Onderwerp: Belang van juiste STW voor je TWA

Vandaag weer eens over een paar lange stukken de STW van de ST60-tridata gecalibreerd met gebruik van de GPS-SOG. En daarna eens gerekend aan de gevolgen van een foute STW voor de berekening van de TWA (en TWS).

Een windset met log (in dit geval ST60) berekent de ware windhoek en snelheid (TWA en TWS) door van de gemeten schijnbare hoek en snelheid (AWA en AWS) de bootsnelheid van de log (STW) af te trekken (vectoren aftrekken).
Je hebt een goed kloppende TWA en TWS nodig als je Performance tegen de polar wil uitrekenen (en erop varen en trimmen). En daarvoor zijn juiste metingen van wind en bootsnelheid van groot belang.
Zelfs als je de Performance berekent op basis van SOG zal je toch vaak met STW te maken hebben omdat een geintegreerd systeem de interne STW gebruikt voor de True Wind berekeningen.
En als de STW dan afwijkt van de werkelijke snelheid (SOG) gaat het mis. (op stromend water gaat het sowieso mis).

De afwijkingen zijn flink.
In onderstaande tabel:
- de grijze kolom zijn de Upwind Angles uit mijn meetbrief voor elke TWS (de rijen)
- de 4 andere kolommen zijn de fout in TWA bij diverse STW-fouten, van -1, -0,5, +0,5 en +1 Kts.

Hoe meer wind hoe minder fout.
Maar bij wind van 12 kts hebben we het over fouten van 3 a 4 graden. Dat geeft zeker vele procenten fouten in de Performance-berekening......

Het belang van de STW is evident. Echter ook misschien wel het moeilijkste te kalibreren sensor. Hoe je ook went of keert je krijgt een log op basis van een schoepenrad wat meet op het oppervlak van de scheepshuid niet goed bij verschillende snelheden. Nu zijn de verschillen in snelhed bij een water verplaatser niet erg indrukwekkend maar dan nog blijft het moeilijk. Gaat je bootje in plané en drijft ze in een emulsie van water en luchtbellen is het een onbegonnen zaak.
Nog steeds heb ik geen afdoende oplossing kunnen bedenken. Misschien is het ouderwetse sleep nog de beste. Totdat je die vergeet als je gaat aanleggen.

3Noreen schreef :
Je kunt het gebruik van de STW ook wel verminderen...
De PC aan boord met Tactictool krijgt NMEA-schijnbare wind uit de windset en GPS-SOG.
Daarmee berekent Tactictool zelf de TWA en TWS. Die 2 en de SOG worden dan gebruikt voor Performance.
Veel beter krijg je het niet.
Blijft wel dat de windset in True-stand wellicht een paar graden fout aanwijst...
Maar voor iedereen die TWA berekent mbv STW geldt: zo goed mogelijk calibreren bij de actuele snelheid van de boot...

Allemaal leuk en aardig als je niet vaart op stroom..

Ik weet niet eens hoe ik mijn STW moet calibreren.. Toch nog eens naar het Zoommeer van de zomer of zo.
Veerse meer kan ook.

Leuke foutanalyse! Zul je altijd zien: de belangrijkste input is meteen de lastigste meting!

Hier wat meer achtergrond over waarom dit zo'n lastige meting is: Measuring boatspeed

En hier een poging om een paddlewheel log te lineariseren/ijken:
Boatspeed sensors

Ik ben benieuwd hoe m'n (nog in de doos) ultrasone log gaat bevallen; deze meet effectief tussen 18 cm en 1 m van de romp; ver weg van de grenslaag.

Nachtvlinder schreef :
Zolang je niet in een bellenbaan planeert doet zo'n ding het goed. Daarna wordt het minder....

Eigenlijk wil je een sleeplog met NMEA uitgang! Wel onhandig qua uitzetten en binnenhalen, maar zou dat technisch te bouwen zijn? Ombouwen bestaand paddle wheel log? Aantal pulsjes per mijl hoeft niet eens heel precies te kloppen want valt te calibreren!

B&G had vroeger een through-hull sensor die zo'n 10 cm onder de romp een mini-turbine had, ondersteund door 2 vorken. Kwetsbaar, dat wel...

Dan denk ik: je wil eigenlijk een windset die alleen awa en aws data doorzet naar de pc/mux en de pc/mux verder laten rekenen. Via de software heb je al heel wat meer in te brengen aan correctie en dergelijke.

Interessant!

Edit: tweede gedachte
Je wil een windset die twa en tws berekent adhv sog en een performance berekening waarbij je kan kiezen voor sog of stw in verband stroming.

Met een Raspberry Pi kun je dat allemaal! Ik corrigeer en bereken volgens onderstaand blokschema, een mix tussen hoe Ockam, B&G en Sailmon dat doen in hun performance computers:

Ik durf het bijna niet te vragen, maar doe het toch... (mompelend iets als domme vragen bestaan toch niet?)

Waar staat STW voor?

Baasklusje schreef :
(Speed Through Water)

Nachtvlinder schreef :
Ah ja. Dank Nachtvlinder.

Nachtvlinder schreef :
Je koopt een vinnetje van een walker log. Draadje aan een plusgever en je bent er. Alleen zo'n ding gaat met de golven mee sneller en langsamer draaien afhankelijk van hoe hard er aan het touwtje getrokken wordt. Het touwtje werkt als een opwindveer. Niet erg voor als je de afstand door het water wilt meten die je afgelegd hebt, maar wel als je snelheid wit weten.
Mijn huidige idee is om eerst een tabel voor wind drift te hebben. Dan een met een lange filtering de stroom te bepalen aan de hand van gps en log afstand. Filter in de orde van grote 5 á 10 minuten. In de veronderstelling dat de stroom niet heel snel veranderd. Is dit een juiste aanname ? Dan kun je met stroom & drift als bekenden van de gps een snelle update van de stw maken.

Dat klinkt als een fris idee, ik volg je gedeeltelijk.

In mijn woorden denk ik er onderstaand van te begrijpen:

• Je schat de stroming door log en GPS gedurende 5-10 minuten te vergelijken. Hierdoor filter je ruis en kortdurende meetfouten eruit
• Op basis van deze stromingsvector "state estimator" schat je, op basis van SOG wat je STW had moeten zijn

Zoiets?

Ik begrijp de rol van wat je "wind drift tabel" niet helemaal hierbij. Geeft dit een schatting van de drift als functie van windrichting en -snelheid die je gebruikt om de schatting van de stromingsrichting nauwkeuriger te maken?

Wat gebeurt er indien je log niet alleen een stochastische maar ook statische (continue) afwijking heeft? Of speelt dat niet bij jou?

Baasklusje schreef :
Thomas, over hoeveel procenten gaat het ongeveer? Hebben we over 5%, 10%, meer?
(5% is inderdaad al veel. Is voor mij reden om direct te kijken wat er nog beter kan).

Nachtvlinder schreef :
In mijn idee is wind drift bijna evenredig met de sinus windhoek * c * windkracht. Waarbij c nog iets heeft met sea state.
Nachtvlinder schreef :
Die vinnen zijn verrassend nauwkeurig. Maar een calibratie op niet stromend water zonder wind lijkt me wel noodzakelijk. Goed te doen op het IJsselmeer als het een keer niet waait.

koko schreef :
Stukje uit mijn polar uit Sailspeed:
Kijk naar het verschil in hoek tussen de UA (bij elke windspeed) en de 52 graden, en zie wat het snelheidsverschil is.



bij 6 kts: 7,8 graden verschil, 0,5 kts verschil
bij 8 kts: 9,5 graden, 0,7 kts
bij 10 kts: 9,2 graden, 0,7 kts

Als we dat een beetje inschatten naar wat een fout van 1 kts van de STW doet (zeg 3 graden fout veroorzaken) dan is dat 1/3 van de hierboven genoemde graden-verschillen tussen UA en 52. De performanceberekening zal vermoedelijk bij een fout van 3 graden een verschil van 1/3 van die gevonden 0,7 kts opleveren. Zeg voor het gemak 0,25 kts fout, en dat kan plus of min zijn.
We hebben het dan over 0,25 kts op een snelheid van ongeveer 5 kts. Dat is 1/20ste deel, ofwel 5%.

Een log zal niet zomaar 1 kts afwijken, dus in de praktijk is het wellicht minder erg. Maar een snelheidsverschil van zeg 2% betekent minstens 3 plaatsen lager bij de 24uurs....

Varen van de optimale UA leidt tot maximale VMG correct? Zou een vergelijking van deze VMG's dan niet duidelijker zijn?

cos(52) geeft een factor 0.62, waardoor de VMG's worden:

TWS	UA	VMG@UA	VMG@52	delta(52-UA)	delta(VMG)
6	44.2	3.2	3.0	7.8	0.2
8	42.5	3.8	3.6	9.5	0.2
10	42.8	4.3	4.0	9.2	0.3

Nu verloopt de VMG tussen 52 gr en UA natuurlijk niet lineair, maar we weten niet hoe het wél verloopt. Qua gevoeligheid zou dan volgen:

6 kn TWS : -0.13 kn (4% VMG_perf) per 5 gr te laag
8 kn TWS : -0.11 kn (3% VMG_perf) per 5 gr te laag
10 kn TWS : -0.16 kn (4% VMG_perf) per 5 gr te laag

Ik vind dit minder extreem dan ik had verwacht!

Herstel: in %VMG is het verschil GROOT!

In performancetermen toch niet te verwaarlozen.
Die 0.13 kts bij tws 6 kts is zo'n 3% van V@UA.
Het verschil tussen 97 en 100%.... Daar zoek je altijd naar.

Zag het ook net! Is een belangrijk verschil!

Ik twijfel zelf weleens aan de nauwkeurigheid van die UA's en DA's op de meetbrieven, aangezien (zeker de UA) afhankelijk is van golfslag en (bij jou in ieder geval) de DA opeens een stuk verschoven is, in een nieuwere meetbrief. De boot gedraagt zich steeds hetzelfde, natuurlijk.

Durf jij blind te varen op deze getallen of "zoek" je er in de praktijk ook naar, op basis van gevoel, roerdruk (of een -vaak ruisige- VMG meting)?

Baasklusje schreef :
Yep, dat is wel het "ding" met de performancemeter. Die 0,13 kts maakt minder indruk dan 97%. Daar sla ik wel op aan, terwijl 0,13 kts me niet onrustig maakt.
Ben blij met dit draadje. Het laat ook wel zien hoe moeilijk het is om die laatste procenten er uit te peuren en waar je naar moet zoeken qua snelheid.

Nachtvlinder schreef :
Ik vaar idd op de UA en DA uit de meetbrief. Zeker met 6 kts en minder, dan is de op/afkruishoek erg belangrijk.
Eerst de hoek goed, en dan met trim het gevoel goed krijgen.
VMG kijk ik helemaal nooit naar, veel te sloom.
Roerdruk? Wat is dat? Hebben we niet

Waarom gebruikt een plotter (of windset) geen SOG? Ik had al eerder gezien dat STW gebruikt werd (hij kan nog steeds true wind berekenen zonder dat de plotter aan staat), maar ik hoopte dat SOG de voorkeur zou krijgen boven STW. Niet dus? (raymarine ST60 wind, ST40 log, C70 plotter).

Ons log loopt bij hogere snelheden (10+) wel degelijk mis, bij nog hogere snelheden zelfs meer dan een knoop. Dat kon voor een deel wel eens het licht schizofrene gedrag van onze TWS veroorzaken.

Is er een mogelijkheid om een ST60 wind instrument gebruik te laten maken van SOG?

Ik weet niet hoe het met de ST60 serie zit, maar de i70 serie heeft de mogelijkheid om het log op een aantal punten te kalibreren: bv bij 1, 3, 5 en 7 knopen bootsnelheid (vereist stilstaand water en een werkende GPS). Dan heb je nog niet de factor helling eruit gefietst, maar het wordt al een stuk nauwkeuriger.

@redshift: ik was ook naar die optie op zoek (tijdelijk althans, tot mijn log het doet) maar nog niet kunnen vinden. Stukje van Raymarine forum (de laatste post bevat een link naar een mogelijk interessant document): raymarine.ning.com/forum/topic...calculation-with-sog

STW (ik gebruik meestal BSP als term) is met een paddle wheel sensor inderdaad val niet lineair met de snelheid. Een ultrasoon sensor heeft hier vrijwel geen last van.
Afhankelijk van rompvorm en plaats van de sensor is STW ook afhankelijk van de helling die je maakt. Dit kan zelfs een behoorlijke impact (paar procent punt) hebben en als je sensor niet in het midden van de boot is gemonteerd is het ook verschillend voor koersen over BB en SB. In sommige systemen kun je daarom ook kalibreren voor heel.

Maar wanneer je een perfecte STW en TWA nastreeft om deze eenvoudig met de gegevens van je ORC meetbrief te vergelijken moet je niet vergeten dat de TWA op die meetbrief inclusief leeway is. De meeste instrumenten laten TWA zien exclusief leeway. M.a.w. als je meetbrief zegt dat je bij 10 knop wind een TWA van 40 graden moet kunnen varen, dan zullen je instrumenten als snel een TWA van 35 graden moeten laten zien (uitgaand van 5 graden leeway) om dat ook daadwerkelijk te halen.