Mechanische Selbstlenkeinheiten werden von einer Reihe von Herstellern hergestellt, aber die meisten heute produzierten Systeme haben das gleiche Prinzip (Servo-Pendelruder, siehe unten).Neben ihrem Bedarf an elektrischer Energie stellen viele Langstreckenkreuzer fest, dass elektronische Selbstlenkmaschinen komplex sind und in abgelegenen Gebieten wahrscheinlich nicht ohne Ersatzteile repariert werden können. Im Gegensatz dazu bietet das Flügelrad zumindest die Möglichkeit einer improvisierten Reparatur auf See und kann normalerweise an Land mit unspezifischen Teilen (manchmal Klempnerteilen) von einem örtlichen Schweißer oder machinist.To minimieren Sie den Geschwindigkeitsverlust durch das Selbstlenkgetriebe Es ist wichtig, dass die Segel des Schiffes mit wenig Last auf dem Ruder ausbalanciert sind, bevor versucht wird, die Selbstlenkung einzuschalten. Bei korrekt getrimmten Segeln wird das Kräfteverhältnis von Servoruder und Haupt- bzw. Hilfsruder so minimiert, dass die niedrigsten Anstellwinkel von Ruder und Servoruder zum Wasserstrom hin erreicht werden. In der Regel sind jedoch einige Experimente und Beurteilungen erforderlich, um die richtigen Einstellungen für ein bestimmtes Schiff und einen bestimmten Lenkmechanismus zu bestimmen.Eine beliebte Quelle für zeitgenössische Windvane-Technologie ist das Windvane Self-Steering Handbook. Ein besonders wertvoller Beitrag von Morris ‚Buch ist seine Berichterstattung über die Vielfalt der Legierungen, die bei der Herstellung von Schaufelgetrieben verwendet werden. Morris gibt zu, dass er es gewohnt ist, einen Küchentimer jeweils für eine halbe Stunde einzustellen und zu schlafen, während die Windfahnensteuerung das Ruder steuert, selbst bei Gegenwind von 25 zu 35 Knoten. In einem kürzlichen Interview, Er sagte, er habe es einmal knapp verpasst, von einem riesigen Frachter getroffen zu werden, während er auf seinem Segel im Roten Meer schlief. Morris betont: „Ein Autopilot hätte in diesem Fall keinen Unterschied gemacht. Wenn ich einen elektronischen Autopiloten benutzt hätte, wäre dieser Frachter immer noch da gewesen. Ich habe mich entschieden, zwei Drittel meiner Weltumsegelung mit einer Hand zu segeln, und ich habe die Risiken akzeptiert, die mit dieser Entscheidung einhergingen. Das Schicksal war wohl auf meiner Seite.“
Trim-TabEdit
Bei früheren Trim-Tab-Servosystemen wurde die Schwenkbewegung des Servomessers um seine vertikale Achse durch eine Trimm-Tab-Servolasche ausgeführt, die jedoch aufgrund der Tatsache, dass die Trimmlasche in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, um das Servomesser zu drehen, etwas Kraft kostet.Gleiches gilt für eine Trimmlasche, die in großem Abstand hinter dem Schiffsruder montiert und an ihrem oberen und unteren Ende mit diesem verbunden ist. Diese Konstruktion wird „The Saye’s Rigg“ genannt. Eine andere Version der Windfahne Selbstlenkung auf Segelbooten ist bekannt als die vertikale Achse Schaufel und in der Regel, wegen der minderwertigen Lenkkraftleistung im Vergleich zu Servo Pendelvorrichtungen verwendet es eine Trimmlasche, die am Ruder aufgehängt ist, um den Kurs des Bootes zu steuern. Die Schaufel dreht sich im rechten Winkel zum Boden und kann in jeder gewünschten Position an der Trimmlasche arretieren, Wenn das Boot vom Wind fällt, wird die Schaufel vom Wind gedreht und nimmt die Trimmlasche mit, was wiederum bewirkt, dass sich das Ruder in die entgegengesetzte Richtung bewegt und somit den Kurs korrigiert. Im Allgemeinen kann eine solche Selbstlenkung mit einer Trimmlasche nur bei Booten mit Heckrudern (oder achtern aufgehängten Doppelendern) verwendet werden, da die Trimmlasche direkt am und hinter dem Ruder montiert werden muss, um den gewünschten Effekt zu erzielen, und natürlich muss gesteuert werden, auch wenn das Ruder hin und her schwingt. Dies wird typischerweise durch die Verwendung einer geschlitzten Stange erreicht, in der die Verbindung mit der Flügelanordnung gleiten kann, wenn sich das Ruder dreht. Diese Selbstlenksysteme sind im Allgemeinen einfacher und daher einfacher einzustellen und einzustellen, da sie keine Linien verwenden, die das Ruder steuern, sondern es direkter durch feste Verbindungen steuern.Ein verwandtes Gerät wurde bei einigen Windmühlen verwendet, dem Fantail, einer kleinen Windmühle, die im rechten Winkel zu den Hauptsegeln montiert ist und die schwere Kappe und die Hauptsegel automatisch in den Wind dreht (1745 in England erfunden). (Wenn der Wind bereits direkt in die Hauptschaufeln eindringt, bleibt der Fantail im Wesentlichen bewegungslos.)
Flügel zu Hilfsruderbearbeiten
Nur wenige Hersteller sind mit Systemen erfolgreich, die ein Hilfsruder direkt von der Windfahne aus bedienen (Nicht-Servosysteme: Windpilot Atlantik, Hydrovane); das gezeigte Bild der Windfahne verwendet dieses Prinzip mit der großen Stofffahne auf einer vertikalen Achse (es werden überwiegend Windschaufeln mit nahezu horizontaler Achse verwendet).
Servo-Pendelruderbearbeiten
Die am weitesten verbreitete Form der Selbstlenkung, das Servopendel, wurde eingeführt, um die für den Betrieb eines größeren Ruders erforderliche Leistung zu bewältigen, und war ein Nachfolger des Servo-Trimmklappenprinzips (eingeführt von Herbert „Blondie“ Hasler). Allen Servopendel-Rudersystemen (Ruder, Blatt) gemeinsam ist die Tatsache, dass die Geschwindigkeit des Bootes durch das Wasser genutzt wird, um die von der Windfahne kommende kleine Kraft zu verstärken, um das Ruder drehen zu können. Das Servoblatt kann in seiner vertikalen Achse gedreht werden und wird wie ein Pendel aufgehängt. Wenn es um seine vertikale Achse gedreht wird, initiiert der Wasserstrom eine seitliche Kraft auf den Schaufelbereich, und die kraftvolle Schwenkbewegung zur Seite wird verwendet, um auf ein Ruder einzuwirken (Schiffsruder oder Hilfsruder sind in das System integriert).Ein schmales aufrechtes Brett, die Windfahne, ist auf einem nahezu horizontalen Achsträger montiert, der selbst um seine vertikale Achse gedreht wird, so dass die Schaufel bei in die gewünschte Richtung fahrendem Boot vertikal und kantenförmig zum Wind steht. Die Windfahne wird durch ein kleines Gewicht unterhalb des Drehpunkts ausgeglichen, aber wenn sich das Boot so dreht, dass das Brett nicht mehr am Wind anliegt, wird es zur Seite geblasen, wenn die zusätzliche Oberfläche freigelegt wird. Diese Bewegung wird durch eine Reihe von Verbindungen zu einem Blatt (oder Ruder) im Wasser übertragen, so dass das Ruder um seine vertikale Achse gedreht wird, wenn sich die Windfahne von ihrer Neutralen dreht position.As die oben beschriebene Klinge dreht sich, Der Druck des vorbeifließenden Wassers bewirkt, dass sie am Ende einer schwenkbaren Stange seitlich ausschwenkt. Ein eingetauchter Bereich von 0.1 m2 bei 1 m Hebellänge bei einer Bootsgeschwindigkeit von 2,5 m/s (ca.5 Knoten) und 5° Anstellwinkel erzeugt bereits ein Moment von 180 N⋅m, wenn das Ruder ein NACA0012-Profil aufweist. Die Lenkkraft des Servoruders wird auf das Hauptruder übertragen, wobei typischerweise zwei Leinen und vier oder mehr Rollen angeordnet sind, um die Lenkseile zum Ruder oder Lenkrad zu führen.
Moderne Servo-Pendel-Selbstlenker mit optimierter Übertragung und reibungsarmer Mechanik werden immer mehr für das Tagessegeln und Cruisen eingesetzt; früher hauptsächlich für Langstrecken-Ozeanpassagen. Die erhöhten Niedrigwindfähigkeiten optimierter, moderner Geräte ermöglichen eine Abwind-Lenkung bis zu 1,3 m / s Scheinwind und 1,5 kn Bootsgeschwindigkeit – Eigenschaften, die eine elektronische Lenkvorrichtung nahezu überflüssig machen und das Überqueren der Flaute unter Windfahnenselbstlenkung ermöglichen. Eine zunehmende Anzahl von Langstreckenregatta Segler verwenden Windfahne Selbstlenkung wegen der Tatsache, dass die Segel immer im optimalen Winkel zum Wind gehalten werden, und damit die Geschwindigkeit des Bootes auf dem möglichen Maximum gehalten wird.
Die mathematische Beschreibung der horizontalen Windfahnenservo-Selbstlenkung umfasst das Verhältnis eines Kursfehlers zu einem stationären Ruderwinkel, um den Kursfehler zu korrigieren. Die Dynamik wird durch Kraft- und Impulskopplungsgleichungen beschrieben. Im Wesentlichen sind drei verschiedene mechanische Übertragungsprinzipien im Einsatz: Murray-Gleitgelenk, 90°-Kegelradgetriebe, Z-Welle, die aufgrund ihrer Geometrie unterschiedliche Lenkkraftänderungen durch Kursfehleränderung aufweisen.
Servopendel mit Hilfsruderbearbeiten
In Fällen, in denen ein reines Servopendel-Selbstlenkgetriebe nicht verwendbar ist (hydraulisches Rudergetriebe, sehr große Kraft zum Drehen des Ruders erforderlich), werden Hilfsrudersysteme verwendet. Sie bestehen aus einem Servopendelruder, das direkt mit einem Hilfsruder gekoppelt ist, das Teil des Selbstlenksystems ist. Das Hauptruder wird in einem solchen Fall verwendet, um den Hauptgang zu „trimmen“, und das Selbstlenkgetriebe lenkt diesen Hauptgang entsprechend den Änderungen des scheinbaren Windes „um“.
Sheet to tillerEdit
Abgesehen von der weit verbreiteten mechanischen Selbstlenkung durch eine Windfahne, die mechanisch mit dem Ruder oder einem Servopendelruder gekoppelt ist, gibt es ein mechanisches Selbstlenkprinzip, das als „Sheet-to-Tiller“ bezeichnet wird. Rollo Gebhard überquerte in seiner 5,6 m langen Solveig mit einer solchen Methode den Atlantik. Die Selbstlenkung von Blatt zu Pinne besteht aus einer Verbindung zwischen der federbelasteten Pinne und einem Blatt, das die Windkraft im Segel nutzt, um das Boot zu lenken.
