Sont fabriquées par un certain nombre de fabricants, mais la plupart des systèmes produits aujourd’hui partagent le même principe (gouvernail à pendule servo, voir ci-dessous). Outre leur besoin en énergie électrique, de nombreux croiseurs longue distance observent que les machines d’autoguidage électronique sont complexes et peu susceptibles d’être réparables sans pièces de rechange dans les zones reculées. En revanche, l’engrenage à palettes offre au moins la possibilité d’une réparation improvisée en mer, et peut généralement être reconstruit sur terre en utilisant des pièces non spécifiques (parfois des pièces de plomberie) par un soudeur local ou machinist.To minimiser la perte de vitesse par l’appareil à gouverner il est essentiel d’équilibrer les voiles du navire avec peu de charge sur le gouvernail avant de tenter d’engager l’appareil à gouverner. Lorsque les voiles sont réglées correctement, le rapport de force de la rame servo et du gouvernail principal ou auxiliaire est minimisé de cette façon, ce qui permet d’atteindre les angles d’attaque les plus bas du gouvernail et de la rame servo par rapport au débit d’eau. Cependant, il faut généralement faire preuve d’expérimentation et de jugement pour déterminer les réglages appropriés pour un navire et un mécanisme de direction donnés.Une source populaire sur la technologie de pare-brise contemporaine est le Manuel d’autoguidage de pare-brise. Une contribution particulièrement précieuse du livre de Morris est sa couverture de la variété des alliages utilisés dans la fabrication d’engrenages à palettes. Morris admet avoir l’habitude de régler une minuterie de cuisine pendant une demi-heure à la fois et de dormir pendant que le dispositif de direction à girouette contrôle la barre, même dans des vents contraires de 25 à 35 nœuds. Dans une récente interview, il a déclaré qu’il avait une fois manqué de peu d’être heurté par un énorme cargo alors qu’il dormait sur sa voile en remontant la mer Rouge. Morris souligne: « Un pilote automatique n’aurait fait aucune différence dans ce cas. Si j’avais utilisé un pilote automatique électronique, ce cargo serait toujours là. J’ai fait le choix de parcourir les deux tiers de ma circumnavigation en solitaire, et j’ai accepté les risques liés à cette décision. Je suppose que le destin était de mon côté. »
Trim-TabEdit
Dans les anciens systèmes d’asservissement Trim-Tab, le mouvement de pivotement de la lame d’asservissement autour de son axe vertical a été effectué par une languette d’asservissement trim-tab, ce qui coûte cependant une certaine force du fait que la languette d’asservissement est déplacée dans le sens opposé pour faire tourner la lame d’asservissement.Il en va de même pour une languette de garniture, qui est montée à grande distance derrière le gouvernail du navire, reliée à celui-ci à ses extrémités supérieure et inférieure. Cette construction s’appelle « Le Rigg de Saye ». Une autre version de la girouette autoguidante sur les voiliers est connue sous le nom de girouette à axe vertical et, généralement, en raison de la force de direction inférieure par rapport aux dispositifs à pendule servo, elle utilise une languette de garniture suspendue au gouvernail pour contrôler le cap du bateau. La palette tourne à angle droit par rapport au sol et peut se verrouiller sur la languette de coupe dans n’importe quelle position souhaitée, lorsque le bateau tombe du vent, la palette sera tournée par le vent et emportera la languette de coupe avec elle, ce qui fait bouger le gouvernail dans la direction opposée et corrige ainsi le cap. Généralement, l’autoguidage comme celui-ci, avec une languette de réglage, ne peut être utilisé que sur les bateaux équipés de gouvernails à tableau arrière (ou à double enders suspendus à l’arrière), car la languette de réglage doit être montée directement sur et à l’arrière du gouvernail pour produire l’effet souhaité, et doit bien sûr être contrôlée même lorsque le gouvernail oscille d’un côté à l’autre. Ceci est généralement accompli en utilisant une barre à fente dans laquelle la connexion à l’ensemble d’aube peut coulisser lorsque le gouvernail tourne. Ces systèmes d’autoguidage sont généralement plus simples et sont donc plus faciles à régler et à ajuster car ils n’utilisent pas de lignes contrôlant le gouvernail mais le contrôlent plus directement grâce à des liaisons solides.Un dispositif connexe a été utilisé sur certains moulins à vent, le fantail, un petit moulin à vent monté à angle droit par rapport aux voiles principales qui fait automatiquement tourner le chapeau lourd et les voiles principales dans le vent, (inventé en Angleterre en 1745). (Lorsque le vent est déjà directement dans les aubes principales, le fantail reste essentiellement immobile.)
Girouette à gouvernail auxiliaire
Seuls quelques fabricants ont réussi avec des systèmes qui actionnent un gouvernail auxiliaire directement à partir de la girouette (Systèmes non servo: Windpilot Atlantik, Hydrovane); la photo de la girouette illustrée utilise ce principe avec la grande girouette en tissu sur un axe vertical (l’utilisation de girouettes à axe presque horizontal est principalement utilisée).
Gouvernail à pendulemodifier
La forme la plus répandue d’autoguidage, le pendule à servocommande, a été introduite pour faire face à la puissance requise pour faire fonctionner un gouvernail plus grand et a succédé au principe de la languette de réglage des servocommandes (introduit par Herbert « Blondie » Hasler). Le point commun à tous les systèmes de gouvernail à pendule servo (rame, pale) est le fait que la vitesse du bateau dans l’eau est utilisée pour amplifier la petite force provenant de la girouette afin de pouvoir tourner le gouvernail. La lame d’asservissement peut être tournée dans son axe vertical et est suspendue comme un pendule. Lorsqu’il est tourné autour de son axe vertical, le flux d’eau déclenche une force latérale sur la zone de la pale, et le mouvement de balancement puissant sur le côté est utilisé pour agir sur un gouvernail (le gouvernail du navire ou le gouvernail auxiliaire étant intégré dans le système).Une planche verticale étroite, la girouette, est montée sur un support d’axe presque horizontal qui est lui-même tourné autour de son axe vertical de sorte que, lorsque le bateau se déplace dans la direction souhaitée, la girouette soit verticale et en bordure du vent. La girouette est équilibrée par un petit poids sous le pivot, mais si le bateau tourne de sorte que la planche ne soit plus au bord du vent, elle sera renversée d’un côté à mesure que la surface supplémentaire sera révélée. Ce mouvement est transmis par une série de liaisons à une pale (ou rame) dans l’eau, de sorte que la rame est tournée autour de son axe vertical, lorsque la girouette tourne à partir de son point neutre position.As la pale décrite ci-dessus tourne, la pression de l’eau qui la dépasse la fait basculer latéralement sur l’extrémité d’une tige pivotée. Une zone immergée de 0.1 m2 à 1 m de longueur de levier à une vitesse de bateau de 2,5 m/s (environ 5 nœuds) et un angle d’attaque de 5° génère déjà un moment de 180 N⋅m, lorsque la rame a un profil NACA0012. La force de direction de la rame d’asservissement est transmise au gouvernail principal impliquant généralement un agencement de deux lignes et de quatre rouleaux ou plus pour guider les câbles de direction vers la barre ou le volant.
Les dispositifs d’autodirection à servo-pendule modernes avec transmission optimisée et mécanique à faible frottement sont de plus en plus utilisés pour la navigation de jour et la croisière; auparavant utilisés principalement pour les passages océaniques de longue distance. Les capacités de vent faible accrues des dispositifs modernes et optimisés permettent une direction sous le vent jusqu’à 1,3 m / s de vent apparent et 1,5 kn de vitesse du bateau – des propriétés qui rendent un dispositif de direction électronique presque redondant et permettent de traverser le marasme sous l’autoguidage des girouettes. Un nombre croissant de marins de régates de longue distance utilisent l’autoguidage par girouette du fait que les voiles sont toujours maintenues dans un angle optimal par rapport au vent, et donc la vitesse du bateau est maintenue au maximum possible.
La description mathématique de l’autoguidage du servovanne horizontal couvre la relation entre une erreur de cap et un angle de gouvernail en régime permanent pour corriger l’erreur de cap. La dynamique est décrite par des équations de couplage de force et de moment. Principalement trois principes de transmission mécanique différents sont utilisés: joint coulissant Murray, engrenage conique à 90 °, arbre en Z, qui, en raison de leur géométrie, ont des changements de force de direction différents par changement d’erreur de trajectoire.
Servo-pendule avec gouvernail auxiliaire
Dans les cas où un servo-pendule à direction automatique pur n’est pas utilisable (gouvernail hydraulique, très grande force nécessaire pour faire tourner le gouvernail), des systèmes de gouvernail auxiliaires sont utilisés. Ils se composent d’un gouvernail à pendule servo couplé directement à un gouvernail auxiliaire qui fait partie du système d’autoguidage. Dans ce cas, le gouvernail principal sert à « couper » le plat principal et l’appareil à direction automatique dirige « autour » de ce plat principal en fonction des changements du vent apparent.
Feuille à tillerEdit
Outre l’autoguidage mécanique répandu grâce à une girouette couplée mécaniquement au gouvernail ou à un gouvernail à pendule servo, il existe un principe d’autoguidage mécanique appelé « feuille à barre ». Rollo Gebhard a traversé l’Atlantique dans sa Solveig de 5,6 m de long en utilisant une telle méthode. L’autodirecteur feuille-barre consiste en une connexion entre la barre à ressort et une feuille utilisant la force du vent dans la voile pour diriger le bateau.
