Onderwerp: Eigenschappen, nauwkeurigheid en ijken instruments

Ondertussen blijf ik dit draadje met rode oortjes lezen. én een zeker afgunst. Maar bij de laatste wedstrijden heeft een gup met een low tech bootje zonder metertjes me weer alle hoeken van het IJsselmeer laten zien..... Die lui drijven al harder den ik.

Drift correctie

De VPP output (of ORC polars...) gebruikt bij performance berekeningen gaan uit van de vrije ware wind op 10 m hoogte en zijn inclusief drift. Een extreem voorbeeld:

• Indien je boeg zeer scherp aan de wind steekt, maar je drift is een extreme 20 graden, dan dien je volgens het VPP dus de (hogere) snelheid te varen die bij die veel lagere koers hoort
• Met "ware vrije wind" bedoel ik de wind op 10 m hoogte, gemeten buiten de invloed van de zeilen. Dat is lastig te meten: in de praktijk bevindt de meting zich aan boord en kan invloed van o.a. upwash hebben.
• Deze upwash zorgt ervoor dat de stroming in het voorlijk van je voorzeil ruimer invalt dan die zou doen ten opzichtte van de vrije wind. De windrichting die je meet is dan ook te ruim: volgens je polar "mag" je de (lagere) snelheid varen die bij die nauwere windhoek hoort

Het drift en upwash effect werken elkaar dus tegen: de mate waarin is niet te voorspellen en hangt van de boot, de condities en plaatsing van de windsensor af. Los daarvan is het géén goed idee om slechts één van deze effecten te compenseren; het andere effect geef je dan de kans om harder door te werken.

Drift kun je direct meten (=het verschil tussen de kompaskoers en grondkoers op stilstaand water), maar ook schatten. Deze schatting mag je wél gebruiken op stromend water en wordt in ieder geval door de B&G, Ockam en Sailmon performance computers gebruikt:
LEEWAY = K * HEEL / BSP²

"K" is hierbij een empirische factor die tussen 10 en 14 schijnt te liggen (zo stellen deze fabrikanten). Voor een toerjacht met diepe kiel wordt "12" aangeraden. In de teller van de formule staat iets wat een relatie heeft met de dwarskracht op de kiel, terwijl in de noemer iets staat waarmee de lift van deze kiel evenredig is (met het kwadraat van de stromingssnelheid langs dit profiel...)

In de PolarPlot software is het idee geweest om wanneer mogelijk, dus op stilstaand water, de driftmeting te gebruiken. Gedachte was dat HDG (van een goed kompas) en COG (van een moderne, snelle GPS) voldoende nauwkeurig zouden zijn en beter dan een empirische schatting. Er zou dan op bovenstaande schattingsformule terug gevallen kunnen worden in getijdewater. Daartoe is eerder een toggle geïmplementeerd in deze PP software.

Een tijdje terug heeft Gregor de nodige data verzameld. Zijn tocht was op stilstaand water en data is elke seconde gelogged: wat je ziet is het stuk van de tocht tussen ~12:00 en ~15:30. Aangezien de tabellen in PP nog leeg waren tijdens deze tocht, is de output off-line berekend in Excel.

Onderstaande plot geeft het resultaat van ijking van het log:


Het stuk vanaf 3 knopen is mooi lineair nu, helemaal als je beschouwd dat er ook met flinke helling gevaren is. Bij lagere snelheden gaat het minder goed, maar daar is ook nauwelijks data verzameld. Dat maakt voor nu niet uit want de gevaren snelheden liggen ruim boven 3 knopen. Dit betekent dat voor de verdere analyses zowel SOG als BSP gebruikt mogen worden.

Idee is dus om de volgens beide methoden bepaalde drift te vergelijken. Hieronder het verloop van de TWS, de helling en gevaren snelheden:


Er zit behoorlijk wat spreiding in de data: hellingshoeken van "bijna rechtop" to iets boven 20 graden (ik geloof dat er ook nog gereefd is...), TWS variaties tussen 9 en 15 knopen en snelheidsvariaties tussen 4 en 7.5 knopen.

Dit betekent dat de teller en noemer in de schatting LEEWAY = K * HEEL / BSP² behoorlijk op hun donder hebben gekregen. BSP^2 heeft bv gevarieerd tussen 16 en meer dan 56...

Hieronder beide drift bepalingen vergeleken:


Concluderend:

1. Tijdens het eerste deel (ruime wind tot de gijp) volgen de trends elkaar redelijk; de meting is echter behoorlijk ruisig. Dat kán met filtering temaken hebben, echter een sterkere filtering maakt het resultaat ook weer trager (denk niet dat dat een probleem is)
2. In het stuk "opkruisen" geven beide methodes dezelfde trend (variaties...) aan, echter de meting geeft een niet verklaarbare offset. Alsof de drift over de ene boeg groter zou zijn dan over de andere. Kan dit een hellingsfout in het kompas zijn? Waarom is dit dan niet symmetrisch voor beide boegen?
3. In het stuk tussen 4000-5000, direct na de gijp, keert de drift niet van teken om. De helling doet dit wél en als gevolg daarvan de schatting óók. Ik kan niet verklaren waardoor de meting hier de mist in gaat.
4. Tijdens de eerste BB slag van het opkruisen (vanaf 5000) vind ik de schatting veel consistenter (irt de volgende slagen) dan de meting. Ook is (al genoemd...) de schatting mooi symmetrisch, terwijl de meting een 2x zo hoge drift denkt te meten over de SB boeg
5. K=12 lijkt goed te kloppen voor Gregor's boot (Dehler 36 JV)

Op basis hiervan: waarom niet altijd de methode LEEWAY = K * HEEL / BSP² gebruiken?? Wanneer voegt die andere methode iets toe?

@Gregor: dank voor je inspanningen zover! Hoop dat je veel aan PP gaat hebben - en ben ook blij dat je deze winter gewoon door blijft varen

Maanden geleden betrokken geraakt bij het porject van Maarten; hij zocht testers. Eenmaal aan boord de RPi met CAN-bus en PP software geïnstalleerd was daar het moment te gaan zeilen, data verzamelen en beetje bij beetje gaan begrijpen wat er op de achtergrond gebeurt. We hebben vele mails, chat's en gesprekken gevoerd over de observaties en daarmee is Maarten aan de slag gegaan om er a) een stabiele versie van te maken en b) de grillen van een gebruiker in nieuwe features te vertalen. Mijn complimenten voor zijn geduld!!

De zeiltocht waar genoemde data van is, daar is inderdaad een rif gestoken vlak voor het ingaan van het aandewindse rak.

De boot helt, liggend aan de steiger, iets naar BB. In de kalibratie van de EV-100 sensor heb ik getracht daar ook rekening mee te houden.

Dankje Gregor. Los van het gebruik een leuke leerschool idd!

Upwash en het "TWD is tacking with me" effect

post voorlopig geparkeerd omdat het drift verhaal nog niet helemaal klaar is...

Nachtvlinder schreef :
Misschien heb ik het gemist, maar hoe is de HDG gemeten?
Hellingsfouten in kompassen hoeven helemaal niet symmetrisch te zijn.
Door de helling verplaatst het kompas zit tov metalen (of magnetische) dingen aan boord.
In het extreme geval van 45 graden helling kan een stuk ijzer of recht onder of net naast het kompas liggen, afhankelijk van de boeg waarover gevaren wordt.
Mijn ervaring (fluxgate van de AP) is dat de HDG erg hellinggevoelig is, en verschillend gevoelig over de twee boegen.

Verder een prachtige ontwikkeling! De complimenten!

Baasklusje schreef : Een RM EVO-100 puck, misschien leest Gregor mee en komt nog toelichten waar die ingebouwd zit op zijn boot. Op mijn boot zit de RC42 onder de voorkooien ingebouwd precies in het midden op een schot loodrecht op de lengteas van de boot (maar dat heeft niets met deze data te maken).

Baasklusje schreef :
Wat je zegt klinkt aannemelijk. Komt wel een beetje slecht uit, want de TWD berekening gebruikt dezélfde HDG

Goed om hier eens in te duiken en past in dit draadje.
Hoe weet je hoe goed of slecht je kompas (en de plaatsing daarvan) is onder helling!?

Ik weet (alleen) dat mijn kompas erg precies is wanneer ik (rechtop!) mijn calibratierondjes vaar, dit heel langzaam doe en vergelijk met de COG. Maar hoe ga je dat reproduceren onder 30 graden helling!?

Op één plaats stil gaan liggen en de boot beide kanten op krengen met een bigbag aan de kraanlijn/giek kan natuurlijk, maar is best tijdrovend om dat elke 22.5 graden te gaan doen

Nachtvlinder schreef :
Zo maak ik de deviatietabel van mijn fluxgate, rondjes (zonder wind en golven) en op de AP steeds 22 of 23 graden verder de cirkel rondmaken.
Steeds de HDG aflezen bij elke COG, en je hebt een deviatietabel. Ook van beide gewone kompassen.



Voor de 24uurs weer gedaan. En dan merk je tijdens de 24uurs dat de afwijkingen groter zijn.
Ik kijk dan naar de Geo-wind (TWD) in het Seatalk-systeem (gebruikt fluxgate) voor en na een koerswijziging (boei). Ook na verrekening van de deviatie van de fluxgate zijn er dan afwijkingen van 15 tot 20 graden, geheel afhankelijk van de helling.

Ik weet niet hoe de EVO100 dat doet, maar een (electronisch) kompas zal er voor nodig zijn, met hellingsafhankelijke deviatie.

Een ander puntje: uit de TWA-grafieken kijkt het of de TWA over beide boegen niet gelijk is. Is dat een meetfout (windset niet netjes in het midden wijzend) of een stuur-fout (ene boeg anders dan andere)?

16 graden Upwash! Dat vind ik wel erg veel...... Wat voor tuigage, de Dehler 36? Fractioneel!

Nachtvlinder schreef :
De RM ev-100 zit 0,7mtr van SB en dwars over gezien thv de saildrive.

[url=http://http://www.raymarine.com/view/?id=8239&collectionid=116&col=7725][/url]

Gregor schreef :
Dan zal de motor bij helling over SB naast de EVO komen en bij helling over BB zal de motor onder de EVO zitten. Dat heeft zeker een flink effect.

Mijn fluxgate heb ik op het schot van de voorste kajuit (slaapplaatsen) gezet, zo ver mogelijk van de motor. Ook daar nog effecten van helling.....

Baasklusje schreef : Bij mijn Dehler zit de motor omgedraaid, dus de EV-100, dus van de SB-zijkant bezien is de volgorde:
motor - saildrive / EV-100

Ok, maar ook dan zal de positie van al dat metaal tov de EV erg verschillen tussen beide boegen (met helling).

Heb je ook luidsprekers in de buurt hangen? Die weten ook wel raad met kompassen

Baasklusje schreef :
Lijkt me een prima methode, komt ongeveer op hetzelfde neer als héél langzaam de volle 360 gr draaien en de data loggen en off-line analyseren.

Maar wat doe je met de helling!?

Je zou helling kunnen simuleren door de kompassensor vertikaal te bewegen over hoeken die even groot zijn als hellingshoeken. Dus 10, 20 en 30 graden (SB en BB ofwel hoog en laag), en dan op alle 16 koersen van de deviatietabel. Geeft een tabel met 3 * 2 * 16 waarden, bijna 100.... dat is met wat geduld wel te doen.

Baasklusje schreef : die hangen in de mast, kunnen ze me beter horen

Omdat een hellingfout van het kompas een rol kán spelen (maar niet persé hoeft...) heb ik ingezoomd op de gijp. Ook dáár ging de "HDG -/- COG" methode de mist in hadden we al geconstateerd, echter hier is zeker géén sprake van grote hellingen/hellingfouten.



Een beetje druk plaatje, daarom wat pijltjes met uitleg toegevoegd. De gijp (te zien aan de van teken veranderende helling) komt precies op het moment dat zowel COG als HDG "door de Noord" gaan; de eerder geschatte TWD zat dan ook rond zuid hadden we al gezien (oeps dat is de post die ik tijdelijk geparkeerd heb)...

Wat je ziet is dat de schatting (laten we maar even aannemen dat die tenmiste in de búúrt zit van de daadwerkelijke drift) heel weinig drift voorspelt. Nauwelijks helling (ruimte wind...) met hoge bootsnelheden tenslotte. De drift vóór de gijp werd op zo'n +2 graden (naar SB dus) voorspeld; na de gijp is die -2 graden (naar BB), een verschil van -4 graden slechts.

We hadden al eerder geconstateerd dat wat ik toen nog "de meting" noemde (HDG-COG) flink ruisig was. Logisch natuurlijk want er worden twee ruisige signalen van elkaar af getrokken, waarbij we een nauwkeurigheid wensen om een drift tussen 0 en 10(?) graden te kunnen "meten".

Heb de specs van een Simrad RC42 opgezocht: +/- 3 graden.

Een onzekerheid van 3 graden dus voor dit kompas alléén al. Voor de COG weet ik dit niet maar zal niet beter zijn. Deze fouten kunnen elkaar random tegenwerken, waardoor je zomaar op een totale fout van 6 graden zit, en dat nog zonder fouten door een evt. niet-ideale inbouw!

Zelfs ná calibratie of perfecte plaatsing gaat deze methode dus nooit een robuust resultaat bieden in deze toepassing! Voor het sturen van een koers (AP) of berekenen van TWD maakt een paar graden niet zo'n verschil, maar hier juist wél...

Die fabrikanten zijn zo gek nog niet: LEEWAY = K * HEEL / BSP² dus!

en wéér het wiel opnieuw uitgevonden

Baasklusje schreef :
Inderdaad! Weet jij dat Gregor? PP biedt géén mogelijkheid de uitlijning te calibreren, aangezien ik er vanuit ga dat dit in de sensor zélf kan. In deze Excel oefening is het natuurlijk eenvoudig aan te passen.

Met zo weinig mogelijk wind er zo hard mogelijk recht tegenin motoren toch!?

Maarten, als je denkt dat je er wat aan hebt, dan heb ik nog wel een rijtje met logjes voor je. In CSV of nmea data. De nmea data is opnieuw af te spelen via Navmonpc en te multiplexen.

Daar zit zeker ruis in, maar wel alles wat je nodig hebt denk ik. Stw, sog, wind, cog, Heading. Geen helling, voor zo ver ik weet.

Boot blijft in het water deze winter, al zullen we er niet heel veel mee zeilen. Ik begrijp niet alles wat er hier besproken wordt, maar wie weet....

Nachtvlinder schreef :
Even met Gregor besproken: voor zover hij weet is zijn (RM) windset netjes uitgelijnd en gecalibreerd; hij merkt onder het zeilen ook een verschil tussen de 2 boegen; ook de Windex geeft dit aan. Van belang in dit topic is dat de data dus klopt. Er hoeft niets softwarematig gecorrigeerd te worden.

Waarom zijn boot verschillende hoogte loopt over beide boegen lijkt me geen onderwerp voor dit draadje.

@koko, betreft de upwash-analyse: indien je data hebt van tochten op stilstaand water met goede lange kruisrakken (met veel slagen) dan is een goed georganiseerde dataset welkom. Niet als ik door dagen data moet gaan zoeken om een paar geschikte stukjes te vinden - en ook niet als ik NMEA0183 zinnen van je zou krijgen En Helling is eigenlijk wel belangrijk, omdat het voor mij al duidelijk is dat drift niet op basis van HDG-COG geschat kan worden.

Helder Maarten, dan heb je aan mijn huidige data niks.
Ik ga wel aan de slag met mijn gevers, upwash e.d., maar dat duurt nog wel even.

Nu je het toch over die gevers hebt en direct ver gezocht (maar we hebben het toch al over de details), wat heeft dat (heel hard) ronddraaiende radje voor invloed op de richting? Enig idee of daar óoit eens over na is gedacht of gepubliceerd?

Pimpel schreef :
Hier ook geen idee of daar over nagedacht is, maar ga je gang

Een eventuele invloed op de richting kun je eenvoudig wegcalibreren

Zou het zinnig zijn om de kalibratierondjes van de windmeter eens op zeil uit te voeren? Wel hard werken, maar met een goede bemanning moet dat lukken. Kan je meteen de upwash van de spi meenemen..

@FMJ: daarvoor zal eerst bekend moeten zijn wat er (intern) nu eigenlijk gebeurt met die calibratierondjes. Hier hebben we laatst (draadje Joop66) geloof ik al naar gezocht, maar niet gevonden. Praktisch lijkt me dit sowiezo lastig uitvoerbaar; deze rondjes diene toch met een constante lage draaisnelheid (op de motor dus...) uitgevoerd te worden?

Geen idee of dat kan..... die software voor de calibratie zal wel een bepaalde tijd voor een rondje verwachten, en ook een nauwkeurig rondje. dat lukt zeilend niet zomaar vrees ik.

Zouden bij RM en andere leveranciers eens moeten vragen hoe de software werkt...

De inputs zijn niet ingewikkeld:
- een AWA die wijst op een rondje varen
- een AWS die meer en minder wordt met kleine resp grote AWA
- een STW erbij waardoor de echte TWS berekend kan worden.

Daarmee moet de software het doen, meer is er niet.
Er zal wel worden aangenomen dat je een keurig rondje vaart; de duur daarvan blijkt uit de AWA.
Bij een bepaalde windsnelheid (gemiddelde AWS over een rondje) en STW hoort een vast patroon van AWA en AWS voor een rondje, dus dat zal als gegeven ook wel mee de berekening in gaan.
En dan hoeft de sw alleen nog een tabel aan te passen: de aanwezige parameters voor correcties verbeteren tot ze dat vaste AWA-patroon laten zien op de meter.

Zoiets?