Warum die Schiffe nicht fahren und was man dagegen tun kann

Für alles, was nicht wirklich ein Hauptthema hat, also auch allgemein Lob & Tadel
SMF

Beitrag von SMF » Donnerstag 21. September 2006, 18:31

...den anderen Thread habe ich noch gar nicht gefunden - danke
für den Hinweis...
Je nachdem, was in der Praxis besser währe, könnte auch
der eigentliche Antrieb über den Plexiglasprop. erfolgen,
während die sichtbare eigentliche Schiffsschraube die Arbeit des
Grimm'schen Leitrades übernimmt.

MfG Dirk, der sich bei allen für die sachl. Diskusion bedankt -
ist im WWW leider nicht immer möglich... :(

Gast

Beitrag von Gast » Montag 2. Oktober 2006, 23:50

Das Prinzip mit dem Gegenläufer ist nichts neues und bei Sportbooten und Yachten oft Standard. Die haben oft einen sogenannten Duoprop-Antrieb. Dadurch gibt es keine Radwirkung wie bei einer normalen Antrieb. Einfach mal googlen unter Volvo Penta Duoprop...

Gruß, Kay

Benutzeravatar
Peter Müller
Forumane
Beiträge: 4291
Registriert: Dienstag 25. Januar 2005, 12:43

Beitrag von Peter Müller » Dienstag 3. Oktober 2006, 01:23

Die Schiffe fahren doch!

Und wenn ich das richtig beobachtet habe, tuen sie dass trotz ungünstigem Ausblick des Fern-Steuermannes (weil sehr flacher Betrachtungswinkel, da kann man so genau nicht sagen, wie weit z.B. das Schiff noch von der Kaimauer entfernt ist) mit relativ wenig Steuerbefehlen sogar ganz passabel. Diesen Teil des Systemes "Schiffssteuerung" würde ich mal als fertig bezeichnen.

Bild

Es fehlt die Ortung und die automatische Umsetzung in Steuerbefehle.

Aber so lange wie der provisorische Arbeitsplatz für die manuelle Schiffssteuerung besteht und nicht in einen abgelegenen Steuerstand mit lediglich aus dem Ausstellungsraum übertragenem Kamerablick gewandelt wird, erwarte ich feste eine baldige Fertigstellung des vollständigen Systemes.


PS.: wenn man sich mal die Logbucheinträge auf der Cap San Diego anschaut, die dort auf der Brücke ausliegen, begreift man erst, das eine Schiffssteuerung nichts mit Auto- oder Bootfahren zu tun hat. Jedes jemals gegebene Kommando, jede Veränderung der Schraubendrehzahl, alles ist dort schriftlich vermerkt.

Und jedes gegebene Kommando ging durch viele Münder, ehe es zur Ausführung kam. Da kann man nicht jetzt so und gleich so entscheiden. Da muss man sich fünfmal überlegen, ob die Schiffsschraube demnächst 32 oder 48 Umdrehungen pro Minute machen soll. Das ist nicht vergleichbar mit den hau-ruck-Anlegemanövern der Hafenrundfahrtsschiffe an den Landungsbrücken. :wink:

Ich finde, das majestätische der Schiffesbewegungen auch im Skandinavienbauabschnitt im Miniatur Wunderland rührt von dieser "Geduldigkeit" her.

Man merkt übrigens, wenn der Schiffssteuerer seine Gelassenheit verloren hat und mal so "richtig Gas gibt". Dann ist nämlich die ganze Majestätik hin.

Ich habe in meiner Beschreibung bewußt moderne Antriebskonzepte weggelassen: da geht der Steuermann zur passenden Flanke seiner Brücke und dreht das Schiff mit einem Joystick und viel Motorleistung notfalls einfach auf der Stelle. Aber mit solchen Manövern baut sich kein "Flair" auf.
Zuletzt geändert von Peter Müller am Montag 23. April 2007, 20:29, insgesamt 2-mal geändert.
Grüße, Peter

Bei campact.de per E-Mail abstimmen: 49-Euro-Ticket retten! ... das haben Stand 25.08.2023 um 20:45 Uhr schon 115.000 Menschen getan.

Und Aktionen bei campact.de wirken, siehe Wikipedia, da wird darüber berichtet.

Benutzeravatar
genius
Forumane
Beiträge: 712
Registriert: Dienstag 27. September 2005, 17:11
Wohnort: Wien

Beitrag von genius » Dienstag 3. Oktober 2006, 01:24

der_lichtmann hat geschrieben: Einfach mal googlen unter Volvo Penta Duoprop...Gruß, Kay
oder das zweite Posting über Deinem lesen. Da war schon ein Link zu einem V. P. Duoprop.

genius

__________
warum in die Ferne schweifen, wenn das Gute liegt so nah...

Benutzeravatar
Peter Müller
Forumane
Beiträge: 4291
Registriert: Dienstag 25. Januar 2005, 12:43

Beitrag von Peter Müller » Montag 23. Oktober 2006, 23:05

Ich spinne hier jetzt einfach ein bischen weiter. Ich weiß, dass es ein sensibles Thema ist und das vom Miniatur Wunderland aus bis zu einer möglichen Patentierung keine detailierten Informationen/Kommentare kommen werden. Aber ganz vielleicht ist ja doch eine Idee oder ein neuer Ansatz dabei, der Verwendung finden kann.

Die Schiffe fahren, und zwar auf Sichtkontakt per Handfernbedienung. Und es macht mir Spaß, dem zuzuschauen. Und weil das alles sehr gemächlich von statten geht, bleibt dabei auch viel Zeit, sich Gedanken zu machen.

An der Decke sieht man die vielen Sender/Sensoren für die Schiffsortung, in einem Wochenbericht konnte man Installationen an Deck eines Schiffes erkennen, deren Sinn vermutlich im Zusammenhang mit der Schiffsortung stand. Außerdem wurde das Ziel formuliert, millimetergenaue Entfernungen messen zu können. Deshalb vermute ich, durch die Bestimmung von zwei (oder drei) Punkten sollen sich Position und Lage des Schiffes ermitteln lassen. Dieser Part funktioniert in der Praxis noch nicht durchgängig, weswegen der Automatikbetrieb noch nicht fertiggestellt wurde.

Ich frage mich, ob man nicht auch mit einer geringeren Genauigkeit auskommen könnte. Der Steuermann mit seiner Handfernbedienung kann von seinem Arbeitsplatz auf 10 Meter Entfernung bei flachem Blickwinkel auch nur auf schätzungsweise 20 cm genau die Position des Schiffes erkennen und es gelingen ihm dennoch passable Anlege-, Ablege und Wendemanöver.

Nicht jeder darf/kann die Schiffe steuern. Große Geduld (weil es so langsam geht und so wenige Kommandos so gezielt gegeben werden müssen) und ein bischen Erfahrung sind notwendig. Aber mit einer guten Strategie gelingt eben auch bei "schlechten Sichten" ein ordentliches Anlegemanöver.

Könnten die Schiffe (oder wenigstens eines versuchsweise) dem Steuermann ihren Kurs und ihre Geschwindigkeit mitteilen, ließe sich daraus eine "Halbautomatik" herleiten. Kreisel so groß wie Streichholzschachteln gibt es für RC-Hubschrauber. Daraus müsste sich ein "Kurskreisel" bauen lassen. Ich hoffe, es ist auch ein Log möglich, welches die Geschwindigkeit im Wasser misst. Optimal wegen der Steuerung auch über Strahlruder wäre nicht nur eine Geschwindigkeit sondern auch eine Richtung relativ zur Schiffslängsachse. Das Log müsste sich also wie ein Windpfeil unter dem Schiffsrumpf drehen und dabei die Wasserströmung messen.

Diese Daten werden zu einem abgelegenen Steuerstand übermittelt. Dort wird aus den Kurskreiselinformationen die Richtung der Schiffslängsachse bestimmt, in dem der gemessene Kreiselkurs bei jedem Anlegen mit der bekannten Ausrichtung der Kaimauer gerichtet wird und während der freien Fahrt mit dem scheinbaren Wandern von 12° pro Stunde (ca.-Wert für die geographische Breite von Hamburg, plus bekannte Gerätefehler) beaufschlagt wird. Für eine Fahrt von vielleicht 10 Minuten sollte das bis zum Ende ausreichend genau sein (ich hoffe, dieses unbekannte Problem bezüglich Kurskreisel besteht nicht mehr).

Außerdem wird mit den Strömungs- und Richtungsinformationen des Logs der zurückgelegte Weg bestimmt. Damit gäbe es für das Schiff ähnlich einem Trägheitsnavigationssystems beim Flugzeug eine Möglichkeit der Positionsberechnung zumindest für kurze Zeit ohne erneute Positionsbestimmung. Außerdem, so stelle ich mir das vor, könnte mit den gemessenen Werten ein Autopilot mit ähnlich wenigen Inputs wie der menschliche Steuermann das Schiff wenigstens ein gutes Stück entlang der Transitstrecke vom Hafenbecken zum Schattenhafen steuern.

Mit einer bekannten Richtung im Schiff lassen sich auch noch weitere Methoden der Ortung ausdenken. Vielleicht nicht auf den Millimeter genau, aber 20 cm Ungenauigkeit sollten für vollautomatischen Transit ausreichend sein und 5 cm vielleicht sogar für die Schleuse.

Auch wenn die ursprünglich angedachte Schiffsortung fertig gestellt ist, könnte dieses System bei der Steuerung gute Dienste leisten. Zumindest für die Richtung. In Flugzeugen wird bezüglich der Positionsbestimmung genau so zweigleisig gemessen: das Trägheitsnavigationssystem erkennt sofort jede kleine Lageveränderung und das Satellitennavigationssystem korrigiert gegen den allmählich größer werdenden Fehler. Kurze Phasen von Empfangsunterbrechungen beim Satellitensignal werden damit ausgeglichen.

Und wenn das alles schon längst so geplant ist, ist auch egal. ich wollte nur mal meine Gedanken kundtun.
Grüße, Peter

Bei campact.de per E-Mail abstimmen: 49-Euro-Ticket retten! ... das haben Stand 25.08.2023 um 20:45 Uhr schon 115.000 Menschen getan.

Und Aktionen bei campact.de wirken, siehe Wikipedia, da wird darüber berichtet.

Benutzeravatar
ssilk
Forumane
Beiträge: 1816
Registriert: Montag 23. Februar 2004, 21:59
Wohnort: Würzburg

Beitrag von ssilk » Dienstag 24. Oktober 2006, 11:54

Hm, für eine Navigationshilfe wäre so etwas sicherlich sinnvoll. Ich denke da gerade an eine Art "Autopilot". Da das fahren wie du schon erwähnt hast, sehr viel Geduld erfordert, wäre das eine Hilfe: Der Pilot (Schiffsführer) drückt einen Knopf an der Fernsteuerung und der bedeudet: Fahre diese Richtung und Geschwindigkeit, bis ich wieder den Knopf drücke.

Für die Navigation nahe am Ufer drückt er einen Knopf: Halte mit dem Bugstrahlruder diese Richtung, egal, wie ich hinten lenke.

Ich denke das wären echte Erleichterungen beim Steuern, die sogar so mancher Schiffsführer an einem Modellbausee vermisst.



Das Problem mit der vollautomatischen Steuerung der Schiffe löst das nicht.


Problem: Wo befindet sich das Schiff? Speziell: Wie weit ist es z. B. von der Kaimauer entfernt.

Ein Mensch kann das - sogar auf große Entfernung - durch seine Erfahrung ziemlich gut abschätzen. Sogar wenn er leicht kurzsichtig ist, kann ein Mensch auf 10 Meter Entfernung genau sagen (ich würde sagen je nach Entfernung vom Rand bis auf 0,5 cm genau), wie weit das Schiff sich vom Rand entfernt befindet.

Ein Computer hat die Möglichkeit dazu (noch) nicht.

Es nutzt daher auch nichts, wenn man weiß "Das Schiff ist mit dieser Geschwindigkeit in diese Richtung gefahren", wenn man nicht genau weiß, wo es vorher war. Also wenn die zugrundeliegende Messung bereits ungenau ist, dann addieren und multiplizieren sich die Fehler auf, die man bei einer Messung der Geschwindigkeit und Richtung erhält.

Was ich sagen will: Man muss schon ziemlich genau wissen, wo sich das Schiff befindet. Ansonsten ist dein Vorschlag eine Erweiterung des Systems, die unter Umständen eine schnellere Berechnung der Position ermöglicht oder auch noch Positionsberechnungen ermöglicht, wenn kurzzeitig kein Empfang verfügbar ist.


Was in dem Zusammenhang aber denke ich interessant sein könnte (und insofern gebe ich Peter völlig Recht mit der Idee): Auf dem offenen Wasser benötigt man eine viel niedrigere Genauigkeit als nahe am Rand.

So funktioniert auch die Navigation in der Wirklichkeit. Flugzeuge zum Beispiel bekommen einen Flugkorridor, der, je näher sie am Flughafen kommen um so enger wird. Vor der Landung beträgt er nur noch wenige Meter, in 10000 Meter Höhe haben die durchaus mal 1 Kilometer Platz (Keine Ahnung, ich bin da kein Experte, aber das liegt doch ziemlich auf der Hand, wenn man mal öfter geflogen ist und man sieht dass man nicht immer gleich fliegt).

Tja, und insofern könnte man also auch die Software programmieren, dass zum Beispiel viel mehr Rechenzeit für in Ufernähe befindliche Schiffe aufgewendet wird, als für Schiffe in "tiefen" Wasser. Weil dort ist es egal, wenn die mal 10 Zentimeter von der Linie abweichen, so lange der Korridor breit genug ist. Das würde auch bedeuten, dass der erlaubte Korridor sich womöglich dynamisch ändert, wenn zum Beispiel ein Schiff entgegenkommt.

Das bedeudet eben: Ist der Korridor breit, benötigt man weniger Messungen pro Sekunde. Ich würde sogar sagen, wesentlich weniger.

Die dazwischen liegende Strecke kann man aproximieren, weil ohne äußeren Einfluss wird das Schiff sich im Wesentlichen nicht anders bewegen, als die Strecke davor, die Trägheit macht das möglich.

Um mal konkrete Zahlen zu nennen: Wenn der "Korridor" in dem das Schiff sich befinden muss nur wenige Zentimeter breiter ist, als das Schiff (also zum Beispiel in der Schleuse oder am Hafen), dann sind sicherlich Messungen mindestens 1x pro Sekunde angesagt, wenn nicht sogar noch wesentlich öfter. Ist dagegen der Korridor zum Beispiel doppelt so breit wie das Schiff, und fährt das Schiff einfach nur geradeaus, dann ist eine Messung (und Korrektur) alle 5 Sekunden unter Umständen ausreichend.

Und die oben erwähnte "Autopilot-Funktion" wäre für so einen Fall auch sinnvoll, weil wenn sich die Richtung und Geschwindigkeit eines Schiffs nicht wesentlich ändert, dann fährt es doch ziemlich genau geradeaus.

Also Fazit: Ich finde die Idee wirklich sinnvoll. Nicht in der Form wie vorgeschlagen, sondern so, dass das Schiff eben eine Art "Autopilot" bekommt.

Benutzeravatar
Peter Müller
Forumane
Beiträge: 4291
Registriert: Dienstag 25. Januar 2005, 12:43

Beitrag von Peter Müller » Dienstag 24. Oktober 2006, 12:58

Hallo @ssilk,

ich bemühe dann mal eine Bild von den Besucherfotos:

Bild
Draufklicken zum Anschauen

Die beiden Schiffe sind schätzungsweise ein Drittel des steuerbaren Weges, ganz hinten am kaum sichtbaren Ende des Hafenbeckens sind die Kaimauern zum Anlegen. So ungefähr ist die verfügbare Aussicht für den Handfernsteuerungs-Bediener. Fünf Zentimeter Auflösung zur Seite vielleicht, aber nicht nach vorne oder hinten!

Die Strategie ist, leicht schräg und ganz langsam zu fahren, bis das Schiff physikalisch Kontakt mit der Kaimauer hat, und dann mit Hilfe der Magnete den Rumpf an die Mauer zu ziehen. Zumindest sah es so aus, müsste jetzt ein Steuermann (oder eine Steuerfrau, die gibt es ja auch) bestätigen.

Das sollte ein Autopilot bzw. Navigationsprogramm auch leisten können, wenn die Genauigkeit bei 20 cm liegt. Dann muss das ganz vorsichtige Annähern eben bei einer gerechneten Position von 21 cm Abstand beginnen und endet nach 1 bis 21 cm, je nachdem, wie zutreffend die Ortung war.

Technischer Overkill wäre vielleicht eine Abstandsmessung zur Kaimauer. Unser Nachbar parkt immer so, fällt mir nur gerade so ein. Damit könnte man noch ein bischen Dynamik in den Ablauf bringen. Automatische Landungen bei Flugzeugen finden übrigens auf ähnliche Art und Weise statt: dem für den Abfangbogen zu ungenauen Instrumentenlandesystem folgt der Autopilot bis in Bodennähe, danach werden die vertikalen Steuerkommandos durch Radarhöhenmessung erwirkt.

Im Reiseflug liegen die Ungenauigkeiten in der Luftfahrt übrigens erheblich höher! Der bis heute gängigen Navigation mit UKW-Drehfunkfeuern (sogenannten VOR's) wird eine Ungenauigkeit von 4.5° zugestanden, das sind bei 60 NM Entfernung zum Sender 8 km seitliche mögliche Ablage. Deshalb sind die "Luftstraßen" auch 10 NM breit. :wink:

Auf dem Transit vom Hafenbecken zum Schattenhafen würde ich keinen Gegenverkehr zulassen. Schiffe, die sich zu nahe kommen, ziehen sich durch den Bernoulli-Effekt an (oder Venturi? egal, auf jedenfall kracht es dann :?).
Grüße, Peter

Bei campact.de per E-Mail abstimmen: 49-Euro-Ticket retten! ... das haben Stand 25.08.2023 um 20:45 Uhr schon 115.000 Menschen getan.

Und Aktionen bei campact.de wirken, siehe Wikipedia, da wird darüber berichtet.

Benutzeravatar
Achim
in me­mo­ri­am
Beiträge: 2602
Registriert: Freitag 9. Januar 2004, 17:38

Beitrag von Achim » Dienstag 24. Oktober 2006, 13:58

Hallo Peter!

Spielt der Effekt auch eine Rolle beim Formationsflug von Flugzeugen?

off topic - ich weiß.

Achim
now butter by the fishes

Benutzeravatar
Peter Müller
Forumane
Beiträge: 4291
Registriert: Dienstag 25. Januar 2005, 12:43

Beitrag von Peter Müller » Dienstag 24. Oktober 2006, 14:01

Kaum nachweisbar. Bevor man angesogen wird, ist man längst durch die Wirbelschleppe auf den Rücken gedreht worden.
:devil:

Außerdem gibt es so große Platten links und rechts am Flugzeug, die für reichlich Abstand sorgen. Ich glaube, die nennt man Flügel. :wink:
Grüße, Peter

Bei campact.de per E-Mail abstimmen: 49-Euro-Ticket retten! ... das haben Stand 25.08.2023 um 20:45 Uhr schon 115.000 Menschen getan.

Und Aktionen bei campact.de wirken, siehe Wikipedia, da wird darüber berichtet.

Benutzeravatar
Achim
in me­mo­ri­am
Beiträge: 2602
Registriert: Freitag 9. Januar 2004, 17:38

Beitrag von Achim » Dienstag 24. Oktober 2006, 14:08

:roll: :oops: :evil: :twisted:

Achim
now butter by the fishes

Benutzeravatar
Gerrit Braun
Geschäftsleitung
Beiträge: 1517
Registriert: Sonntag 12. Januar 2003, 12:59
Wohnort: Hamburg

Beitrag von Gerrit Braun » Dienstag 24. Oktober 2006, 21:44

Peter, Deine Vorschläge klingen nicht uninteressant, wobei sie viel viel aufwendiger sind, als Du denkst.
Auch für ein optisch gutes Anlegemanöver eher ungeeignet.
Ich könnte mir die Überlegungen als Unterstützung für die Vollautomatik (aber erst, wenn ich sehe, dass wir nicht weiter kommen) oder als Zwischenschritt für eine Halbautomatik durchaus vorstellen.
Aber: die Halbautomatik sieht softwareseitig so aus, dass der Schiffsführer (Biocomputer = Mensch) die Schiffe über den PC steuert und somit mehrere gleichzeitig bedienen kann. Der Computer unterstützt ihn dabei, indem er ihm die Fahrt des Schiffes (bei gleichbleibenden Stellwerten) für die nächsten 30-90 Sekunden (je nach Geschw.) in die Karte einzeichnet (simuliert), so kann er das Schiff in eine Fahrt bringen, wo er es einige Sekunden in Ruhe lassen und sich um ein anderes kümmern kann.
@Ssilk: Des mit den unterschiedlichen Genauigkeiten in Abhängigkeit des zu fahrenden Manövers ist tatsächlich zwingend notwendig, um auch nur annähernd dem Rechner die Chance zu geben, die gewünschten Rechenaufgaben zu schaffen.
Das Hauptproblem bleibt weiterhin:

Die Ortungsgenauigkeit muß so hoch sein, damit die 3 Geschwindigkeiten (Geradeaus, seitlich und Drehung um den Schiffsmittelpunkt) zeitnah berechnet werden können. Filter oder Glättungen liefern da zu träge Ergebnisse, um saubere Anlegemanöver zu fahren und auch um auf die starken Strömungen in unserem Becken und die starken Winde (Bis umgerechnet 10 Bft) durch die Klimaanlage reagieren zu können. Peter, das dürfte auch ein Problem für Deine Strömungsmessungen sein.
Kurzes Beispiel:

Schiff steht auf XY Koordinate: X=1000 Y=1000 mm.
Aktuelle Geschwindigkeit zur Seite (in Y-Richtung): 4mm/s
Beim Anlegen, Kaimauer auf Y=1030 mm.
Entfernung zur Kaimauer: also mit 3cm gering => höchste Präzision und schnelles Reagieren notwendig.

Die nächste Ortung müßte nach einer Sekunde also liefern:
x=1000, y=1004 mm.
Nehmen wir an, das Ortungssystem ist aber "nur" auf +/- 3mm genau und die vorherige Ortung war um +3mm verfälscht.
Die jetzt kommende Ortung ist um -3mm verfälscht, dann:

x=1000, y=998 mm

Preisfrage: wie reagiert jetzt eine Steuerung, wenn sie keine Zeit zum Filtern oder Glätten hat (um es einfach darzustellen)?

Viele Grüße

Gerrit

Benutzeravatar
Peter Müller
Forumane
Beiträge: 4291
Registriert: Dienstag 25. Januar 2005, 12:43

Beitrag von Peter Müller » Dienstag 24. Oktober 2006, 22:18

Dann registriert die Steuerung (fälschlicher Weise) eine Bewegung von der Kaimauer weg, Kommando "mit mehr Kraft an die Kaimauer heran" stünde an. :?

Wenn ich mir jetzt weitere Gedanken dazu mache, gehe ich den Weg, den Du schon vor zwei Jahren gegangen bist. Ich überlege mir das nochmal mit den Gedanken. :wink:

Was ist bei den Flugzeugen eigentlich so anders, denn dort wird auch mit großen Ungenauigkeiten gearbeitet? Sie bewegen sich auf jeden Fall immer nur in eine Richtung, bleiben nicht stehen. Aber dafür in drei Dimensionen. Ist schon seltsam.

Ich weiß nur, das Blindflug (älteres Wort für Instrumentenflug) wirklich viel mit blind Fliegen zu tun hat. Allerdings mit sehr wohl kalkulierten Hindernisfreiheiten, dafür auch entsprechendem Platzbedarf.


Wenn man mit einem historisch-fliegerischem Ansatz an die Schiffssteuerung ginge, würde man schauen, wie genau mit bereits vorhandener Technik ein Schiff steuerbar wäre und würde danach das Hafenbecken konzipieren. Das Ergebnis wäre wahrscheinlich unansehnlich.


Aber das mit der Halbautomatik, dass hört sich schon spannend an!


Wind: Gibt dem Schiff eine Bewegungsrichtung anders als in der Schiffslängsachse und die Bewegung wird nicht durch Steuereingaben hervorgerufen. Aber sie sollte in Relation zum Wasser messbar sein.

Strömung: Wahrscheinlich hauptsächlich im Zusammenhang mit der Ebbe-Flut-Simulation. Die Strömung ist der Unterschied zwischen dem zurückgelegtem Weg relativ zum Wasser und der dann tatsächlichen Position. Sollte im Laufe der Zeit aus Erfahrungswerten je nach Tidestand vorhersagbar sein. Man sollte zumindest versuchen, mit einem entsprechenden Faktor in der Steuerung zu arbeiten. Dürfte am Anfang so zuverlässig sein wie eine Wochenwettervorhersage und gewinnt im Laufe der Zeit an Zuverlässigkeit.
Grüße, Peter

Bei campact.de per E-Mail abstimmen: 49-Euro-Ticket retten! ... das haben Stand 25.08.2023 um 20:45 Uhr schon 115.000 Menschen getan.

Und Aktionen bei campact.de wirken, siehe Wikipedia, da wird darüber berichtet.

Benutzeravatar
Peter Müller
Forumane
Beiträge: 4291
Registriert: Dienstag 25. Januar 2005, 12:43

Beitrag von Peter Müller » Dienstag 24. Oktober 2006, 23:38

Noch zwei kleine Geschichten zu Ortungen und Genauigkeiten:

Als die ersten GPS-Geräte in Flugzeugen aufkamen, wurde nur ein Satellit zur gleichen Zeit ausgelesen. Dass heißt, es gab nur alle 2 Sekunden eine Position, und die war relativ ungenau. Obwohl man sich nicht bewegte, wurde eine Geschwindigkeit gemessen. Manche Geräte gauckelten eine höhere Genauigkeit vor, in dem eine Anzeige unter einem Schwellenwert einfach unterdrückt wurde.


Zu Beginn meiner Fluglehrerlaufbahn, als es einmal recht stürmisch war, fragte mich ein Flugschüler, ob man mit einem Flugzeug auf der Stelle stehen bleiben könne. In der Theorie natürlich, in der Praxis aber noch nicht probiert. Also ab auf 5000 Fuß, wo ein Wind von 60 Knoten vorhergesagt war. Das Flugzeug kann sicher noch mit 50 Knoten fliegen (auch langsamer, aber dann muss man sich sehr konzentrieren), also eigentlich kein Problem. Die Flugzeugschnauze in den Wind und die Fahrt reduziert. Auf dem GPS geht die Geschwindigkeit über Grund allmählich zurück, wird einstellig. In meinem duseligen Kopf hatte ich jetzt echt erwartet, wenn das Flugzeug noch langsamer wird, müsse dort ein negativer Wert stehen :?.

So ein Quatsch, die vom GPS gemessene Geschwindigkeit ist natürlich immer positiv. Wenn man wissen will, ob man vorwärts oder rückwärts fliegt, muss man auf den Steuerkurs achten, der ändert sich um 180° bzw. zeigt wild in alle möglichen Richtungen, wenn man quasi auf der Stelle steht.

Ähnlich dürfte es sich mit den Schiffen verhalten, wenn sehr geringe Geschwindigkeiten anliegen.
Grüße, Peter

Bei campact.de per E-Mail abstimmen: 49-Euro-Ticket retten! ... das haben Stand 25.08.2023 um 20:45 Uhr schon 115.000 Menschen getan.

Und Aktionen bei campact.de wirken, siehe Wikipedia, da wird darüber berichtet.

Benutzeravatar
Gerrit Braun
Geschäftsleitung
Beiträge: 1517
Registriert: Sonntag 12. Januar 2003, 12:59
Wohnort: Hamburg

Beitrag von Gerrit Braun » Mittwoch 25. Oktober 2006, 01:43

Tja, und um Dein Flugzeug auf exakt 0 Km/h zu halten bedarf es einem genauen GPS, ansonsten wurdest Du ständig mit dem Gas korrigieren. Mal mehr, mal weniger geben. Bei mir wäre das Querstrahl nach links, Querstrahl nach rechts,...

Benutzeravatar
Peter Müller
Forumane
Beiträge: 4291
Registriert: Dienstag 25. Januar 2005, 12:43

Beitrag von Peter Müller » Mittwoch 25. Oktober 2006, 05:38

In der Tat dauerte der "Versuch" etwas länger, nachdem wir festgestellt hatten, wir können langsamer fliegen als der gerade herrschende Höhenwind. Es wurden zwei Ziele formuliert, auf der Stelle bleiben und mit maximaler möglicher Geschwindigkeit rückwärts fliegen. Aber die Regelung dazu sah anders aus, weil ein sofortiges Reagieren auf einen gerechneten Bewegungszustand, der wenige Sekunden in der Vergangenheit liegt (GPS-Position und Bewegungsrichtungsangaben), nicht angesagt ist.

Zunächst haben wir eine konstante Geschwindigkeit und einen konstanten Steuerkurs eingenommen. Obwohl die angezeigte Geschwindigkeit über Grund schwankte und der angezeigte Kurs nicht stetig war, konnte man eine Tendenz erkennen. Gegen diese Tendenz wurde mit einer neuen Geschwindigkeit und einem neuen Kurs korrigiert bis nach der vierten oder fünften Veränderung die Anzeige am GPS nicht mehr eindeutig in eine Richtung zeigte. Wir standen quasi auf der Stelle, wobei der Flugzeugbug in Richtung des herrschenden Windes zeigte.

Rückwärts fliegen war dann einfacher, es wurde auf die niedrigste sichere Geschwindigkeit reduziert und wir bewegten uns im Fahrradfahrertempo rückwärts. Was die Menschen am Boden denken, wenn sie ein Flugzeug über sich quasi stationär sehen, werde ich wohl nie erfahren. :wink:

Fazit: das mit Abstand genaueste Navigationsgerät an Bord des Flugzeuges ist dennoch nicht dazu geeignet, direkte Befehle zu Kurs und Geschwindigkeit zu generieren. Es kann damit immer nur ein Ergebnis gewertet werden. Die notwendigen minimalen Änderungen der Steuer-Parameter müssen Anhand sofortreagierender Anzeigen (hier Kurskreisel und Fahrtmesser) herbeigeführt werden. Dabei ist es ohne Bedeutung, ob Kurskreisel und Fahrtmesser absolut gesehen genau anzeigen, sie brauchen nur relativ gesehen genau anzeigen. Beispiel: der Kurskreisel steht auf 270°, obwohl das Flugzeug Kurs 250° steuert. Wind aus Nord-West, Kurs über Grund 240°, es sollen aber 237° sein! Also gehe ich halt auf 267°, was einem tatsächlichen Steuerkurs von 247° entspricht, und mein Kurs über Grund ändert sich auf die gewünschten 237°.

Übrigens: mit den Augen auf der Kurs-über-Grund-Anzeige am GPS eine Kurve zielgenau auszuführen ist nicht möglich, weil das GPS nicht den aktuellen Kurs anzeigt sondern den Kurs von vor ein paar Sekunden. Das geht immer nur über ein weiteres Instrument, am besten der Kurskreisel.
Zuletzt geändert von Peter Müller am Mittwoch 25. Oktober 2006, 21:50, insgesamt 2-mal geändert.
Grüße, Peter

Bei campact.de per E-Mail abstimmen: 49-Euro-Ticket retten! ... das haben Stand 25.08.2023 um 20:45 Uhr schon 115.000 Menschen getan.

Und Aktionen bei campact.de wirken, siehe Wikipedia, da wird darüber berichtet.

Benutzeravatar
genius
Forumane
Beiträge: 712
Registriert: Dienstag 27. September 2005, 17:11
Wohnort: Wien

Beitrag von genius » Mittwoch 25. Oktober 2006, 10:18

Das gleiche Ziel (stillstehen relativ zum Ufer) hatte ich beim diesjährigen Schiffskonvoi auf der Donau. Durch die Möglichkeit die Geschwindigkeit relativ zum Wasser zu regeln konnte ich die Zahl der Steuerbefehle gering halten - Eine gewisse Abdrift mußte ich dabei in Kauf nehmen und die Tendenz als wichtigsten Regelwert heranziehen. Nur war auch hier, wie bei Peter, die notwendige Genauigkeit nicht besonders hoch, nur rund 10 m, soviel Abstand zu den anderen im Strom wartenden Schiffen war möglich und sinnvoll um das Ganze nicht in Streß ausarten zu lassen.

In Häfen und in den Schleusen sah es da schon ganz anders aus: Die Kontrolle über die absolute Position war mit den begrenzten Manövriermöglichkeiten meines Schiffes undenkbar (Nur Vorwärts Lenken, Rückwärts keine Lenkwirkung). Mein Hauptaugenmerk lag auf Einhaltung der der richtigen Richtung meiner Drift - ich achtete (unterbewußt) darauf, daß die Richtung der Drift immer positiv in Zielrichtung war, egal wie langsam, seitliche Abdrift war in geringem Maß in beide Richtungen erlaubt, durfte aber dem Platzangebot entsprechend (auf 1 m genau) nicht zu groß werden und wurde bei erreichen der Grenze jeweils durch kontrolliertes Einsetzen von Drift in die Gegenrichtung aufgehoben. So brauchte ich für die Strecke von ca. 50 Metern im Behördenhafen Ybbs gute 5 Minunten - im Schnitt also 10 m in einer Minute, oder 6 Sekunden für 1 Meter. Dort waren gleichzeitig 10 Schiffe in Bewegung, die im Endeffekt innerhalb von 10 Minuten alle die gleiche Strecke gefahren und aneinander(!) festgemacht hatten. Und alle hatten konventionellen 1-Schrauben Antrieb und kein Bugstrahlruder.

Negative Geschwindigkeit führte auch bei mir zu einem "Datenchaos", das war ein Zustand den ich immer schnellstmöglich beheben mußte, durch Wiedererzeugen der positiven Drift in die richtige Richtung, oder eine komplette Kursänderung (um 180 Grad wenn es sein mußte) um wieder eine langsame positive Drift zulassen zu können. Die Einhaltung der Drift kontrollierte ich rein optisch (die Genauigkeit meines GPS hätte nicht gereicht) die "Taktung" variierte zwischen einigen Sekunden wenn es keine Hindernisse im Abstand von etwa 2m gab bis hin zu Zehntelsekunden wenn der Abstand zu Hindernissen darunter lag. Die Geschwindigkeit der Drift bestimmte ich anhand der Abstandsänderung zu markanten Punkten in einem bestimmten Zeitraum, je näher ich einem solchen Punkt kam, desto genauer konnte ich schätzen, und desto langsamer konnte meine positive Drift sein - Das endgültige Stoppen war davon jedenfalls noch deutlich unterscheidbar, ein gezielter Gasstoß (Zeitdauer und Drehzahl) Rückwärts nach Erfahrungswerten, Ungenauigkeit dabei mußte durch "Einfangen" der Mannschaft (schnelles Belegen der Poller und halten) ausgeglichen werden.

Soweit meine Denkwelt beim navigieren.

genius

Benutzeravatar
Peter Müller
Forumane
Beiträge: 4291
Registriert: Dienstag 25. Januar 2005, 12:43

Beitrag von Peter Müller » Mittwoch 25. Oktober 2006, 23:22

Ich habe nach Geschwindigkeitsmessungen an Modellbooten gegoogelt und folgenden Artikel im Internet gefunden: Geschwindigkeitsmesseinrichtung für ein Modellsegelboot, Seite 3. Ich habe keine Ahnung, wie brauchbar diese Methode bei den sehr niedrigen Geschwindigkeiten im Miniatur Wunderland wäre, aber irgendwie in die Richtung müsste es gehen, wenn eine solche Anzeige notwendig wird.

Wenn es mit Staudruck nicht mehr funktioniert, weil der Druckunterschied nicht groß genug ist, dann vielleicht mit kleinen "Schaufelrädern", die zur Hälfte in der Strömung liegen. Und dann gleich zwei, eines in Längsrichtung und eines in Querrichtung. Die Form der Schaufeln wäre kreisrund, damit sie durch die jeweils andere Richtung nicht beeinflußt werden.

Selbst wenn sich ein solches Schaufelrad nur ganz langsam dreht, müsste daraus ein Wert ablesbar sein. Zum Beispiel eine ganz leichte Drift durch die Windlast.
Grüße, Peter

Bei campact.de per E-Mail abstimmen: 49-Euro-Ticket retten! ... das haben Stand 25.08.2023 um 20:45 Uhr schon 115.000 Menschen getan.

Und Aktionen bei campact.de wirken, siehe Wikipedia, da wird darüber berichtet.

Benutzeravatar
ssilk
Forumane
Beiträge: 1816
Registriert: Montag 23. Februar 2004, 21:59
Wohnort: Würzburg

Beitrag von ssilk » Donnerstag 26. Oktober 2006, 23:59

Ich habe mal ein bischen gerechnet.

Gerrit sagt 4 mm Drift pro Sekunde und eine Ungenauigkeit im schlechtesten Fall von 6 mm pro Sekunde.

Das ist für ein Anlegemanöver zu hoch.

Weil ich habe das mal umgerechnet, damit man sich ein Bild machen kann, wie das in der Wirklichkeit wäre: 4 mm pro Sekunde im Maßstab 1:87 sind im Maßstab 1:1 ungefähr 1,4 km/h. Und 6 mm/s sind knapp 2 km/h. Jetzt überlegen wir mal: Angenommen, ich wäre Schiffsführer. Und ich hätte aber keine Augen, kein Radar, und sonst nichts, sondern meine einzige Anzeige die ich habe ist die Position des Schiffs im Raum. Die ist aber auch ungenau!

Das sieht dann so aus, dass ich der Anzeige nur trauen kann, je schneller ich fahre, denn um so weniger macht sich der Fehler bemerkbar. Je langsamer ich fahre, um so schlimmer werden die Ungenauigkeiten. Im obigen Fall muss man sich das mal vorstellen: Die Ungenauigkeit ist höher, als meine gefahrene Geschwindigkeit!! Deswegen zwei Ausrufezeichen, weil auf dieser Datenbasis einen langsamen Kurs mit hoher Genauigkeit zu berechnen ist extrem schwierig. Ich würde sogar so weit gehen, es ist kaum möglich. Siehe die Kommentare oben: Je langsamer die Geschwindigkeit ist und um so genauer ich den Kurs halten muss, um so schwieriger ist es.

Ok, ich will mir die Rechnungen, bei welchen Geschwindigkeiten die Position im Verhältnis zur Geschwindigkeit am Genauesten berechnet werden kann sparen: es ist eine Kurve, die bei Null ein Maximum an Gauigkeit im Verhältnis zur Geschwindigkeit hat und die bei 6 mm/sec ihr Minimum hat und von da an stetig wieder höher wird.

Also bei einer echten Geschwindigkeit von 0 kann die Position im Lauf der Zeit (!) relativ genau gemessen werden. Wobei ich davon ausgehe, dass die Messung mit einer Gauschen Verteilung zufällig um die echte Position schwankt. (Falls nicht, sieht das schlechter aus)

Blubb. Ich tauche mal wieder aus dem Wissenschaftsfokus auf. Was will uns dieser ssilk eigentlich sagen? Ganz einfach: Zum Anlegen und navigieren in engen Bereichen braucht man eine genauere Messung!

Viel genauer. Man muss hier Genauigkeiten von unter 1 mm / sec erreichen und zwar schon nach Abzug der Messungenauigkeiten.


Nicht dass ich das nicht schon mal gesagt hätte. Ich habs sogar genau beschrieben (vor knapp 2 Jahren, als das im Forum angesprochen wurde): Man steuert die Schiffe zum Beispiel mit einem Laser. Das Schiff selbst ist ganz dumm und sieht nur: Ich bin genau auf Linie oder ich bin links oder rechts davon. So machen das Flugzeuge beim Landeanflug im Prinzip auch.

[so nebenbei wie man das mit dem Laser machen kann: Der Laser schwankt hin und her und ist gepulst und zwar zum Beispiel von links nach rechts schneller werdend. Bei einer ganz bestimmten Frequenz ist man genau auf Linie, ist der Puls zu langsam ist man zu weit links, zu schnell zu weit rechts, so könnte man im übrigen vielleicht auch von einem Laser auf einen anderen Wechseln, einfach, indem man noch ein zusätzliches Signal aufmoduliert und dann entsprechend filtert. (Hm. Das wäre vielleicht sogar ne Möglichkeit, wie man die Flugzeuge auf dem Flughafen lenken könnte.)]

Es muss auch nicht Laser sein. Wesentlich erscheint mir jedoch, dass man die Genauigkeit der Messung erhöht. Zum Beispiel, indem man Abstandsensoren an der Kaimauer plaziert. (Ultraschall wäre denkbar, wobei das zusammen mit dem Wasser schwierig sein könnte.)

Ich bin sicher: Wenn Gerrit die Genauigkeit der Sensoren zuverlässig um Faktor 5-10 erhöht, dann ist die Berechnung des Kurses 20-100 mal einfacher.

Hugh, ich habe gesprochen. :)

Benutzeravatar
Flo K (der erste)
Forumane
Beiträge: 1917
Registriert: Dienstag 14. Januar 2003, 23:12
Wohnort: Kassel Wilhelmshöhe
Kontaktdaten:

Beitrag von Flo K (der erste) » Freitag 27. Oktober 2006, 00:13

ssilk hat geschrieben:Ich bin sicher: Wenn Gerrit die Genauigkeit der Sensoren zuverlässig um Faktor 5-10 erhöht, dann ist die Berechnung des Kurses 20-100 mal einfacher.
Das kann ich bestätigen!

Problem ist nur, das die auflaufende Datenmenge von keinem der heutzutage schnellsten PCs berechnet werden kann!
Auch die Rechner zu clustern bringt einen nur bedingt weiter, denn 3 bis 5 Hochleistungs-PCs pro Schiff wären wohl auch fürs Wunderland zu viel des guten.
Von dem enormen Netzwerk-Aufwand einmal ganz abgesehen!

Aber wer sagt denn, das man auf einer Modellbahn die 100% Sicherheit braucht, die natürlich in der Realität unabdingbar sind, wo es auch immer noch kein Autopilot-System für Anlegemaneuver, Gegenverkehr, Überholvorgänge und Schleusen gibt.

Möglicherweise liegt die Lösung in der kalkulierten Ungenauigkeit...

Und nichts sehen die Besucher doch lieber, als wenn es mal schiefgeht und einen "ordentlichen" Chrash gibt! ;-)

Flo

... der sich kürzlich erst eine ganze Weile mit Gerrit darüber unterhalten hat.
Bild

Benutzeravatar
ssilk
Forumane
Beiträge: 1816
Registriert: Montag 23. Februar 2004, 21:59
Wohnort: Würzburg

Beitrag von ssilk » Freitag 27. Oktober 2006, 00:34

Flo K (der erste) hat geschrieben:
ssilk hat geschrieben:Ich bin sicher: Wenn Gerrit die Genauigkeit der Sensoren zuverlässig um Faktor 5-10 erhöht, dann ist die Berechnung des Kurses 20-100 mal einfacher.
Das kann ich bestätigen!

Problem ist nur, das die auflaufende Datenmenge von keinem der heutzutage schnellsten PCs berechnet werden kann!
Auch die Rechner zu clustern bringt einen nur bedingt weiter, denn 3 bis 5 Hochleistungs-PCs pro Schiff wären wohl auch fürs Wunderland zu viel des guten.
Von dem enormen Netzwerk-Aufwand einmal ganz abgesehen!
Hm, Mehrprozessorsysteme sind inzwischen leicht bezahlbar und zuverlässig. Ich sehe das nicht als Problem, denn das (also die Berechnung des Kurses und die daraus folgenden Steuerbefehle) lässt sich meiner Meinung nach gut skalieren und skalierbare Probleme sind heutzutage lös- und bezahlbar.

Aber wer sagt denn, das man auf einer Modellbahn die 100% Sicherheit braucht, die natürlich in der Realität unabdingbar sind, wo es auch immer noch kein Autopilot-System für Anlegemaneuver, Gegenverkehr, Überholvorgänge und Schleusen gibt.

Möglicherweise liegt die Lösung in der kalkulierten Ungenauigkeit...

Und nichts sehen die Besucher doch lieber, als wenn es mal schiefgeht und einen "ordentlichen" Chrash gibt! ;-)

Flo

... der sich kürzlich erst eine ganze Weile mit Gerrit darüber unterhalten hat.
Stimmt!

Aber: Es ist auf der anderen Seite halt ein Kostenfaktor, wenn etwas nicht zuverlässig läuft. Ich bin da zwigeteilt. Zum Beispiel wäre es finde ich wichtig, dass auf dem Wasser richtig was los ist. Also 4 Schiffe mindestens. Schleusungen, Schiffsbegegnungen. Und so weiter. Das geht halt nicht, wenn die Schiffe von einer Person gesteuert werden und mehr als zwei sind auf Dauer wohl einfach zu teuer und abgesehen davon: Ich würde es nach 1-2 Monaten einfach hassen. :)

Und noch was: Viele Unfälle verstehen die Leute auch gar nicht. Oder sie bekommen die gar nicht mit, obwohl sie direkt vor ihrer Nase passieren.

Man sollte viel mehr bei der Automatisierung darauf achten, dass immer auch ein manueller oder halbautomatischer Betrieb möglich ist. Denn bei so etwas passiert am ehesten irgendetwas unvorhergesehenes und jeder hat seinen Spaß dran. :)

Antworten