unitățile mecanice de auto-direcție sunt fabricate de un număr de producători, dar majoritatea sistemelor produse astăzi împărtășesc același principiu (cârma servo pendulum, vezi mai jos).pe lângă cerința lor de energie electrică, multe crucișătoare pe distanțe lungi observă că mașinile electronice de auto-direcție sunt complexe și este puțin probabil să fie reparabile fără piese de schimb în zone îndepărtate. În schimb, angrenajul cu palete oferă cel puțin posibilitatea unei reparații improvizate pe mare și poate fi de obicei reconstruit pe uscat folosind piese nespecifice (uneori piese sanitare) de către un sudor local sau machinist.To minimizați pierderea de viteză de către mecanismul de direcție automată este esențial ca velele navei să fie echilibrate cu o sarcină redusă pe cârmă înainte de a încerca să se angajeze direcția automată. Cu pânzele sunt tăiate corect, echilibrul de forță al servo vâslei și al cârmei principale sau auxiliare este minimizat în acest fel, încât se obțin cele mai mici unghiuri de atac ale cârmei și servo vâslei spre debitul de apă. Cu toate acestea, unele experimentări și judecăți sunt de obicei necesare pentru a determina setările adecvate pentru un anumit vas și mecanism de direcție.O sursă populară de tehnologie contemporană windvane este Windvane auto-direcție manual. O contribuție deosebit de valoroasă a Cărții lui Morris este acoperirea varietății de aliaje utilizate în fabricarea angrenajelor cu palete. Morris recunoaște practica sa de a seta un cronometru de bucătărie timp de o jumătate de oră la un moment dat și de a dormi în timp ce dispozitivul de direcție windvane controlează cârma, chiar și în vânturi de cap de 25 până la 35 de noduri. Într-un interviu recent, el a spus că odată a ratat să fie lovit de un cargobot uriaș în timp ce dormea pe vela sa pe Marea Roșie. Morris subliniază: „un pilot automat nu ar fi făcut nicio diferență în acest caz. Dacă aș fi folosit un pilot automat electronic, acel cargobot ar fi fost încă acolo. Am ales să navighez două treimi din circumnavigația mea cu o singură mână și am acceptat riscurile care au venit odată cu această decizie. Cred că soarta a fost de partea mea.”
Trim-TabEdit
în fostele sisteme Servo Trim-Tab, mișcarea de pivotare a lamei servo în jurul axei sale verticale a fost efectuată de o filă servo trim tab, care totuși costă o anumită forță datorită faptului, că fila trim este deplasată în direcția opusă pentru a roti lama servo.Același lucru este valabil și pentru o filă de decupare, care este montată la o distanță mare în spatele cârmei navei, conectată la ea la capătul superior și inferior. Această construcție se numește „Rigg-ul lui Saye”. O altă versiune a direcției automate a paletelor de vânt pe bărcile cu vele este cunoscută sub numele de paleta axei verticale și, de obicei, din cauza puterii inferioare a forței de direcție în comparație cu dispozitivele Servo pendul, folosește o filă de decupare atârnată de cârmă pentru a controla cursul bărcii. Paleta se învârte în unghi drept față de sol și se poate bloca pe fila de decupare în orice poziție dorită, deoarece barca cade de pe vânt, paleta va fi rotită de vânt și va lua cu ea fila de decupare, ceea ce face ca cârma să se deplaseze în direcția opusă și astfel corectează cursul. În general, direcția automată ca aceasta, cu o filă de decupare poate fi utilizată numai pe bărci cu traversă (sau spate atârnat dublu enders) cârme, deoarece fila de decupare trebuie montată direct la și la pupa cârmei pentru a produce efectul dorit și, desigur, trebuie controlată chiar și pe măsură ce cârma se leagănă lateral. Acest lucru se realizează de obicei prin utilizarea unei bare cu fante în care conexiunea la ansamblul paletelor poate aluneca pe măsură ce cârma se rotește. Aceste sisteme de direcție auto sunt, în general, mai simple și, prin urmare, sunt mai ușor de setat și de reglat cursul, deoarece nu folosesc linii care controlează cârma, ci o controlează mai direct prin legături solide.Un dispozitiv înrudit a fost folosit pe unele mori de vânt, fantail, o mică moară de vânt montată în unghi drept față de pânzele principale, care transformă automat capacul greu și pânzele principale în vânt, (inventat în Anglia în 1745). (Când vântul este deja direct în paletele principale, fantailul rămâne în esență nemișcat.)
palete la cârma auxiliarăedit
doar câțiva producători au avut succes cu sisteme care operează o cârmă auxiliară direct de la windvane (sisteme non-servo: Windpilot Atlantik, Hydrovane); imaginea windvane prezentată folosește acest principiu cu paleta mare de țesături pe o axă verticală (se utilizează predominant palete eoliene cu o axă aproape orizontală).
servo pendulum rudderEdit
cea mai răspândită formă de auto-direcție, servo pendulul, a fost introdusă pentru a face față puterii necesare pentru a opera o cârmă mai mare și a fost un succesor al principiului servo trim tab (introdus de Herbert „Blondie” Hasler). Comun pentru toate sistemele servo pendul cârmei (vâslă, lamă) este faptul, că viteza bărcii prin apă este utilizată pentru a amplifica forța mică care vine de la paleta vântului pentru a putea roti cârma. Lama servo poate fi rotită în axa sa verticală și este atârnată ca un pendul. Când este rotit în jurul axei sale verticale, fluxul de apă inițiază o forță laterală pe zona lamei, iar mișcarea puternică de leagăn în lateral este utilizată pentru a acționa asupra unei cârme (cârma navei sau cârma auxiliară fiind integrată în sistem).O placă verticală îngustă, paleta de vânt, este montată pe o axă aproape orizontală purtător care este el însuși rotit în jurul axei sale verticale, astfel încât, cu barca care călătorește în direcția dorită, paleta este verticală și marginea vântului. Paleta de vânt este echilibrată de o greutate mică sub pivot, dar dacă barca se întoarce astfel încât placa să nu mai fie marginea vântului, va fi suflată într-o parte pe măsură ce suprafața suplimentară este dezvăluită. Această mișcare este transmisă printr – o serie de legături către o lamă (sau vâslă) din apă, astfel încât vâsla să fie rotită în jurul axei sale verticale, când paleta vântului se rotește de la neutru position.As lama descrisă mai sus se întoarce, presiunea apei care se deplasează pe lângă ea o face să se balanseze lateral pe capătul unei tije pivotate. O zonă imersată de 0.1 m2 la lungimea manetei de 1 m la o viteză a bărcii de 2,5 m/s (aproximativ 5 noduri) și un unghi de atac de 5 Olt generează deja un moment de 180 n Olt m, când vâsla are profil NACA0012. Forța de direcție a servo vâslei este transmisă cârmei principale care implică de obicei un aranjament de două linii și patru sau mai multe role pentru a ghida cablurile de direcție către cârmă sau volan.
dispozitivele moderne de auto-direcție cu servodirecție cu transmisie optimizată și mecanică cu frecare redusă sunt din ce în ce mai utilizate pentru navigația de zi și croazieră; anterior fiind utilizat în principal pentru pasajele oceanice pe distanțe lungi. Capacitățile sporite de vânt reduse ale dispozitivelor optimizate și moderne permit direcția în direcția vântului până la 1,3 m/s vânt aparent și 1,5 kn de viteză a bărcii – proprietăți care fac ca un dispozitiv electronic de direcție să fie aproape redundant și să permită traversarea doldrums sub auto-direcție cu palete de vânt. Un număr din ce în ce mai mare de marinari de regate pe distanțe lungi folosesc auto-direcție cu palete de vânt din cauza faptului, că pânzele sunt întotdeauna păstrate în unghi optim față de vânt și, prin urmare, viteza bărcii este menținută la maximul posibil.
descrierea matematică a servo-Direcției orizontale windvane acoperă relația unei erori de curs cu un unghi al cârmei la starea de echilibru pentru a corecta eroarea de curs. Dinamica este descrisă prin ecuații de cuplare a forței și impulsului. În principal, sunt utilizate trei principii diferite de transmisie mecanică: articulația Murray slide-block, angrenajul Conic de 90 de centimetrii, Arborele Z, care datorită geometriei lor au modificări diferite ale forței de direcție prin schimbarea erorii cursului.
servo pendul cu cârma auxiliarădit
în cazurile în care un mecanism de auto-direcție servo pendul pur nu este utilizabil (angrenaj hidraulic al cârmei, forță foarte mare necesară pentru a roti cârma), se utilizează sisteme auxiliare ale cârmei. Acestea constau dintr-o cârmă servodirecțională cuplată direct la o cârmă auxiliară care face parte din sistemul de auto-direcție. Cârma principală în acest caz este utilizată pentru a „tăia” felul principal, iar mecanismul de direcție automată se orientează „în jurul” acelui fel principal în funcție de schimbările vântului aparent.
Sheet to tillerEdit
în afară de auto-direcția mecanică răspândită printr-o paletă de vânt cuplată mecanic la cârmă sau la o cârmă servo pendul, există un principiu mecanic de auto-direcție numit „sheet-to-tiller”. Rollo Gebhard a traversat Atlanticul în Solveig-ul său lung de 5,6 m folosind o astfel de metodă. Auto-direcția foaie-timonieră constă dintr-o conexiune între timonul încărcat cu arc și o foaie folosind forța vântului din pânză pentru a conduce barca.
