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Eine kurze Geschichte der Marineelektronik – Teil 2

Teil 2: Die Suche nach Genauigkeit wird ernst

Die Suche nach Genauigkeit wird ernst

Die 1980er Jahre waren das erste Jahrzehnt der Entwicklung moderner, integrierter Segelinstrumentensysteme, und alle Beteiligten profitierten von günstigem Wind. "Es war eine ziemlich hektische Zeit, die Dinge waren in Bewegung", erzählt Richard Russell, der während dieses Jahrzehnts bei B&G beschäftigt war, zum Schluss als Konstruktionsleiter für Yacht-Systeme.

"Der IBM-PC kam erst 1981 heraus, und es gab tatsächlich eine sehr begrenzte Anzahl von mikroprozessorbasierten Geräten." Die grundlegenden Konzepte, die wir heute als selbstverständlich betrachten – wie Menüs mit Unterebenen –, mussten erst erfunden werden. "Und man muss bedenken, wie viel Aufwand es war, dafür zu sorgen, dass sie für die Umgebung geeignet waren, in der sie zum Einsatz kamen", fügt er etwas zerknirscht hinzu.

Zu Beginn der 1990er Jahre gab es in der Welt des Segelsports jedoch ein modernes System, das als solches erkennbar ist. Die Einführung des Hercules 690 von B&G ist ein gutes Beispiel. Er wies bereits alle wichtigen Funktionen auf, die wir heutzutage von einem Yacht-Racing-Instrumentensystem erwarten würden. Zwei separate Prozessoreinheiten integrierten die Rohdaten der Sensoren in Leistungsdaten und verteilten sie dann an eine Reihe von Displays, die jeweils für bestimmte Datenkanäle programmiert werden können. Ein modulares Design ermöglichte die Erweiterung von Sensoren und Displays, während ein neuer proprietärer Bus die gesamte Kommunikation zwischen Prozessoren und Displays verarbeitete.

Und er war längst nicht das einzige neue System, das seinerzeit auf den Markt kam. In den USA trieb Ockam die Entwicklung weiter voran und brachte mit OS2 eine Weiterentwicklung seiner Taktik- und Leistungssoftware heraus. Das ebenfalls in New England ansässige Unternehmen KVH war ein führender Anbieter von digitalen Kompassen für den Rennbootmarkt. Eine Weile positionierte es sich mit dem Quadro-System, das es von DanaPlus in Dänemark übernahm, auch auf dem Markt für Instrumente. In Frankreich brachte NKE Anfang der 1990er Jahre ein neues System auf den Markt. Die Arbeit von NKE stand unter starkem Offshore-Einfluss, da Alain Gautier mit dem Equipment 1992 beim Vendee Globe gewann.

Auch außerhalb der Geschäftswelt gab es jede Menge Forschung und Entwicklung. Eines der bemerkenswertesten Projekte in diesem Zeitraum wurde für Hasso Platner entwickelt, der für eine ganze Reihe von berühmten und erfolgreichen Rennbooten bekannt ist – ganz zu schweigen von der Firma SAP. Platner standen zahlreiche Ingenieure zur Seite, und obwohl ich das System nie gesehen habe, steht es in dem Ruf, dass seine Funktionen einem Team des America's Cup alle Ehre gemacht hätten.

Bei den Teams des America's Cup wurde Sail Vision weiterentwickelt, die Gegner wurden mithilfe von Laserentfernungsmessung verfolgt. Doch in dem Maße, in dem die Teams immer größer, professioneller und langlebiger wurden, wurde bedauerlicherweise immer weniger von diesen Entwicklungen in kommerzielle Produkte umgewandelt, viele von ihnen drangen nicht einmal in das Bewusstsein der Öffentlichkeit.

Doch ein Entwicklungsprogramm gab es, dessen Ursprung der America's Cup war und das es in die "reale Welt" schaffte: Matthew Thompsons Kiwitech. 1988 war er Teil des Teams von New Zealand, später setzte er die Entwicklung von Bordsystemen für Taktik-, Navigations- und Leistungsanalyse fort. Diese wurden 1999 von Raytheon übernommen und in Raytech umgetauft.

Die Cup-Teamshatten den Weg mit wasserdichten Taktiksystemen an Bord geebnet, und dann entwickelte Sailmath 1987, aufbauend auf der Arbeit von Derek Clark, den Prototyp des kommerziellen wasserdichten Handgeräts Deckman. Dieses wurde 1992 auf Basis des "ziegelsteinförmigen" TouchPC mit neuer Hardware neu gelauncht. Der TouchPC wurde später von Ockam als ESP übernommen, auf dem das integrierte taktische System OS3 ausgeführt wurde. Haltbarkeit, Größe und Gewicht des TouchPC bedeuteten, dass er für viele Eintagesrennen und kurze Hochseerennen solange die Waffe der Wahl blieb, bis es eine zufriedenstellende Möglichkeit gab, (auf Laptops ausgeführte) Kartensysteme an Bord zu bringen.

In diesen Systemen gab es bedeutende Entwicklungen: Softwarepakete für Langstreckenrennen auf offener See und die dazu erforderliche Navigation unter Deck. Es war Brice Pryszo, der die erste isochrone Lösung für Wetter-Routing entwickelte, und seine Software MaxSea war in diesem Bereich seit Mitte der 80er Jahre führend. Mit der Einführung von Deckman for Windows  – also im Grunde mit der auf die Windows-Plattform portierten Software Deckman– war seit Mitte der 90er Jahre auch Sailmath mit von der Partie. Dies ermöglichte die Entwicklung von weitaus mehr Funktionen. Für das Whitbread Race 1997-98 wurde Wetter-Routing mit Prognosen von Drittanbietern hinzugefügt.

Mitte der 90er Jahre begann zudem Nick White mit der Arbeit an Explorer [später in Expedition umbenannt]. Im Whitbread Race 1993/94 war er an Bord der Yamaha für die Navigation zuständig, anschließend nahm er mit der Tag Heuer Challenge von Chris Dickson am America's Cup 1995 teil. Auch an den Kiwitech-Produkten wirkte er mit. Daraus entstand Explorer, das in der Vorbereitung auf den America's Cup 2003 in Expedition umbenannt wurde, als Nick White und Dick McCurdy gemeinsam in Dennis Conners Team Stars and Stripes arbeiteten.

Die Kernfunktionen wurden zwar in diesem Zeitraum entwickelt, mit Fug und Recht lässt sich jedoch sagen, dass es an der Genauigkeit noch einiges zu tun gab, insbesondere während Manövern, da die Boote schneller und dynamischer wurden. Wenn die entscheidende Veränderung in den 1980er Jahren die Einführung von GPS war, dann ist die Verfügbarkeit leichter, robuster, solider Bewegungssensoren aus meiner Sicht die bedeutendste technische Entwicklung in den 1990er Jahren.

Drehraten- und Beschleunigungssensoren waren in den folgenden beiden Jahrzehnten von entscheidender Bedeutung für viele der Verbesserungen der Genauigkeit und Effizienz von Segelinstrumenten. Es war Graeme Winn bei Sailmath, der nach seiner Teilnahme an der Blue Arrow Challenge als erster ihr Potenzial für Segelrennen im America's Cup 1988 nutzte.

Blue Arrow baute ein Einrumpfboot mit Tragflügeln (der Monohull-Foiler AC75 war nicht der erste seiner Art) und musste die Lasten an den Tragflügeln messen. Daher hatte Winn gemeinsam mit B&G ein maßgeschneidertes Instrumentensystem entwickelt. "Die Entwicklung wurde abgebrochen, als das Team Blue Arrow geschlossen wurde", erzählt Winn, "aber sie bildete die Grundlage für WTP, ein neues System für den America's Cup 1995.

"Erstmals kam es 1995 beim spanischen Team [Copa America '95 Desafio Español] zum Einsatz. Das Neue an diesem System war die Beseitigung von Windvektoren, die durch Krängung und Rollen der Yacht entstehen, durch den Einsatz von Drehraten- bzw. Gyrosensoren zur [Messung] von Neigung und Rollen. Der resultierende Wind war viel gleichmäßiger und benötigte weniger Dämpfung."

Der Fehler, der durch Neigung und Rollen in Windrichtung und -winkel verursacht wurde, wurde schon 1968 von Dick McCurdy in seiner Diplomarbeit hervorgehoben, und seine Behebung war ein bedeutender Fortschritt. Einige Jahre später fügte Graeme Winn WTP einen weiteren Gyrosensor für die Gierbewegung hinzu und ermöglichte so die Funktion eines Gyro-stabilisierten Kompasses.

Die leichten, robusten Festkörper-Bewegungssensoren eigneten sich zudem hervorragend für den Autopiloten, den NKE 1995 auf den Markt brachte: den Gyropilot. Dieser verbesserte die Leistung des Autopiloten vor allem beim Segeln im Vormwind mit gesetztem Spinnaker. Mittlerweile stellt NKE außerdem ein Instrumentensystem her, das mithilfe von Drehratensensoren Bootsbewegungen aus den Winddaten eliminiert.

Dank der Nutzung von Gyrosensoren in WTP waren Winddaten und alles, was auf ihrer Basis berechnet wurde, deutlich weniger störanfällig als zuvor. Und mit der Fähigkeit, die Dämpfung zu reduzieren, ging auch eine deutlich verbesserte Aktualisierungsrate einher. "Es war möglich, die Abtastrate auf 10 Hz anzuheben und wichtige Segelvariablen wie Kurs, Bootsgeschwindigkeit, Windrichtung, wahrer Windwinkel und Windgeschwindigkeit auf den Displays mit derselben Rate anzuzeigen. Dadurch bekommt man ein sehr reaktionsschnelles System mit dynamischeren Zahlen", erklärt Graeme Winn. Ende der 90er Jahre wurde WTP zum bevorzugten System der Teams im America's Cup, und seine Spezifikation war der Ausgangs- bzw. Nullpunkt, von dem aus zu Beginn des neuen Jahrtausends neue Systeme entwickelt wurden.

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In der nächsten Folge erzählt Mark Chisnell, wie die Suche nach Genauigkeit wirklich beginnt ...