Voor een goede navigatie is het een noodzaak om onze snelheid te weten.
Dat was vroeger best wel een uitdaging.
Zo werd bijvoorbeeld ooit iets drijvends bij de boeg in het water gegooid en telde men de tijd wanneer het de kont passeerde.
De scheepslengte was uiteraard bekend en hiermee kon de snelheid uitgerekend worden.
("Gissen buitenboord")
Ook werd men door ervaring aardig bedreven in het schatten van de snelheid door naar het water te kijken.
Soms waren er vaste punten aan de kust te zien waartussen de exacte afstand bekend was.
Door de tijd op te nemen tussen de passage van punt 1 en punt 2 kon de snelheid berekend worden.
("Gemeten Mijl")
Later gooide men een zwaar, maar drijvend voorwerp overboord (bijvoorbeeld een groot stuk hout) met daaraan een lijn waarin om de vijf of tien meter knopen zaten.
Een ander telde, bijvoorbeeld tot 30, en het aantal knopen dat gedurende die tijd door de vingers schoot was een maat voor de snelheid.
Deze eenheid gebruiken we nu nog. Let op: Een knoop is 1 mijl/uur.
Zeg dus nooit dat je zoveel knopen per uur vaart, want dan ben je aan het versnellen:
kn/u/u.
knopen per uur, per uur.
Daarna heeft men lange tijd gebruik gemaakt van een sleeplog.
Een hele doos vol met een vin die aan een lijn vastgemaakt zat aan een mechanische klok.
De buitenste ring telde de afgelegde mijlen in een etmaal.
De linker kleine wijzer de hele mijlen/uur en de rechterwijzer de tiende knopen.
De vin ging door de snelheid van het schip draaien waardoor de wijzertjes aangedreven werden.
Het geheel hing dus dag en nacht achter het schip en werd aan het eind van de ochtendwacht (op de middag) afgelezen.)
Nadeel van dit systeem was dat het mechanisch was, dus verliezen, en dat het reageert op stroom.
Of die nu mee of tegen is.
Ook is menig log verloren gegaan omdat men die bij het binnenvaren van de haven vergat hem aan dek te halen.
Maar het werkte prima, en het is dan ook nog lange tijd verplicht geweest er eentje aan boord te hebben als back-up.
Met de komst van elektronische loggen, waar we het hier over gaan hebben, en GPS is het apparaat eigenlijk overbodig geworden.
Solozeilers willen hem nog wel eens gebruiken omdat het geen stroom gebruikt.
Waar een log ook heel goed voor gebruikt kan worden is het meten van de afgelegde afstand, de verheid.
Dat kan bijvoorbeeld heel goed gebruikt worden om te zien of je al bij een bepaald punt bent:
Van A naar B is het bijvoorbeeld tien mijl.
Op het log kun je dan zien of je al bijna bij het punt bent.
Op punt B reset je het log weer en kun je het naar punt C in de gaten houden etc.
Ook wordt het log gebruikt voor de afgelegde afstand in 24h om zo de gemiddelde snelheid bij te houden.
Deze informatie gebruik je dan weer voor de ETA, maar de MK kan er bijvoorbeeld ook mee uitrekenen wat het verbruik is per afgelegde mijl.
Al met al is het log, zij het een moderne of een ouderwetse, dus een belangrijk instrument.
Soorten vaart
Aan boord hebben we het meestal niet over de snelheid van het schip maar over de vaart.
Afgekort met de kleine letter v.
(De afstand noemen we de Verheid, afgekort met de hoofdletter V.)
Om goed met de gegevens van een log om te kunnen gaan moeten we eerst onderscheid maken tussen diverse soorten vaart.
Als eerste hebben we de Vaart Over de Grond, Speed Over Ground.
Dat is de de vaart die we over de wereldbol, dus ten opzichte van de zeebodem, afleggen.
Die kan ten gevolge van stroom en wind behoorlijk verschillen van de Vaart door het Water, Speed through Water.
Als mijn schip 10 knopen vaart en ik krijg ook nog eens 10 knopen stroom mee is mijn vaart over de grond maar liefst 20 knopen.
Immers; de stroom duwt mij ook nog eens met 10 knopen vooruit.
De vaart door het water is echter nul.
Zou ik een blokje hout overboord gooien dan blijft die naast het schip liggen.
Draaien we het om, en varen we tegen de stroom in, dan duwt de stroom juist tegen de boeg van het schip.
Dan wordt de vaart door het water juist 20 knopen.
De vaart over de grond wordt echter nul.
Ook iets waar je met elektronische loggen rekening moet houden, afhankelijk van hoe hij ingesteld staat.
(Daar gaan we verderop nog op in.)
Elektro magnetisch log
Principe
Het principe van een elektromagnetisch log berust op de zogenaamde Lorentzkracht.
Een bewegend geladen deeltje in een magneetveld ondervindt een kracht loodrecht op de bewegingsrichting én loodrecht op het magnetische veld.
Als het schip vaart loopt zullen de waterdeeltjes onder het schip door stromen en dus een tegengestelde richting ten opzichte van de sensor hebben.
Veel waterdeeltjes zijn elektrisch geladen: geïoniseerd. (Kan zowel + als - zijn)
De - geladen ionen lijken een stroom te veroorzaken die naar het achterschip loopt en de + ionen een stroom die naar het voorschip stroomt.
Door nu zelf op elektronische wijze een magnetisch veld onder het schip op te wekken dat loodrecht op de vaarrichting staat zullen de Lorentzkrachten op de ionen gaan werken.
Daardoor worden de + en - ionen van elkaar gescheiden.
Net als in een accu: daar zijn de + en - ionen ook van elkaar gescheiden.
Maar sluit je er iets op aan dan gaan de ionen stromen en ontstaat er een spanningsverschil in de accu tussen de + en de - pool.
Op het EM log doen we het andersom en sluiten we een stroombron aan en gaat er dus een stroom lopen tussen de + en - ionen in het water.
Het spanningsverschil dat ontstaat kunnen we meten.
Hoe sneller het schip vaart, hoe groter het spanningsverschil.
(Immers, er stromen meer ionen langs.)
Door dit gemeten spanningsverschil kun je de vaart bepalen.
Werking EM log
In het vlak van het schip wordt een transducer geplaatst met twee contactpuntjes, de zogenaamde "pick offs".
De transducer wordt zo geplaatst dat de pick offs dwars op de vaarrichting van het schip staan.
Hij zit gemonteerd in een waterdichte ruimte, de Sea Chest, zodat er ook aan gewerkt kan worden als het schip in het water ligt.
In de seachest zit een elektromagneet met 3 poten.
In het midden, tussen de PO's, zit de spoel van de elektromagneet.
Hier staat stroom op met een wisselspanning. (+/- 50 Hz)
Doordat het een wisselstroom is ontstaan er twee magnetische magnetische velden tuseen de middelste en de twee buitenste poten.
En tussen die twee poten zijn de PO's geplaatst.
Doordat de geladen ionen erlangs stromen zal de ene PO negatief en de andere positief geladen worden.
Hoe meer ionen langsstromen hoe groter het ontstane spanningsverschil.
En dus hoe sneller het schip vaart.
Samenvattend:
De werking van een EM log berust op het meten van spanningsverschil in het langsstromende water.
Nauwkeurigheid
Een EM log is behoorlijk nauwkeurig, maar dit is wel afhankelijk van een paar factoren.
Ten eerste de ionisatiegraad.
Het water moet lekker geleiden.
En dat is weer afhankelijk van het zoutgehalte.
Zout water geleidt ongeveer 50 keer beter dan zoet water.
Zoutgehalte
De nauwkeurigheid van een log wordt door een paar factoren bepaald.
Zo is het zoutgehalte behoorlijk van invloed.
Niet dat je opeens van 12 knopen nog naar 5 knopen gaat, maar ook een paar tienden van knopen gaat wel van invloed zijn op de afgelegde afstand in 24 uur.
Voorbeeld:
0,2 x 24 = 4,8 (zeg maar 5mijl)
Zeg dat je een reis maakt van 5 dagen: 5' x 5d=25'
Als we dan een gemiddelde snelheid hebben van 10kn scheelt dat 2,5 uur.
Dat kan net het verschil zijn tussen een tij wel of niet halen.
Op zee zal de saliniteit doorgaans niet heel erg veel verschillen.
Al heeft de Middellandse Zee wel een belangrijk hoger zoutgehalte dan de aangrenzende Atlantische Oceaan.
Maar als we van zoet water naar zout water gaan is het verschil wel echt merkbaar.
Dat komt doordat zoetwater gewoon veel minder goed geleidt dan zout water.
Er zitten gewoon minder deeltjes in waar de ionen elkaar kunnen "doorgeven".
Water op zich geleid niet heel erg goed.
Het zijn de opgeloste zouten en andere stoffen die de stroom geleiden.
https://www.youtube.com/shorts/FYrCUnKI_k8
Grenslaag
Turbulentie onder het schip is ook van invloed.
Die turbulentie is er altijd.
Het kan door slecht weer komen, maar onder het vlak zal zich een laag vormen die de grenslaag genoemd wordt.
Het water komt tijdens het varen onder het schip en blijft een beetje "plakken" aan het vlak en (weer loslaten) tgv wrijving.
Hierdoor ontstaat een laag onder het vlak waarin de waterdeeltjes rondtollen die steeds dikker wordt naarmate de waterdeeltjes. verder naar het achterschip komen.
Hoe sneller het schip vaart hoe dikker de laag.
De sensor zit in die grenslaag, en daardoor zal hij altijd een lagere snelheid waarnemen dan de werkelijke vaart.
Daarom is het van belang dat de sensor zo veel mogelijk naar het voorschip gemonteerd wordt.
Trim van het schip
De sensor in het vlak straalt loodrecht naar beneden.
Dus wordt de vaart gemeten op een lijn die evenwijdig is aan het vlak van het schip.
Wanneer het schip trim heeft zal er dus een afwijking ontstaan.
Erg groot is die niet.
Dat houdt met enkele tienden van procenten tot een procent wel op.
Voor de nerds:
Vgemeten=Vwaar.cos a
hoek a = trim / Lll
Dus een schip van 100m en een trim van 3,5m (wat veel is op een schip van 100m) heeft een trimhoek van 2°.
Dat levert een fout op van 0,1%.
Slecht weer
Door slecht weer gaat het schip stampen en slingeren.
Vooral dat laatste is van invloed op de meetresultaten.
Door het stampen krijg je luchtbellen onder de sensor én ook nog eens extra trim.
De fout door trim blijft beperkt, maar het signaal is gemaakt om door water heen te gaan en niet door lucht.
Een totaal verkeerde, of zelfs een onbruikbare, uitlezing kan het gevolg zijn.
Voor de voorgaande fouten kan een log gekalibreerde worden.
Er zijn ook loggen die zelf de saliniteit en trim meten of doorkrijgen van de boordcomputer.
Dus daarvoor kan (eventueel automatisch) gecorrigeerd worden.
Voor luchtbellen is echter geen correctie mogelijk.
Dopplerlog
De basis van het Dopplerlog is, zoals de naam al zegt, het Dopplereffect.
Doordat de auto rijdt wordt het geluid dat hij veroorzaakt een beetje ineen gedrukt.
Dat veroorzaakt een hogere frequentie dan bij een stilstaande auto.
De waarnemer hoort een hogere toon.
Achter de auto wordt de geluidstrilling een beetje uit elkaar getrokken.
Het gevolg is een lagere frequentie.
De waarnemer hoort een lagere toon.
Het Dopplerlog heeft zijn naam gekregen omdat hij van dit effect gebruik maakt.
Onder het schip zit een transducer (zender/ontvanger) die onder een hoek van 60° een ultrasoon geluidssignaal met een bepaalde frequentie (f1) uitzendt.
Als het schip vaart vooruit loopt zal ten gevolge van het dopplereffect de frequentie toenemen.
De bodem weerkaatst het signaal en de frequentie zal nogmaals toenemen omdat het schip nu zelf richting het signaal vaart. (f2)
Het verschil tussen de "stilstandfrequentie" (f0) en die van de F1 en f2 opgeteld is een maat voor de snelheid.
Deze kan ook berekend worden:
f2=(c+v)/(c-v).f0
f0 uitgezonden f
f2 ontvangen f
v vaart van de transducer
c 1500 m/s (voortplantingssnelheid van geluid in zeewater.)
Als het schip geen trim heeft maakt het uitgezonden signaal een hoek van 60° met het vlak van het schip.
Hieruit volgt: f2 = (c+vcosa)/(c-vcosa).f0
Janusopstelling
De voorgaande formule werkt alleen bij een gelijklastig schip.
Immers, alleen dan is de hoek a constant 60°, de hoek waarmee het computergedeelte van het dopplerlog rekent.
Daarom wordt de transducer voorzien van minimaal nóg een sensor die naar achteren straalt.
De Romeinen hadden een god die tegelijkertijd vooruit en achteruit kon kijken omdat hij twee gezichten aaneen had.
Deze god heette Janus en dus wordt een dergelijke transducer dan ook een Janusopstelling genoemd.
Moderne transducers hebben er ook nog twee die naar de zijkanten stralen.
Zo wordt niet alleen de trimfout gecompenseerd maar ook de slingerfout én hebben we inzicht in de zijwaartse beweging wat heel handig is om de stroom te bepalen of tijdens het maken van een bocht.
En schepen waarbij het manoeuvreren van het grootste belang is hebben vaak voor en achter zo'n transducer hetgeen een dubbele Janus genoemd wordt.
Bottomtrack watertrack
Wanneer de puls de bodem weet te bereiken noemt men dat bottom track.
De data is dan goed betrouwbaar en de snelheid die afgelezen wordt is V.O.G. (Vaart ver de Grond).
Het kan zijn dat het gewoon veel te diep is om de zeebodem te bereiken.
Of er ligt een reflectielaag tussen de bodem en het schip.
Het log springt dan automatisch over op watertrack.
Op zich kan die data ook best betrouwbaar zijn.
Als hij stilligt.
Maar zo'n waterlaag kan ook heel goed in beweging zijn.
Beweegt het met je mee, dan zal de afgelezen vaart te weinig zijn.
Beweegt het tegen je in dan is de afgelezen snelheid te hoog.
Een goede log geeft middels een lampje aan wanneer het watertrack gebruikt.
Er zijn loggen op de markt die werken met een zeer hoge frequentie.
In dit geval houdt het bereik met enkele meters op.
Deze loggen werken altijd met watertrack.
Indien het log ook aangesloten is op andere navigatiemiddelen als ECDIS of RADAR, voor de momenten dat er geen GPS signaal beschikbaar is, is het van groot belang te weten dat het log op watertrack staat.
Gegevens als CPA en TCPA zijn dan wellicht niet betrouwbaar.
Log via GPS
Een speciale GPS antenne, ("3D Dynamic Sensor") met drie ontvangstpunten is zeer geschikt als log.
Tussen de drie ontvangstpunten is altijd een miniem verschil tussen de momenten van ontvangst.
Dit geeft een zeer betrouwbare indicatie van de snelheid, ook de zijwaartse.
Tevens is deze antenne ook geschikt om een elektronisch kompas van data te voorzien.
Dit kompas moet dan natuurlijk hiervoor wel geschikt zijn.
Gezien de hogere prijs zien we dit soort systemen vooral op overheidsschepen en schepen van reddingsdiensten.
Op koopvaardijschepen worden ze nog niet veel aangetroffen.
Maar het zal vast niet lang duren voordat dit systeem het gyrokompas en het log zal gaan vervangen en voornoemde systemen wellicht alleen nig als back-up aan boord staan.
Het arrangement Scheepsloggen is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Menno Jacobs
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2024-11-20 10:00:19
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Toelichting
Werking van scheepsloggen
Deze Wiki is grotendeels gebaseerd op het boek Nautische instrumenten en systemen van D. Riedijk (2018)
Aangevuld met informatie van diverse internetbronnen.
Eindgebruiker
leerling/student
Moeilijkheidsgraad
gemiddeld
Scheepsloggen
nl
Menno Jacobs
2024-11-20 10:00:19
Werking van scheepsloggen
Deze Wiki is grotendeels gebaseerd op het boek Nautische instrumenten en systemen van D. Riedijk (2018)
Aangevuld met informatie van diverse internetbronnen.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
Het geheel hing dus dag en nacht achter het schip en werd aan het eind van de ochtendwacht (op de middag) afgelezen.)
