Die Schiffsteuerung

Die bisher größte technische Herausforderung im Miniatur Wunderland ist die Entwicklung einer Schiffsteuerung. Schon vor Beginn dieses Projektes im Jahr 2004 waren sich alle gefragten Experten einig, dass dieses Vorhaben beinahe unmöglich ist. Ziel war und ist es ein System zu entwickeln, das mehrere Schiffe gleichzeitig komplett eigenständig durch die Wunderländer Meere steuert. Das Team rund um den Chefentwickler Gerrit Braun glaubte schon mehrmals kurz vor dem Ziel zu stehen, jedoch stellten sich ihnen in den vergangenen Jahren immer neue Probleme in den Weg.

Die Schwierigkeiten liegen allerdings nicht beim Fahrbetrieb der Schiffe, sprich dem elektromechanischen Teil des Schiffsantriebs und dessen präziser Steuerung. Diese funktioniert bereits seit längerem einwandfrei und sogar äußerst schwierige Anlegemanöver können mittlerweile gefahren werden. Die vielen verschiedenen Einflussfaktoren des Wassers, wie zum Beispiel Wellen, Unterströmungen oder Wechselwirkungen zwischen Schiffen werden bereits beherrscht.

Voraussetzung für einen automatisierten, computerkontrollierten Betrieb ist jedoch eine permanente und äußerst präzise Ortung aller auf der Nordostsee befindlichen Schiffe. Da es bisher keine derartigen Systeme mit der erforderlichen Genauigkeit gibt, wurde im Januar 2004 mit der Entwicklung eines eigenen Verfahrens begonnen. Bei der Genauigkeit muss man zwischen dem Navigieren (Fahren über die Wasserfläche einschließlich Schiffsbegegnungen und weiteren Einflussgrößen) und dem Manövrieren (Anlegen am Kai, Manöver im engen Hafen) unterscheiden. Das Navigieren wird bereits beherrscht und erfordert keine extrem hohe Präzision.

Contship Pacific - Schiffstyp: Containerschiff

Das Manövrieren erfordert jedoch eine Genauigkeit von 1 mm, was mit den Eigenschaften des Wassers zusammen hängt.  Die einzelnen Werte unterliegen dadurch zwangsläufig kleinen Schwankungen und nur durch viele präzise Messungen lassen sich die tatsächliche Position und die aktuelle Geschwindigkeit mit der erforderlichen Genauigkeit berechnen.

Zunächst wurde an einer Kameraüberwachung gearbeitet, die im Infrarot-Bereich arbeiten sollte – vergleichbar mit Systemen, die z.B. Bewegungsabläufe von Sportlern aufzeichnen. Die unterschiedliche Höhe der Schiffe und des Wasserstands, die Verzeichnung der Objektive, die Brechung des Lichts und weitere Faktoren machten eine umfangreiche Software erforderlich. Obwohl sechs (!) schnelle PC dafür vorgesehen waren, erwies sich dieses Verfahren als zu komplex und wurde daher verworfen, nachdem bereits 15.000 Programmzeilen geschrieben waren.

Aus dem Kreis der heute an diesem Projekt beteiligten Mitabeiter kam die Idee, es mit Ultraschall zu versuchen. Es sollen 48 Sende-Lautsprecher in Piezo-Technik installiert werden, jeder ausgestattet mit einem eigenen Prozessor und die Ortung soll durch eine Kreuzpeilung erfolgen. Alle beim Testen aufgetretenen Probleme konnten bis August 2004 gelöst werden, z.B. längere Wege durch Beugung bei Reflektionen. Bei einem Testbetrieb in einem 252-Raum wurde eine Genauigkeit von 1 mm erreicht – ein fantastisches Ergebnis. Dieses Ergebnis wurde jedoch durch eine kleine Unachtsamkeit zunichte gemacht: Gerrit ließ versehentlich sein Funkgerät fallen. Dabei wurden Ultraschallwellen erzeugt, die zu Störungen des Systems führten.

Um Fehler durch äußere Einflüsse zu vermeiden wurde fortan versucht, mit Tonfolgen zu arbeiten, nachweislich erfolgte nur bei etwa jedem hundertsten Signal eine Störung. Mit acht Messungen pro Sekunde lässt sich die geforderte Genauigkeit erzielen, Fehlmessungen werden durch eine Plausibilitätsprüfung ausgeschlossen. Dieses System, das den Vorteil hat, ohne mechanische Bauteile auszukommen, wird momentan für den Praxistest auf der Nordostsee vorbereitet. Parallel dazu wird ein Infrarot-Lasersystem entwickelt, das eine Genauigkeit von 0,6 mm erreicht.

Durch einen Motor angetrieben, wird ein Laserlicht-Fächer über die zu überwachende Fläche geschickt - in den Schiffen befinden sich Sensoren, die den Empfang von IR-Licht melden. Entscheidend für die Funktion ist ein exaktes Einhalten der Drehzahl. Ein hundertstel Grad Abweichung bei einer Distanz von 10 m entspricht 0,6 mm. 20 bis 30 dieser Systeme werden erforderlich sein. Auch dieses Verfahren, mit dem Nachteil mechanischer Komponenten, soll in Kürze im Praxistest eingesetzt werden.

Die weitgehend fertige Software umfasst aktuell 75.000 Programmzeilen. Momentan finden die finalen Tests des Systems statt. Es konnten bereits manuell Schiffe über das Computersystem gesteuert werden. Die Hoffnung nach vielen Jahren an Entwicklungsarbeit bald ein funktionsfähiges System zu präsentieren, scheint gerechtfertigt zu sein.

Forum

In unserem Forum wurde seit dem Jahr 2004 intensiv über die Schiffsteuerung diskutiert. Wenn Sie Fragen haben oder mehr über dieses Highlight erfahren möchten, lesen Sie unter dem Punkt Schiffsteuerung mehr in unserem Forum.

Fotogalerie

In der Fotogalerie Skandinavien finden sie viele Bilder von bereits fahrenden Schiffen, sowie Bilder der Nordostsee.