür zu klein.
 
Überlagerung von Radarbild und Seekarte
Dazu sind entsprechend geeignete Displays erforderlich.
Die Komponenten (Display und Radar) müssen miteinander "kommunizieren" können,
also vom gleichen Hersteller stammen.
                                                             - - - - -
                                                      
Die folgenden Informationen aus Palstek 1/2020                                                      

-     FMCW - Radar
        (Frequency Modulated Continous Wave; moduliertes Dauerstrich-Radar)
Es gibt zwei Antenneneinheiten auf dem rotierenden Balken: eine Sende- und eine Empfangsantenne.
Die ausgesendete Welle wird ständig mit einer wechselnden Frequenz moduliert.
Aus der Laufzeit der gleichen Frequenzen wird die Entfernung berechnet.
Die Sender-Ausgangsleistung liegt im Milliwatt-Bereich; die Strahlungsbelastung ist deshalb sehr niedrig.
Die Leistungsaufnahme liegt bei 20 Watt.
Eine Aufwärmzeit ist nicht nötig.
Optimierung der Darstellung durch Auswertungselektronik.

-     Pulskompressionsradar
Es vereint die Vorzüge des Impuls- und des FMCW - Radars: weit entfernte Radarziele lassen sich erfassen,
gekoppelt mit einem hohen Nahauflösungsvermögen.
Leistungsaufnahme: 20 - 40 Watt.

-     Doppler-Radar
Die Geräte können zwischen sich entfernenden und sich nähernden Objekten unterscheiden; diese werden
farblich markiert (grün - rot).
Die ist sehr hilfreich bei der Kollisionsvermeidung.
                                                                                                        (bis hierher Palstek 1/2020)
 
Tablet als Zweitgerät
Die neue Generation von Radargeräten ermöglicht es, ein Tablet als Zweitgerät zu benutzen.
Der Steuermann im Cockpit kann das Radarbild mit einem Tablet in der Hand verfolgen,
oder anders ausgedrückt: er ist nicht auf einen zweiten Mann angewiesen.
     Als wir Peterhead vor Jahren nachts bei Nebel ansteuerten, saß ich am Radarbildschirm im Schiffsinneren
     und gab meinem Freund am Steuer Anweisungen.
Für Einhand-Segler sind die neuen Möglichkeiten unschätzbar.
                                                                                                    (Informationen in Palstek 1/24)

                                                            - - - - -
                                                                                     
 
7.2   Radar-Reflektoren    (Stand 2013)
Weil GFK- und Holz-Schiffe die Radar-Wellen nicht reflektieren, braucht man einen Radar-Reflektor.
Zu unterscheiden sind
-    aktive Radarreflektoren , sog. Aktiv-Antennen, und
-    passive Radarreflektoren
 
Aktiv bedeutet: Das ankommende Signal löst ein neues Signal aus, das als "Antwort" gesendet wird.
Diese Geräte verbrauchen Strom.
Passiv heißt: sie werfen das ankommende Radarsignal physikalisch zurück.
Aktive Reflektoren verbrauchen Strom, passive nicht. Passive Reflektoren sind unabhängig von Bändern.
Das sind Argumente für die passiven Reflektoren.
 
Aber: Testergebnisse
Alle gängigen (passiven) Reflektoren (mit Kantenlänge bis 40 cm) werden von den Radargeräten nicht (!) gesehen.
Sie sind also wirkungslos. Das gilt vor allem für die Röhrenreflektoren.
Nachtrag (2023):
     Brauchbar scheint der Echomax 230 zu sein, ein fenderähnliches Gebilde
     (H = ~ 50 cm, Durchmesser: ~ 20 cm, Gewicht: 1.4 kg) 
     Er wird normalerweise in Höhe der ersten Saling am Mast montiert.

Weit besser sind Halbschalen-Reflektoren.
"Tri-Lens-Reflektor" (3Lenzz): 
     Er reflektiert die Radarstrahlen nicht nur, sondern er bündelt die Strahlen (mit seinen "Linsen").
     Reflexion: lageunabhängig.
    3Lenzz: 30 x 30 x 15 cm, 2,5 kg.
 
Ein Vergleich passiver Radarreflektoren einschließlich des Tri-Lens bei:
        http://www.theradarreflectorsite.org/Articles/ComparingPassiveRTE.pdfhttp://www.theradarreflectorsite.org/Articles/ComparingPassiveRTE.pdf 
 
Aktive Reflektoren
  z. B.  ActiveX: H ~ 50 cm, D: 4,5 cm
              Energiebedarf: im Standby 15 mA, beim Senden 200 mA.
Zu bedenken ist, dass Kabel bis zum Befestigungsort geführt werden müssen.
Auch sind sie abhängig von der Stromversorgung (Batteriespannung, Blitz).
                                                          - - - - -
 
Summertime
Gesehen zu werden, halte ich für das wichtigste Kollisionsverhütungs-Mittel.
Deshalb habe ich im Mast
     -    einen Halbschalen-Reflektor
     -    und einen Tri-Lens,
     -    neuerdings (2019) auch AIS.

                                                          - - - - -


8.    AIS
      … ist das gegenwärtig (2016) modernste Mittel zur Kollisionsverhütung.
 
Wikipedia:
Der Begriff Automatic Identification System (AIS; zu Deutsch: Automatisches Identifikationssystem) … bezeichnet
ein Funksystem, das durch den Austausch von Navigations- und anderen Schiffsdaten die Sicherheit und die Lenkung
des Schiffsverkehrs verbessert. ...
Ultrakurzwellen haben eine Reichweite, die die geometrische Sichtweite nur wenig übersteigt.
Für Schiff-zu-Schiff-Verbindungen beträgt diese etwa 20 Seemeilen (37 km).
Gesendet wird über die UKW-Antenne bzw. über eine eingebaute UKW-Antenne.
Die an AIS teilnehmenden Schiffe werden auf den Bildschirmen angezeigt.
Eine Reihe zusätzlicher Informationen kann durch Anklicken aufgerufen werden:         
     -    Name des "Kollisions-Gegners"
     -    Kurs
     -    Ort der kürzesten Entfernung (CPA = Closest Point of Approach)
     -    Zeitpunkt (TCPA = Time to …)

Die gewerbliche Schifffahrt ist ab einer bestimmten Schiffsgröße verpflichtet, sich mit dem
System auszurüsten, die Sport-Schifffahrt oder Fischer  können teilnehmen, müssen aber
nicht.
Wer verpflichtet ist, muss senden und empfangen, die freiwilligen Teilnehmer können senden und empfangen
oder nur empfangen.
Aber:
         Nur wer selbst sendet, kann gesehen werden!
Dennoch ist es eine Hilfe, nur zu sehen (= zu empfangen).

AIS kann Radar nicht ersetzen.
Grund: Nicht alle Fahrzeuge sind ausrüstungspflichtig (z. B. Fischer), nicht alle senden (z. B. Yachten) …

Zur Wirksamkeit von AIS schreibt Extremseglerin Susanne Huber-Curphey (in: Trans-Ocean, 4/2016):
     "Das zweite kleine Wunder ... war mein neuer AIS Transceiver. ...
     (Ich kreuzte) vor der niederländischen Küste die beiden stark befahrenen Schifffahrtsrouten und wie von
     magischen Kräften gelenkt gingen mir all die großen Pötte aus dem Weg."

AIS, Schiffspositionen weltweit, u. a :
            www.vesselfinder.com
            www.marinetraffic.com


Wenn man sich hineinzoomt, bekommt man eine Vorstellung, wie das eigene AIS-Display einmal aussehen wird.
Solche Programme speichern Schiffspositionen und dokumentieren damit zurückgelegte Wege.
Das hat nicht nur Vorteile.
     Ein Bekannter berichtete von einem Segler, der in Kroatien (Sommer 2017) - um schnell Süd zu machen - den äußeren
     Inselgürtel verlassen hatte, auf die offene  See gefahren war und dann nach etlichen Meilen den Kurs wieder
     nach innen abgesetzt hatte.
     Als er eine Woche später ausklarieren wollte, wurde er zu einer Geldstrafe verdonnert, weil er das kroatische
     Hoheitsgebiet verlassen hätte, ohne auszuklarieren und wieder betreten hätte, ohne einzuklarieren.
 
CPA-Ring
     CPA = Closest Point of Approach
Die ersten Geräte nervten, weil jedes Schiff, das sich auf Kollisionskurz befand, einen Alarm auslöste,
gleich in welcher Entfernung sich der Kollisionsgegner befand.
Das hatte zur Folge, dass man ständig den Alarm canceln musste und schließlich das Gerät abschaltete.
Das aber ist nicht der Sinn von AIS.
Neuere Geräte haben die Möglichkeit, einen CPA-Ring zu definieren:
    Schiffe, die sich außerhalb dieser Zone befinden, werden nicht berücksichtigt.

                                                                                                                                               Jan. 2020