Marinebasis Zeebrugge
Navigatiesystemen
MBZ
Root server » TechTalk » Marine » Navigatiesystemen
-

-


Rotatiedetector (gezien van boven)


Zijaanzicht

Het magnetisch compas

Het compas geeft het magnetisch noorden aan en verschillende correcties moeten uitgevoerd worden om het geografische noorden aan te geven. Een compas is nog steeds verplicht op de schepen omdat die blijft werken bij stroomonderbrekingen. Met de moderne navigatie- en communicatiemiddelen die ook op noodvoeding kunnen werken is dit een verouderde verplichting.

Navigatie door middel van satellieten (GPS)

De meeste navigatiesystemen zijn oorspronkelijk ontworpen voor schepen. De Loran en Decca konden de positie van een schip aangeven als die op minder dan 1000km van de bakens gelegen was. Deze systemen met radiobakens langs de kust zijn vervangen door satellietnavigatie. Er is een constellatie van 24 satellieten nodig om een volledige dekking van de aarde te bekomen en het systeem heeft enkele satelliten in reserve om direct in te springen als een satelliet defekt zou gaan.

De werking van een navigatiesysteem wordt hier in detail uitgelegd.

De gyrocompas

Moderne navigatiemiddelen zoals het gyrocompas, de traagheidsnavigatie (inertial navigation system) en de GPS hebben het magnetisch compas vervangen. Het compas (magnetisch of gyro) geeft het noorden aan. Maar hoe werken die toestellen? Het is redelijk eenvoudig uit te leggen voor het magnetisch compas, maar veel moeilijker voor het gyrocompas.

De schepen gebruiken minder en minder een echte mechanische gyrocompas die complex en veel onderhoud vergt. De gyro wordt vaak vervangen door een INS.

Astronavigatie

Bij sterrennavigatie gebruikt men de gekende positie van hemellichamen om zijn eigen positie te bepalen. De hoogte van een ster ten opzichte van de horizon (kim) wordt door een sextant gemeten. De positie van de hemellichamen werd vroeger aangegeven in een almanak.

Om een correcte hoogtebepaling (elevatie) mogelijk te maken moet de horizon zichtbaar zijn. Daarom wordt de meting doorgaans v˛˛r zonsopgang of na zonsondergang gedaan. Bij de "nautische schemering" zit de zon tussen 6 en 12░ onder de horizon.

De eigen positie van kunstmanen (cfr. Apollo missies) werd vroeger bepaald door de afstand tussen bekende sterren te meten. Dit wordt nu nog steeds gedaan, aangezien er geen geldig GPS signaal beschikbaar is in de hemel.

De Blackbird (SR-71), de snelste militair vliegtuig die voor observaties boven vijandelijke landen gebruikt werd gebruikte ook sterrennavigatie om zijn positie te bepalen.

Rate of Turn indicator (gyrometer)

De rate of turn sensor wordt hier besproken.

National Marine Electronics Association

Alle navigatiesystemen aan boord van een schip worden met elkaar verbonden en communiceren via een standaard protocol (NMEA: National Marine Electronics Association). Het is een eenvoudige seriŰle verbinding (RS422), zodat alle apparatuur kan communiceren, zelfs de meest eenvoudige detectoren.

Voor de sensoren die niets te maken hebben met de navigatie (bijvoorbeeld motortoerental, olietemperatuur,...) wordt er met het CAN bus systeem gewerkt zoals op auto's, dit systeem heeft een ingebouwde prioriteit van de berichten.

Er is ook een de-facto NMEA standaard waarbij de informatie verstuurd wordt over het lokaal netwerk (IP: internet protocol). Een sentence (een mededeling) wordt verstuurd in een UDP pakket (broadcast). De maximale lengte van een bericht met afsluiter (CR + LF) bedraagt 82 tekens. De geest van Hollerith kwam eens op bezoek tijdens de bespreking van het protocol.

De AIS (automatic identification system) ontvangt de positie van alle schepen in de omtrek (via twee toegewezen VHF frekwenties) en stuurt die door naar de radar. De AIS ontvangt de eigen positie van het schip via de INS (inertial navigation system) en stuurt die door naar de andere schepen, samen met de ROT informatie.

De GPS stuurt de positie van het schip naar de INS zodat die opnieuw gecalibreerd wordt tijdens het varen. De INS kan de schippositie blijven berekenen, maar de afwijking wordt groter en groter met de tijd. De INS kan enkel een relatieve positie berekenen ten opzichte van de vorige positie.

NMEA is in principe een gesloten protocol, maar door reverse engineering zijn alle mogelijke sentenses te vinden op het internet.

SART: Search and Rescue Transponder

De radiotelefoon aan boord van de schepen is heelwat moderner geworden dan de walkie-talkie van na de tweede wereldoorlog. zend-en ontvangstapparatuur dat aan boord gebruikt mag worden moet een identificatie uitzenden na ieder bericht.

Tegenwoordig krijgt de zender ook de positie van het schip (hier ook via NMEA), maar de positie wordt enkel gebruiikt in geval van nood. De noodoproepen worden normaal uitgezonden via het Inmarsat satellietnetwerk (aparte transponder), maar sommige radiotelefoons hebben ook een noodoproep funktie waarbij de positie van het schip doorgegeven wordt.

Een reddingsvlot heeft doorgaans geen GPS installatie en kan zijn eigen positie niet doorsturen in geval van nood. Maar daartegenover heeft een reddingsvlot een transponder aan boord die automatisch ingeschakeld wordt als het vlot in het water komt. De transponder reageert op de radiopulsen van de radar, waardoor je een reeks punten ziet op het beeld (zie eerste afbeelding links). De punten zijn gericht naar het vlot. Het bereik van de transponder is groter dan het bereik van de radar zelf, omdat de transponder actief een signaal genereert en uitzendt. Het signaal kan heel gemakkelijk opgevangen worden door een helicopter.

Bepaalde vaste boeien (racon: radar beacon) hebben ook een transponder die op de radarpulsenb reageert, maar je ziet goed het verschil. de pulsen in respons worden niet zo znel uitgezonden, waardoor de stippen op een wat langere afstand van elkaar staan (zie afbeelding twee).

Vaak reageren de boeien met een morse kode, je ziet dan een reeks punten en strepen (zie afbeelding rechts). De letter "O" wordt gevormd door drie strepen.

PublicitÚs - Reklame

-