ANDREAS SIEMONEIT

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Nautisches Lexikon - Kursumwandlung

Was wir haben, was wir brauchen

Die Navigation pendelt beim Kurs gedanklich immer zwischen
dem Kartenkurs und dem Steuerkurs hin und her.
Nur in extremen Ausnahmefällen sind die beiden gleichzusetzen, in der Regel gibt es eine Differenz.

Was wir haben: Eine Ablesung des Kompasses gibt uns den MgK, also den Winkel zwischen Magnetkompaß-Nord (MgN) und der Rechtvorausrichtung des Schiffes (rwK).
Was wir brauchen: In der Karte arbeiten wir mit dem KüG, also dem Winkel zwischen rechtweisend Nord (rwN) und der tatsächlichen Bewegungsrichtung über Grund.

Damit haben wir vier "Störfaktoren":

Ablenkung und Beschickung für Strom sind sicherlich die beiden am aufwendigsten zu bestimmenden Beschickungen.

Rechenschema

Rür die sogenannte Kursumwandlung -- also die Umrechnung eines am Steuerrad verwendeten
MgK in einen am Kartentisch verwendeten KüG oder umgekehrt -- gibt es ein allgemeingültiges Rechenschema, hier mit Beispiel:

 
MgK
Abl
mwK
MW
rwK
BW
KdW
BS
KüG
  123°
   + 7°
  130°
   - 2°
128°
   + 6°
134°
   - 4°
130°
Egal ob man die Kursverwandlung von oben nach unten oder umgekehrt vornimmt: Das Schema wird immer so hingeschrieben, daß der MgK oben und der KüG unten steht, die Rechenrichtung im Schema ist also immer von oben nach unten. Die Ausfüllrichtung (siehe Pfeil) ist je nach Zweck von oben nach unten oder umgekehrt. So kann man anschließend immer leicht eine Kontrollrechnung durchführen und benutzt immer die "richtigen" Vorzeichen.

Die bewährte Eselsbrücke
"Vom falschen zum richtigen Kurs mit dem richtigen Vorzeichen,
vom richtigen zum falschen Kurs mit dem falschen Vorzeichen!"

(was heißt das eigentlich?)

ist wunderbar für das schnelle Rechnen im Kopf, auf Papier kommt man damit leicht durcheinander und nimmt besser das Rechenschema.

Missweisung

Komplex und dynamisch ist die Naturerscheinung des Erdmagnetfeldes, seine Veränderung jedoch glücklicherweise so langsam, daß wir sie im täglichen Leben als weitgehend konstant ansehen und vielfältig nutzen können. Die Missweisung ist der Tribut, den wir an den dynamischen Charakter des Erdmagnetfeldes entrichten müssen, sie ist grob gesagt der Winkel zwischen der Richtung zum "wahren" (geografischen) Nordpol und der Richtung zum magnetischen Nordpol.

Es gibt mehrere Ursachen des Erdmagnetfeldes, innere und äußere:

Das Erdmagnetfeld ist dem eines riesigen Stabmagneten sehr ähnlich (magnetischer Dipol). Allerdings gibt es eine Reihe von praktischen Einschränkungen:

Zusammenfassung Missweisung

Standortabhängig, nicht schiffsabhängig. Wird der Seekarte entnommen. Unterliegt einer -- ebenfalls der Seekarte entnehmbaren -- jährlichen Änderung.

Ablenkung

Als Ablenkung (älterer Begriff: Deviation) bezeichnet man die Beeinflussung eines Magnetkompasses durch die magnetischen Eigenschaften des Schiffes, die dazu führen, daß die Nullmarke eines Magnetkompasses meist nicht genau nach missweisend Nord (mwN) zeigt, sondern östlich oder westlich davon in eine (fiktive) Richtung "Magnetkompaß-Nord" (MgN). Die Ablenkung ist die Winkeldifferenz dieser beiden Richtungen.

Jedes Schiff, ganz besonders jedoch ein Stahlschiff, besitzt durch die an Bord befindlichen eisenhaltigen Bau- und Ausrüstungsteile seinen "eigenen" Magnetismus. Dies ist kein einheitliches Magnetfeld über das Schiff hinweg, sondern eher ein großes "Feldliniendurcheinander": Jeder Ort auf dem Schiff hat "sein" Schiffsmagnetfeld, mit eigener Richtung und Stärke. Auf Kunststoff- und Holzbooten ist dieser Effekt meistens (nicht generell!) vernachlässigbar. Auf Stahlschiffen ist er NIE vernachlässigbar. Ich bin einmal auf einer Stahlketch mit einem Handpeilkompaß vom Bug zum Heck gewandert und habe bei einem fernen Peilobjekt Differenzen von bis zu 40° gemessen! Man kann auch sagen: Auf einem Stahlschiff ist ein Handpeilkompaß völlig unbrauchbar.

Das Schiffsmagnetfeld überlagert sich dann auch noch mit dem Erdmagnetfeld zu einem "kombinierten Magnetfeld". Der Steuerkompaß z. B. "sieht" an seinem Einbauort stets nur die Kombination (Überlagerung) aus Erdmagnetfeld und "Schiffsmagnetfeld", er kann die beiden Anteile nicht voneinander trennen, da sie gleicher Natur sind. Das Ärgerliche ist: Diese Überlagerung ist in Stärke und Richtung vom gerade gelaufenen Kurs abhängig! Das soll mit folgenden Skizzen verdeutlicht werden.

Das Schiff habe einen permanenten Magnetismus, der am Ort des Steuerkompasses 45° nach Backbord weist und eine Stärke von einem Drittel des Erdmagnetfeldes hat (Länge des Pfeils in der Skizze).

Dieses Schiffsmagnetfeld überlagert sich auf den verschiedenen Kursen (hier beispielhaft die acht Kardinal- und Quadrantalkurse) nach der Parallelogrammregel mit dem Erdmagnetfeld (das hier vereinfacht genau nach Nord zeige). Der schräge Pfeil im Parallelogramm ist das resultierende Magnetfeld MgN am Ort des Steuerkompasses, der schraffierte Winkel ist der Winkel zwischen MgN und mwN (hier gleich rwN).

Das Ergebnis ist, daß die Ablenkung als Beschickung nur mit der Angabe des gerade gefahrenen Magnetkompaßkurses sinnvoll ist. Es gibt eine sogenannte Ablenkungskurve, also ein Diagramm, das für einen Ort auf dem Schiff (z. B. den Einbauort des Steuerkompasses) die Ablenkung in Abhängigkeit vom gerade gefahrenen MgK darstellt. Die Kurve ist eine einseitig verzerrte Sinuskurve (eine Flanke aufgesteilt, eine Flanke abgeflacht). Überträgt man die Werte z. B. für die vollen 20°-Kurse in eine Tabelle, dann kommt man zur Ablenkungstabelle, die das Gleiche aussagt:

Wird die Ablenkung zu groß (größere Maximalwerte als 10°), wird eine Kompensierung empfohlen, also die (kunst- und geheimnisvolle) Anbringung von "Korrekturmagneten" in der Nähe des Kompasses.

Interpolation

Für die Werte zwischen den Einträgen in der Ablenkungstabelle heißt die Lösung "lineare Interpolation", das heißt, man tut so, als würde die Ablenkungskurve zwischen den zwei bekannten Punkten [240,-7°] und [260,-14°] wie eine Gerade verlaufen. Man muß also die 7° Ablenkungsdifferenz gleichmäßig auf die 20° Kursdifferenz verteilen:

Mathematisch gerundet
(ab .5 aufrunden, darunter
abrunden) sieht das dann
so aus:

Bei dieser Methode hat man zwei systematische Fehler drin: Erstens die Annahme der Linearität, die Ablenkungskurve verläuft aber eben oft nicht gerade, sondern kurvig (zwischen zwei Punkten, die nur 20° auseinanderliegen, aber nicht allzusehr). Zweitens die Rundung, bei 250° könnte man ebensogut statt -11° auch -10° wählen, weil der "wahre" Wert in der Mitte liegt.

Das Ganze wird aber stark relativiert durch die Tatsache, daß wir am Schreibtisch mit Dreieck, Papier und Bleistift eh viel genauer arbeiten als die reale Natur es uns schließlich umsetzen läßt. Zeigt mir mal eine Steuerfrau oder einen Steuermann, die ab Windstärke 3 einen Kurs auf 1° genau halten können. Mit einem wellengebeutelten Kompaß mit 5°-Einteilung ...

Die Konsequenz daraus lautet: Mathematisch genau arbeiten (und nicht schon von vornherein schludern), sich aber mit 1°-Problemen nicht lange aufhalten. Statt dessen lieber das Ergebnis skeptisch mit der Realität abgleichen. Denn am Ende ist die Frage, ob meine Einschätzung (man beachte: Einschätzung!) "6° Windabdrift auf diesem Kurs bei diesem Wind" richtig war, VIEL interessanter als die Frage, ob ich richtig gerundet habe. Bei all diesen Einschätzungsfragen stehen in der Regel viel mehr Grade auf dem Spiel als beim Runden, und solche Einschätzungsfragen gibt es viele. Genau dies macht Fahrtensegeln zu einer Erfahrungswissenschaft, wo der Veteran dem Anfänger in der Regel viel voraus hat.

Anteile höherer Ordnung

Hinzu kommt erschwerend, daß der Schiffsmagnetismus insgesamt nicht statisch (also ein für allemal festgelegt) ist, sondern aus mehreren Komponenten besteht:

Zusammenfassung Ablenkung

Schiffsabhängig, (fast) nicht standortabhängig. Kursabhängig. Muß einer für den Aufstellungsort des Kompasses erstellten Ablenkungstabelle entnommen werden, diese muß regelmäßig überprüft und erneuert werden.

Beschickung für Wind

Der Wind, der das Segelschiff wunderbarerweise antreibt, fordert gleichzeitig auch ein kleines Opfer von uns, zumindest auf Am-Wind-Kursen: Das Schiff kann nur dann gegen den Wind segeln, wenn es gleichzeitig auch vom Wind seitlich weggedrückt wird. Der Kiel verhindert, daß das Schiff dabei zu sehr seitlich durch das Wasser schraddelt. Das, was als seitlicher Versatz bleibt, nennt man Windabdrift.

Die Windabdrift ist schwer zu messen und schwer abzuschätzen, denn sie hängt von sehr vielen Faktoren ab. Sie ist zunächst einmal sehr schiffsspezifisch, aber auch für ein gegebenes Schiff unterliegt sie noch einmal verschiedenen Einflüssen. Sie wird umso größer, ...

Die folgende Tabelle gibt gute Anhaltspunkte für eine Schätzung (Quelle: von Haeften, Sportseeschifferschein). Diese Werte muß man dann in der Praxis überprüfen und sich so mit der Zeit sein eigenes Bild vom Schiff unter verschiedenen Bedingungen machen.

Yachttyp Volle Besegelung 2. Reff Sturmsegel
moderne Rennyacht
   - hoch am Wind
   - voll und bei
   - halber Wind








16°
 8°
 4°
moderne Fahrtenyacht
   - hoch am Wind
   - voll und bei
   - halber Wind




10°
 6°
 3°

20°
12°
 6°
traditionelle Fahrtenyacht
   - hoch am Wind
   - voll und bei
   - halber Wind




14°
 8°
 4°

---
16°
 8°

Grundsätzlich kann man sagen: Die Windabdrift wird selten überschätzt, meist unterschätzt. Wer seiner Schätzung ein paar Grad zugibt, wird seltener enttäuscht werden als umgekehrt. Das Minimum, was ich persönlich auf einer Fahrtenyacht erlebt habe, waren voll und bei 3° bei 4 Bft. (Stahlketch, gute Segeleigenschaften). Bei einer unbekannten Fahrtenyacht würde ich zunächst auch unter guten Bedingungen nicht weniger als 6° hoch am Wind ansetzen.

Theoretisch ließe sich die Windabdrift direkt messen, indem man den Winkel misst, den das Kielwasser mit der Mitschiffslinie (Rechtvorausrichtung) bildet. Praktisch habe ich auf einer Segelyacht noch nie erlebt, daß dabei was Sinnvolles herauskommt. Nur bei ruhigem Wasser und konstantem Kurs lohnt der Versuch, in allen interessanteren Fällen mit größerer Abdrift wird das Kielwasser zu einer Schlangenlinie, die sich schnell verliert. 

Zusammenfassung Beschickung Wind

Schiffsabhängig, nicht standortabhängig. Wesentlich von weiteren Segelbedingungen abhängig, daher zunächst nur anhand von Erfahrungswerten abschätzbar.

Beschickung für Strom

Theoretisch ist die Beeinflussung des gefahrenen Kurses durch Strom sehr einfach abzuhandeln: Die Strömung nimmt das Boot 1:1 mit sich mit, unabhängig vom Schiffstyp, von der Besegelung etc. Mathematisch kommt einfach ein weiterer Vektor zur Rechnung dazu. Feinheiten wie die Veränderung des scheinbaren Windes durch den Strom (Fahrtwindbeeinflussung) spielen meist keine Rolle.

Praktisch sieht es anders aus: Das Stromdreieck ist wohl eines der unbeliebtesten Themen des Sportküstenschifferscheines SKS, denn es ist einerseits mühselig und erfordert ein ziemlich gutes Geometrie-Verständnis, andererseits scheint es fast völlig überflüssig zu sein, wie die meisten Segler aus ihrer Praxis berichten. Das hängt natürlich auch damit zusammen, daß die meisten deutschen Segler der rauhen Nordseeküste die lieblicheren Gefilde der Ostsee und des Mittelmeeres vorziehen, beides Gewässer mit wenig bis vernachlässigbarer Gezeitentätigkeit. Und die Gezeiten sind es nun mal, die in Europa hauptsächlich für kalkulierbaren Stromversatz beim Segeln verantwortlich sind. In gezeitenlosen Gewässern kann es (schwer kalkulierbare) Oberflächenströmungen durch Wind geben, anderswo gibt es konstante, relativ schnelle Meeresströmungen (z. B. Florida: Golfstrom mit mehreren Knoten). Wer sich aber in Europa in die Nordsee und vielleicht sogar bis in den Englischen Kanal vorwagt, der kann und muß die z. T. heftigen Gezeitenströme auf jeden Fall miteinkalkulieren. Trotzdem ist auch hier häufig das Stromdreieck verzichtbar, denn oft geht es nur darum zu bestimmen, wann man eine Passage mit dem Gezeitenstrom bezwingen kann und wann man besser wartet.

Stromdreiecke werden in zwei Fällen in der klassischen Navigation interessant:

  1. Längere Passagen ohne Landsicht, wo man auf sauberes Koppeln angewiesen ist (bzw. war, hier hat GPS die Navigation wirklich revolutioniert). Der momentane Stromversatz ist in der Regel unkritisch, man benötigt ihn aber im Nachhinein für die Koppelortbestimmung. Klassisches Beispiel ist die Überquerung des Englischen Kanals, für die man auch unter günstigen Umständen viele Stunden benötigt und demzufolge auch vielen Stunden Gezeitenstrom quer zum Kurs ausgesetzt ist. Bei solchen Distanzen ist es unsinnig, den Strom vorzuhalten, denn oft wird man im zweiten Teil der Reise um das zurückversetzt, was man im ersten Teil an Stromversatz mitgemacht hat. Vorhalten kostet Geschwindigkeit.
  2. Kürzere Distanzen, bei denen man aus verschiedenen Gründen nicht riskieren kann oder möchte, daß einen der Strom zu sehr vertreibt und deshalb sauber vorhalten will. Wenn einem dann eine brauchbare Deckpeilung fehlt, anhand derer man "online" beurteilen kann, ob man versetzt wird oder nicht, dann muss man durch ein Stromdreieck versuchen abzuschätzen, wie man den Strom kompensieren kann.

Für den zweiten Fall ist das klassische Stromdreieck meist zu langsam, speziell für Ungeübte, die dafür gut und gerne 20 min. und mehr benötigen. Der britische Segellehrer und -autor John Goode beschreibt in der Bedienungsanleitung für seinen Portland Course Plotter einige schnellere Techniken für diesen Fall.

Im ersten Fall hat man in der Regel die Zeit, sich damit gelassener zu beschäftigen, und für diesen Fall gebe ich unten noch einige Hinweise -- für diejenigen, die trotz GPS noch an traditioneller Navigation Gefallen finden. Sauberes Koppeln in einem Gezeitenrevier erfordert zwar etwas Aufwand, aber es übt ungemein, Gezeiten und Boot einschätzen zu lernen (Geschwindigkeit, Windabdrift etc.). Und mit einer vorbereiteten Tabelle geht es überraschend gut und schnell.

Zusammenfassung Beschickung Strom

Standortabhängig, nicht schiffsabhängig. In Tidenrevieren streng zeitabhängig. Hier und bei konstanten Meeresströmungen gut quantitativ handhabbar. Im Fall von Oberflächenströmungen durch Wind schwer einschätzbar.

Erfahrungsbericht Nordseeüberquerung

Vom 28. bis 29.08.2012 überquerte die Slup "Tutana" die Nordsee von Ramsgate (GB) nach Den Helder (NL). Die Nordsee ist in diesem Gebiet gespickt mit Verkehrstrennungsgebieten, so dass wir über längere Zeit parallel zu einem solchen segelten (MgK 040-050°), um dann später durch ein Vorsichtsgebiet hindurch in Richtung niederländischer Küste abbiegen zu können (MgK 070°). Sichtmarken sind rar, bestenfalls einige schwer auszumachende Tonnen. Dargestellt ist die (weitestgehend ...) gefüllte "Koppeltabelle" aus unserem Logbuch, mit der wir eine ziemliche Punktlandung hinlegen konnten:

Einige Angaben fehlen in der Tabelle, die wurden wohl rein grafisch ermittelt. Und ein typischer Fehler ist in der zweiten Spalte: Die Richtung des Stromes ist um 180° "verdreht" (030° statt 210°). Auch kann man sehen, wie die Missweisung von -1° auf 0° gewechselt hat. Die Beschickung für Wind ist mit 3-4° sehr gering: Das Wetter war gut, etwa 4 Bf. mit wenig Welle, und die "Tutana" ist älterer Bauart, etwas schwerer, aber eine gute Geradeausläuferin. Der Strom brachte uns kaum vom Kurs ab, da er meist etwa mitlaufend oder gegenlaufend war, kaum querlaufend. Nach einer kleinen Einarbeitungszeit war für alle Wachen der Umgang mit der Tabelle klar, und die Koppelarbeit wurde zu einer fast nebenbei erledigten Übung.

Also: Worauf sollte man beim Koppeln mit Gezeitenstrom achten? Das Koppeln erfolgt immer zeitraumbezogen. Das bedeutet, daß man sich schon zu Beginn der Fahrt Gedanken machen muß, welche Daten man wann ermittelt.