Navigationselektronik auf Wassersportfahrzeugen

Vortrag von Herrn Niko Reisch, Nordwest-Funk GmbH

Inhaltsverzeichnis

	Einführung
	Entwicklung der Elektronik
	Ausrüstung mit Navigationselektronik auf Booten
	Bussysteme
	Aktuelle Produkte

Einführung

Der Vortragende ist Geschäftsführender Gesellschafter der Nordwest-Funk GmbH in Emden.

Dieser Vortrag vermittelt einen Überblick über die Entwicklung der Navigationselektronik für Wassersportfahrzeuge und den aktuellen Stand der Technik.

Sextant, Kompass und Schlepplog sind typische Instrumente der Navigationstechnik, die in früheren Zeiten verwendet wurden.

Die ersten Kommunikationsgeräte waren SSB-Funkgeräte, die noch sehr groß und schwer waren und daher hauptsächlich in der Berufsschifffahrt zum Einsatz kamen.

Mit zunehmender Verbreitung von Kommunikationssatelliten wurde die moderne Navigationstechnik möglich. Erste Geräte mit dieser Technik waren z. T. noch Ende der 80er Jahre aktuell und damals noch sehr teuer.

Zu den ersten einfachen Navigationsgeräten gehörten die Decca-Geräte, die lediglich eine Landnavigation ermöglichten. Die Genauigkeit der Positionsangaben war noch sehr gering.

Eines der erste Handnavigationsgeräte, das Magellan 5000 GPS Gerät, zeigte die Positionsdaten nur als Zahlen an und brauche sehr viel Zeit zu deren Berechnung.

Gleichwertige aktuelle Geräte mir Farbdisplay (siehe nächste Abbildung) kosten heute ca. 150 Euro, ein Bruchteil der damaligen Preise.

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Entwicklung der Elektronik

	Decca
	Loran-C
	Sat-Nav
	GPS
	Galileo

Decca und Loran-C waren landgestützte Navigationssysteme. Loran C war erschwinglicher und besonders im Mittelmeer verbreitet.

Sat-Nav war ein erstes GPS-System, das in den 80er Jahren genutzt wurde und aufgrund der damals noch geringen Anzahl an Satelliten nur wenige Positionsbestimmungen am Tag ermöglichte. Sat Nav gehörte zu den ersten elektronischen Navigationsgeräten überhaupt.

GPS ist heute das übliche Navigationssystem, das mit sehr kleinen, leichten und preisgünstigen Geräten genutzt werden kann und eine Positionsgenauigkeit von wenigen Metern ermöglicht.

Das in Planung befindliche europäische Satellitenpositionssystem Galileo wird für die Sportschifffahrt vermutlich nicht sehr bedeutend sein, da deren höhere Positionsgenauigkeit für diese nicht notwendig ist.

Diese Auflistung verdeutlicht die rasche Entwicklung der Navigationstechnik:

	Inmarsat A (1982 – 2007)
	Inmarsat B (1993, GMDSS)
	Inmarsat M
	Inmarsat C
	Inmarsat Mini M
	Inmarsat Fleet
	Inmarsat Fleet Broadband

Inmarsat A war das erste Satelliten-Kommunikationssystem. Die Antennen waren noch sehr groß und wiesen Durchmesser von bis zu 3 m auf. Daher wurde das System nur in der Berufsschifffahrt verwendet, u. a. konnte es für Telex genutzt werden. 2007 wurde Inmarsat A komplett eingestellt.

Inmarsat B war Bestandteil des GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System / weltweites Seenot- und Sicherheitsfunksystem) und wird z. T. noch heute verwendet.

Inmarsat M war das erste Satelliten-Kommunikationssystem, das auf Yachten eingesetzt werden konnten. Mit einem Durchmesser von ca. 80 cm waren die Antennen immer noch relativ groß. Es ermöglichte die Übertragung von Sprache, Fax und Daten mit geringen Übertragungsraten von 2,4 bis 4,8 kbit/s.

Inmarsat C ist mit einer kleinen handlichen Antenne funktionsfähig und daher auch auf kleineren Sportbooten einsetzbar. Es kann als Notfallsystem genutzt werden und ist ebenfalls Bestandteil des GMDSS-Systems.

Inmarsat Mini M bietet die gleichen Dienste wie Inmarsat M, ist aber auf die stärker gebündelten Satellitensignale angewiesen. Es hatte aufgrund der relativ langsamen Datenübertragung keinen durchschlagenden Erfolg. Die Antennen waren immer noch relativ teuer, konnten aber auf größeren Sportbooten wie Yachten eingesetzt werden.

Inmarsat Fleet wurde ca. 2004 eingeführt und war das erste System, das eine Datenübertragung mit ISDN-Geschwindigkeit erreichte.

Inmarsat Fleet Broadband kam ca. 5 Jahre nach Inmarsat Fleet auf den Markt, wurde mit neuen Satelliten verwendet und erreicht Geschwindigkeiten von 432 kbit/s.

Inzwischen lassen sich diese Systeme, spezielle das aktuelle Inmarsat Fleet Broadband, gut verkaufen, zumal die Kosten der Datenverbindungen inzwischen wie beim Mobilfunk recht günstig geworden sind.

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Ausrüstung mit Navigationselektronik auf Booten

Ausrüstung mit Navigationselektronik auf Motorbooten bis 8 m Länge

Folgende Techniken gehören heute praktisch zur "Standardausrüstung":

	Log- / Echolot
	UKW-Seefunk
	Seekartenplotter
	GPS
	AIS
	Fischfinder

Für die Nutzung des UKW-Seefunk ist allerdings ein Sprechfunkzeugnis erforderlich, auf das viele Bootseigner aufgrund des damit verbundenen Aufwands verzichten – und damit auch auf den UKW-Seefunk.

AIS (Automatic Identification System) ist eine recht neue Technik, die in Verbindung mit einem Seekartenplotter genutzt wird. Hier können alle Schiffe der Berufsschifffahrt angezeigt werden. Die Berufsschifffahrt ist verpflichtet, Daten wie Geschwindigkeit, Position, Kurs usw. durchzugeben. Besonders in dicht befahrenen Seegebieten hilft dies zur Vermeidung von Kollisionen.

Es ist ohne weiteres möglich, dass Eigner mit einem Faible für Technik mehr Geld in die Navigationstechnik investieren, als ihr Boot selbst wert ist.

Kosten für die Ausrüstung

Als Orientierungshilfe zu den Kosten dieser Technik dient diese Liste:

Sportboote – Motor
Log-/Echolot:	300,- bis 800,- €
Fischfinder:	100,- bis 2.000,- €
UKW-Seefunk:	100,- bis 500,- €
Seekartenplotter:	400,- bis 1.300,- €
GPS:	100,- bis 400,- €
AIS:	250,- bis 350,- €

Je nach Ausstattung können demnach Gesamtkosten von 1.000 bis 5.000 Euro und mehr zusammenkommen.

Ausrüstung mit Navigationselektronik auf Segelbooten bis 8 m Länge

Segler investieren eher in Bootsmaterialien wie Masten, Beschläge usw. und weniger in Technik. Daher sind die hier ggf. eingesetzten Techniken mit "evt." gelistet:

	Evt. Kompass
	Evt. Log- / Echolot
	Evt. Wind
	Evt. GPS

Kosten für die Ausrüstung

Als Orientierungshilfe zu den Kosten dieser Technik dient diese Liste:

Sportboote – Motor
Log-/Echolot:	300,- bis 800,- €
Wind:	400,- bis 1.000,- €
GPS:	100,- bis 400,- €
Kompass:	150,- bis 1.000,- €

Die Gesamtkosten fallen hier i. d. R. geringer aus als bei Motorbooten in dieser Größe und liegen bei max. 3.000 Euro.

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Ausrüstung mit Navigationselektronik auf größeren Motor- und Segelbooten von 8 bis 14 m

In dieser Bootsgröße wird i. d. R. mehr Technik eingesetzt:

	Log- / Echolot, Wind
	UKW-Seefunk / AIS
	Seekartenplotter / Fischfinder mit GPS (Kombigeräte)
	Radar
	TV-Antenne
	Satellitenkommunikation
	Autopilot
	Stereo- / HiFi Anlage
	Elektrik unter Deck
	Seenotbojen

Eine aktuelle moderne Radaranlage kostet in der Größenordnung ab 5.000 Euro. Die Preise sind in den letzten 20 Jahren parallel zur technischen Entwicklung und Verbesserung gestiegen. Preiswerte Satellitentelefone sind von der baulichen Größenordnung her mit Handys vergleichbar.

Die Liste zeigt, dass in größeren Sportbooten neben Navigationselektronik oft auch Unterhaltungselektronik eingebaut wird.

Die verwendeten Antennen, meist Doppelantennen, verfügen i. d. R. über eine leistungsstarke TV-Antenne. Die zweite Antenne ist oft nur ein leerer "Dummy" und wird nur aus optischen Gründen angebracht. Der Eigner entscheidet dann, ob er die zweite Antenne für Kommunikationstechnik nutzt oder nicht.

In der Praxis zeigt sich, dass deutsche Eigner weniger Wert auf Kommunikationstechniken an Bord legen – neben Kostengründen spielt hier bisweilen der Grund nach Ruhe und Erholung eine Rolle. Die Engländer wiederum wollen meist auch auf See ständig erreichbar sein.

Ausrüstung mit Navigationselektronik auf Yachten über 14 m Länge

	Log- / Echolot, Wind
	UKW-Seefunk / AIS / Kommunikation
	Seekartenplotter / Fischfinder mit GPS und Radar mit Overlay
	Satellitenkommunikation
	Autopilot
	TV-Antenne
	HiFi
	Elektrik unter Deck – Bussysteme
	Seenotbojen

In dieser Schiffsgröße können die Kosten für die Bordelektronik leicht mehrere zehntausend Euro ausmachen, vor allem die Unterhaltungselektronik und die komforterhöhenden Techniken.

Bisweilen werden TV-Antennen von Schiffen auch von Bastlern bzw. Technikfreunden auf anderen Fahrzeugen eingesetzt, technisch ist dies ohne weiteres möglich:

Kosten für die Ausrüstung

Als Beispiel hier das Schema eines Sportbootes, dass mit verschiedenster Bord- und Unterhaltungselektronik bestückt ist:

Für vergrößerte Ansicht Abbildung bitte anklicken.

U. a. wurden drei Lautsprecherpaare samt Subwoofer, Verstärker, Fernseher, DVD-Player und eine Dockingstation für einen I-Pod eingebaut. Hierfür müssen in der Marineversion 1.500 bis 2.000 Euro veranschlagt werden. Die Elektronik der sog. Marineversion ist speziell für den Einsatz in Salzwassergebieten, also Meeren und Ozeanen, ausgelegt, was die Kosten in die Höhe treibt.

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Bussysteme

Diese Abbildung zeigt schematisch so ein Bussystem. Die Datenverknüpfung der einzelnen Komponenten wird dadurch ohne viel Kabellage möglich:

Von einem Hauptkabel, das längs durch den Schiffskörper gezogen wird, gehen Abzweige zu den einzelnen Geräten ab. Diese abzweigenden Kabel sind über eine Art T-Stücke verbunden.

Einen detaillierten Plan zeigt die nächste Abbildung:

All diese Bestandteile sind überwiegend abgedeckt verbaut und sind an bzw. unter Deck nicht direkt zu sehen.

Nicht selten werden auf großen Yachten Techniken eingesetzt, die über Umspannstationen und zuschaltbare Generatoren eine höhere Spannung und Stromstärke ermöglichen, als es bei Landstrom üblich ist. So können auch leistungsstarke Elektrogeräte wir z. B. Ceranherde an Bord verwendet werden.

Für vergrößerte Ansicht Abbildung bitte anklicken.

Diese Grafik zeigt schematisch noch einmal die gängigen Elektronik-Komponenten in den verschiedenen Bootsgrößen bei Motoryachten, die jeweils über ein Bussystem verbunden sind:

Für vergrößerte Ansicht Abbildung bitte anklicken.

Auf den sog. Multifunktionsanzeigen werden sämtliche relevanten Daten von Autopiloten und Motoren sowie Betriebszustände, Warnmeldungen dargestellt. Diese Daten werden mitgeloggt und gespeichert, was die Fehlerdiagnose bei technischen Defekten erleichtert.

Kosten nur für technisches Material, ohne Einbau: In der Klasse bis 10,80 m können diese bei 8.000 bis 9.000 Euro liegen, in der Klasse bis 15,40 m sind es leicht 35.000 Euro und mehr.

In der Klasse über 15,40 m Länge kann allein das große Multifunktionsdisplay 5.000 bis 6.000 Euro kosten. Diese müssen u. a. auch bei Sonnenlicht gut lesbar und wassergeschützt sein.

Innerhalb der Sicherheitstechnik gibt es Seenotbojen, die auf das Schiff melden, wenn eine Person über Bord gegangen ist. Dies muss von der Besatzung schnell bemerkt werden, da die Reichweite dieser Systeme nicht sehr groß ist.

Aufgrund der Größe und damit verbundenen Unübersichtlichkeit werden Kameras eingesetzt, die z. B. beim An- und Ablegen die Sicht und das manövrieren erleichtern. Diese Kamerabilder werden ebenfalls auf den Multifunktionsdisplays eingeblendet.

Die Vernetzung über ein Bussystem erleichtert einmal die Montage und Installation, zum zweiten ermöglicht sie einen kompletten Datenaustausch zwischen allen Geräten.

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Aktuelle Produkte

Kombi-Anzeigen
	Mehrere Anzeigen vernetzbar
	Touch-Screen
	Multifunktionsanzeige
	Spezialfunktionen

Diese Geräte verfügen zusätzlich zur Touchscreen-Funktion über Tasten, um auch eine Bedienung unter erschwerten Bedingungen (kalte Finger, Handschuhe, Seegang usw.) zu ermöglichen. Sie sind wassergeschützt, temperaturunempfindlich und auch bei Sonnenlicht gut ablesbar. Verschiedenen Funktionen wie Radar, Fischfinder usw. können je nach individueller Einstellung durch den Nutzer parallel angezeigt werden.

Alle Geräte und Instrumente sind vernetzbar, sowohl über das zuvor erwähnte Bussystem als auch über Ethernet. So können z. B. auch mehrere Displays zusammengeschaltet werden.

Kombianzeigen können verschiedene Spezialfunktionen anzeigen. Diese Abbildung zeigt u. a. einen Side-Scan (linker Teil des Displays):

Das Side-Scan Sonar ermöglicht die Untersuchung des Meeresbodens und die Erkennung von Objekten auf diesem. Das Sonargerät sendet in einem breiten Streuwinkel Impulse auf den Meeresboden. So können Objekte auf dem Meeresboden geortet werden, die z. B. bei trübem Wasser nicht sichtbar sind.

Diese Technik kann als vorausschauendes Echolot genutzt werden. Allerdings kann damit max. das 5-fache der Wassertiefe nach vorne geortet werden, also bei 3 m Wassertiefe max. 15 m in Fahrtrichtung. Zum rechtzeitigen Erkennen von Unterwasserhindernissen wie z. B. Felsen ist die Technik daher nur bedingt geeignet, vor allem, wenn mit hoher Geschwindigkeit gefahren wird. Zudem erfordert die Interpretation des Bildes eine gewisse Erfahrung.

Diese Techniken sind z. T. für die Sportschifffahrt Nischenprodukte, sie bringen aber einen hohen Umsatz und werden von finanziell gut gestellten Eignern zunehmend gekauft und eingebaut.

Kleine PLBs

Im Bereich Sicherheit gibt es baulich sehr kleine PLBs (Personal Locator Beacons). Diese Geräte werden auf eine bestimmte Person zugelassen. Geht diese Person z. B. über Bord, aktiviert sie das PLB, dieses sendet dann einen Alarm über Satellit. Es kann daher weltweit eingesetzt werden. Die Position des Verunglückten wird per GPS ermittelt und mit übertragen. Diese Geräte verursachen nur geringe Kosten, sind wartungsarm und werden nicht nur auf See genutzt, sondern z. B. auch von Bergsteigern oder Fliegern.

AIS-SART

AIS (Automatic Identification System) ist für die Berufsschifffahrt verpflichtend, für die Sportschifffahrt optional.

AIS-SART (Automatic Identification System – Search and Rescue Radar Transponder): Hier wird das Signal, dass bei Hilferuf ausgesendet wird, von Radargeräten aufgenommen und dargestellt. Jedes Wasserfahrzeug, das über ein Radargerät verfügt, sieht dieses Signal mit einer bestimmten Kennung. Damit ist eine große Erreichbarkeit der Alarmsignale gewährleistet.

Das Gerät wird erst im Notfall eingesetzt und wird dann z. B. in die Rettungsinsel mitgenommen.

Satellitentelefone

Abschließend sollen noch die Satellitentelefone erwähnt werden, diese werden immer kleiner und leistungsfähiger.

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