Autopilotsystem

Was einen Autopiloten abhebt

Ein Autopilot ist ein geschlossenes Regelsystem: Er vergleicht den tatsächlichen Kurs des Schiffs mit einem gesetzten Kurs — oder bei einem Bahnführungssystem die Schiffsposition mit einer geplanten Bahn — und sendet einen korrigierenden Befehl an die Rudermaschine. Das ist anders als Handsteuerung, wo ein Rudergänger direkt Ruder legt, und anders als ein schlichter Kreiseltochterkompass, der den Kurs nur anzeigt, ohne darauf zu wirken. Ein einfacher Kursautopilot korrigiert Versatz und Gieren; ein Bahnführungssystem korrigiert zusätzlich den Querbahnfehler gegen eine aus dem ECDIS geladene Route.

Hauptkomponenten

Regeleinheit und Verstärkungseinstellungen

Die Regeleinheit vergleicht Kursfehler und Drehrate gegen bedienergesetzte Verstärkung, Gegenruder und Wetterjustierung. Schlecht abgestimmte Verstärkung lässt das Schiff im Seegang wandern oder pendelt ständig — beides verschwendet Ruderbewegung und Brennstoff.

Sensoren

Der Kurs kommt vom Kreiselkompass, die Drehrate von einem eigenen Sensor oder aus der Kursänderung abgeleitet, und bei Bahnführungssystemen die Position vom GNSS-Empfänger, der das ECDIS speist. Ein degradierter oder ausgefallener Kreisel ist die häufigste einzelne Ursache eines Autopilotfehlers, denn das System hat keinen unabhängigen Weg zu wissen, dass es mit schlechten Kursdaten gefüttert wird.

Schnittstelle zur Rudermaschine

Die Korrektursignale gehen an den Folge- oder Nichtfolge-Regelkreis der Rudermaschine und bewegen letztlich denselben Rudersteller wie Hand- und Notsteuerung.

Auswahl und Auslegung

Die Auswahl hängt an der Rudermaschinenschnittstelle des Schiffs, daran, ob das Fahrtgebiet Bahnführung verlangt (nötig für manche eingeschränkten oder ECA-Passageplanungen), an der von den Brückenverfahren erwarteten Redundanz und an der Integration mit den bestehenden Kreiselkompass- und ECDIS-Lieferanten — denn herstellerübergreifende Integration ist nicht immer unkompliziert.

Vorschriften und Klasseanforderungen

SOLAS Kapitel V setzt Ausrüstungs- und Leistungsanforderungen für Kurs- und Bahnführungssysteme, einschließlich der Forderung, dass die Steuerung binnen einer definierten Zeit auf Handbetrieb zurückgestellt werden kann. Bahnführungssysteme, die Wachanordnungen erfüllen sollen, müssen die IMO-Leistungsnormen für automatische Steuerung erfüllen — und der Wachoffizier bleibt in jedem Autopilotmodus jederzeit für das Überwachen des Schiffswegs und den Ausguck verantwortlich, eine Pflicht aus dem STCW-Code.

Typische Fehler

• Kreiselkompassdrift speist falschen Kurs — das Schiff steuert einen stetig von der gedachten Bahn abweichenden Kurs ohne Alarm
• Verstärkung zu aggressiv für den Seegang gesetzt — ständiges Ruderpendeln steigert Verschleiß der Rudermaschine und Verbrauch
• GNSS-Signalverlust an einem Bahnführungssystem — Rückfall in den Kursmodus oder ein Alarm, je nach Rückfalllogik des Systems
• Hängender Umschalter zwischen Hand und Automatik — Verzögerung beim schnellen Rückstellen auf Handsteuerung
• Software- oder Schnittstellenfehler nach einem Kreiselkompass- oder ECDIS-Upgrade — Bahnführungsdaten nicht angenommen oder fehlgelesen

Worauf es beim Lieferanten ankommt

• Bestätigte Schnittstellenverträglichkeit mit bestehendem Kreiselkompass, GNSS und ECDIS des Schiffs
• Baumusterzulassung sowohl für Kursführung als auch, wo gefordert, für die Bahnführungs-Leistungsnormen
• Klares Umschaltverfahren und Alarmverhalten bei Sensorverlust
• Schulung oder Dokumentation zur Verstärkungsabstimmung passend zu den typischen Seegängen des Schiffs
• Erreichbare Serviceunterstützung für Softwareupdates, die an Karten- oder ECDIS-Systemänderungen hängen

Die Verstärkungseinstellungen nach jeder Änderung von Ladezustand oder Tiefgang neu prüfen, nicht nur nach rauem Wetter - ein leicht beladenes Schiff mit geringem Tiefgang kann auf Einstellungen pendeln, die voll beladen tadellos waren.