In questo articolo cercheremo di capire in cosa consiste l’installazione di un autopilota per barca a vela partendo dalle sue componenti base. Ogni produttore vari tipi di autopilota per barca a vela che vanno dalla crociera all’alta performance pertanto non è sempre facile districarsi.
In alcuni casi la stessa unità di controllo ha delle funzionalità opzionali a pagamento che l’utente deve comprare. In altri è la sensoristica a fare la differenza, con sensori ad alta risoluzione rivolti a chi ha bisogno di una risposta rapida dai propri strumenti.
Partiamo da un autopilota base da mettere in pozzetto su una piccola a barca a vela a barra fino a parlare negli articoli successivi dei sistemi più complessi presenti sulle barche più grandi o da regata.
Le componenti base di un autopilota per barca a vela
Per parlare di componenti base e fare dei confronti fra pari dobbiamo definire cosa intendiamo per autopilota per barca a vela di base. Un’installazione essenziale potrebbe per esempio indicare la sola capacità di timonare la barca al posto nostro su una linea retta. Per farlo l’autopilota ha bisogno solo di una bussola per tenere la rotta. Se questo è ciò che intendiamo per base, un attuatore con bussola e unità di controllo sarebbe sufficiente.
Il punto di partenza è dunque un piccolo ST1000+ o ST2000+ della Raymarine. Questo è un piccolo pilota automatico dove tutte le componenti sono racchiuse in un’unica unità amovibile. L’ST1000/ST2000 è un pilota automatico da pozzetto estraibile per barche con timoneria a barra e dislocamento 3.000 kg – 4.500 kg max.
Una unità di questo tipo è dotata semplicemente di una bussola fluxgate (elettronica) e poco più. Il “cervello” del pilota è racchiuso nell’unità stessa e si limita a correggere in una direzione o nell’altra rispetto alla rotta impostata. E’ importante capirne tutte le limitazioni per non aspettarsi più di ciò che una unità del genere può darci.
Le limitazioni di un autopilota per barca a vela stand-alone
Un pilota automatico stand-alone innanzitutto non è collegato ad altri sensori dunque “vede” un’unica informazione, la prua bussola. Quando vi fate sostituire alla barra da un autopilota cercate di immedesimarvi nello stesso e man mano vi renderete conto di molte cose. Da un lato di quante informazioni avete bisogno come umani per timonare. Dall’altro quanto sia difficile realizzare un pilota automatico che sappia agire e reagire come noi.
Quando partiamo da un pilota stand-alone dovremmo fare una prova. Mettetevi al timone bendati e fatevi leggere con regolarità la prua bussola da un amico. Potete fare la stessa cosa in una notte scura dove non vedete il mare. Magari con un cappello sulle orecchie per non sentire neanche il vento. Il pilota automatico stand-alone ha ancora meno informazioni a disposizione di voi. Già perché voi potete percepire lo sbandamento della barca e sentite la forza esercitata sul timone.
Potrete sentire se la barca è particolarmente orziera ed applicare colpi di timone più o meno ampi. Potrete sentire un onda che al giardinetto vi solleva e tirare la barra per evitare che la barca vada all’orza. Quindi per quanto tentiate di fare una prova ad armi pari non lo sarà mai. Per farlo dovrete passare la barra ad una persona che non è mai andata in barca. Qualcuno che non sappia cosa voglia dire orza e poggia. Una persona a cui direte regolarmente solo tira o spingi la barra.
Autopilota per barca a vela: poche informazioni poca performance
Con un pilota automatico stand-alone dunque abbiamo messo alla barra un amico che non sa niente di vela. Un amico che come uno stupido “mulo” si limiterà a tirare o spingere la barra in base a quello che gli indicherete. Lo farà in pari misura senza adattare la timonata alle condizioni meteo. A dire il vero esiste la funzione “Gain” che equivarrebbe a dire all’amico “sii più energico” o “sii più gentile”. Ma ecco, fine delle opzioni, cosa vi aspettereste da una situazione del genere?
Questo tipo di autopilota sono perfetti per sostituirci su piccole imbarcazioni a barra quando andiamo a motore. Già quando andiamo a vela dobbiamo ricordarci quanto detto sopra. Senza informazioni aggiuntive l’unità condurrà la barca solo se questa è molto bilanciata e neutra al timone. Ovvero non potete immaginare che colti da una raffica che porta la barca all’orza il pilota in qualche modo reagisca. Abbiamo detto che questa unità praticamente non ha intelligenza propria, non sa cos’è l’orza.
Ho visto tante persone comprare un piccolo autopilota per barca a vela tornare in porto e lamentarsi. “Non mi tiene la barca sotto spi”. Mi verrebbe da prenderli e portarli in piena notte a timonare sotto spi e pur con tutte le informazioni aggiuntive implicite di sbandamento e barca vedere come se la cavano. Il problema non è il pilota ma l’aspettativa del velista che per risparmiare si è dotato di un sistema che semplicemente non ha le caratteristiche per fare ciò che vorrebbe.
Autopilota per barca a vela ed attuatori: forza per timonare
Le piccole unità descritte sopra inoltre hanno una meccanica pensata per lavorare con piccoli carichi di lavoro. Il più piccolo, l’ST1000 può gestire un piccolo natante con barra neutra, un ST2000 poco di più. Ma non possiamo chiedere al pilota di “appendersi alla barra” per evitare una straorza dopo l’altra. Il povero strumento tenterà ripetute correzioni, ma non riuscendo a ripristinare la rotta e non avendo elementi per capire il perché dopo un pò inizierà a darci degli stupidi con una serie di insulti censurati dal ripetersi di beep beep.
Eh sì quei beep beep sono insulti per noi stupidoni e li meritiamo tutti. Abbiamo preso un “frullatore” per farne il motore di un biplano acrobatico e ci chiediamo come mai non vada. Per permettere ad un pilota automatico di agire e reagire meglio dobbiamo dargli sensori per sentire e forza per timonare. Questo può avvenire progressivamente, quindi anche il “cervello” del pilota può essere più o meno evoluto.
Rimanendo sui Raymarine, anni fa esisteva il pilota ST5000+ la cui centralina era racchiusa nell’unico schermo pilota. Ovvero non c’era un computer separato, e quest’unità non era che l’anima separata di un ST2000 con poca, credo, intelligenza aggiuntiva. L’ST5000+ però iniziava ad avere l’attuatore separato dal display. L’attuatore poteva per esempio essere un linear drive noto anche come ST4000. Un tubo nero con semplice motore elettrico e vite senza fine per muovere il braccio.
Autopilota per barca a vela: Il tiller pilot ST4000
Il tiller pilot ST4000 è, nel mondo dei linear drive separati da centralina di controllo, il livello di partenza. L’ST4000 è tutt’ora un’opzione nel range Raymarine ed è molto usato come “muletto” anche sui Mini 650 che spesso ne portano un paio di rispetto a bordo. Si tratta di un attuatore elettrico a 12V che va in un senso o l’altro in base alla polarità della corrente. Per questo motivo è un attuatore che è compatibile anche con altre marche di autopilota per barca a vela.
L’ST4000 esiste in due versioni, quella standard e quella Grand Prix. La differenza è fondamentalmente una sola ma molto importante. Se provate a svitare l’ultimo segmento dal lato in cui esce il cavo di alimentazione estrarrete distaccherete il motorino elettrico con il suo ingranaggio. L’ingranaggio, per trasferire la propria rotazione alla vite senza fine all’interno del tubo nero è infilato di testa in tre ingranaggi.
Sul modello standard i tre ingranaggi sono in nylon, su quello Grand Prix sono in ottone. Differenza non da poco per chi come i ministi usano il pilota anche per andare a vela. Sottoponendo il braccio a degli sforzi se pur non enormi, gli ingranaggi in nylon finiscono per deteriorarsi. La versione Grand Prix, nella sua semplicità, compattezza e leggerezza ha da sempre rappresentato l’attuatore di rispetto per eccellenza.
Autopilota per barca a vela: I linear drive con frizione
Il linear drive ST4000 va agganciato ad un perno dunque non ha una frizione per essere messo in stand-by. Per “spegnerlo” va disconnesso fisicamente dalla barra il che non è sempre comodissimo. In assenza di corrente rimane rigido dunque non può essere lasciato innestato. Il passaggio successivo rispetto al “muletto” ST4000 è quello di installare un vero e proprio Linear Drive con frizione.
Tutti i linear drive si basano su un motore elettrico dalla polarità reversibile. Per questo, qualsiasi cosa vi dicono, sono tutti compatibili fra loro fra le varie marche di autopilota per barca a vela. Vedremo per esempio che su una tipica installazione NKE è preferibile installare un Linear Drive Type 1 o 2 della Raymarine. Questo principalmente per questioni di affidabilità e soprattutto di consumi elettrici. Ma andiamo per passi.
Tornando al nostro storico ST5000+ (fuori produzione) sul retro avevamo tutta una serie di innesti. Questi erano la testimonianza della progressiva evoluzione dei piloti. Dalla centralina uscivano ovviamente i cavi di alimentazione dell’attuatore poteva essere un semplice ST4000. Notiamo però un uscita aggiuntiva, quella “clutch” – la frizione. In tutti gli attuatori la frizione non è altro che un elettromagnete. Quando la frizione è inserita (ovvero quando premiamo auto) c’è tensione fra questi due cavetti. Quando premiamo stop non c’è tensione e il braccio dell’attuatore può girare a vuoto.
Attuatori elettrici e attuatori idraulici
La Raymarine ha due Linear drive, il Type 1 e 2, seguiti da S per indicare la versione a braccio corto. La differenza sta nella forza del motore e consiglio a tutti di installare il Type 2 anche su barche piccole come i Mini se intendete usarlo con regolarità, sotto sforzo con tante miglia. Non ho abbastanza parole per elogiare questo attuatore, sul mio Class40 avevo due attuatori. Quello della Raymarine ha fatto due giri del mondo ed altre regate per un totale di circa 100.000 miglia. Mai avuto problemi, credo di aver fatto sostituire in via cautelativa una volta le spazzole del motorino.
L’unico accorgimento per il linear drive Type 1 o 2 è nell’installazione dell’attuatore. Il braccio deve essere orizzontale o con pendenza il leggerissima discesa verso la sua estremità. Questo perché eventuale condensa o gocce d’acqua di mare che bagnino la parte in acciaio rischiano passare oltre l’O-ring ed entrare nello scatolato. La conseguenza è che a lungo andare la frizione tende a non innestarsi o rimanere incastrata. Se vi succede basta smontare e dare un po’ di W40, sostituire l’O-ring ed eventualmente capire da dove è arrivata l’acqua.
Per le pompe idrauliche della NKE, queste sono solo marchiate NKE ma prodotte dalla Lecomble et Schmitt. Per quanto riguarda l’attuatore in sé bisogna dire che è impassibile alle intemperie. Infatti può essere installato anche in coperta. Essendo idraulico e pieno d’olio la ruggine non sarà mai un problema. Il motore reversibile non è integrato ma separato, e questo purtroppo non ha gli stessi pregi. Nato come prodotto per l’industria non è adatto all’ambiente marino, per proteggerlo coprite l’intero motore di grasso bianco. Ma è davvero assurdo installare su una barca un oggetto da migliaia di euro che sfoglia vernice dopo pochissimo tempo.
Sensori
Per poter funzionare, anche il basilare ST5000+ introduceva il sensore dell’angolo di barra. Questa è una informazione aggiuntiva che poteva processare la centralina. Anche la bussola che in un ST2000 è integrata è un sensore esterno, più preciso. Dunque alla sola prua bussola si aggiunge la quantità di barra data per correggere. Questo aumentava il livello di sofisticazione dell’algoritmo rendendolo superiore su questo pilota automatico.
Riepilogo componenti essenziali (modalità bussola e vento)
- Display
- Centralina
- Sensore angolo di barra
- Attuatore
- Bussola fluxgate
- Anemometro
- Telecomando (opzionale)
- Solcometro (sui piloti più evoluti)
- Accelerometri (sui piloti più evoluti)
- GPS alta frequenza (può essere usato in alternativa al solcometro sui piloti più evoluti)
La strumentazione
La strumentazione di bordo poteva anche pre-esistere. Ovvero la barca poteva avere un suo anemometro, profondimetro e solcometro indipendenti. Su Raymarine tutti abbiamo navigato con la serie degli ST60 oggi fuori produzione. Questi display, semplici ma davvero indistruttibili, sono montati ancora oggi su barche di oltre vent’anni. Purtroppo nel caso in cui si rompano bisogna battere le bacheche degli annunci sperando di trovarne di usati, perché non sono più riparabili.
Gli strumenti Raymarine parlavano fra di loro su rete SeaTalk, con uno spinotto molto riconoscibile a forma curva. Sul retro di un ST5000+ avevamo un ingresso SeaTalk. Collegandolo aggiungevamo due informazioni al pilota, la direzione del vento e la velocità della barca. La direzione del vento ci consentiva di passare dalla modalità bussola alla modalità vento apparente. Questo di fatto lo rendeva un timone a vento elettrico.
Non sono certo ma credo che un ST5000+ non facesse uso della velocità barca per modificare il suo modo di timonare. Inoltre su questa centalina base integrata nel display non c’era alcun accelerometro. Pertando rimaneva un “mulo” solo leggermente più robusto ed evoluto di un ST2000. A questo si poteva dire di timonare per prua bussola o prua vento, e lui, come un “mulo” ci provava testardamente senza altre logiche se non “correggi-correggi-correggi”.
Autopilota per barca a vela: il telecomando
Il telecomando dell’NKE è sempre stato una chicca e chi lo ha usato non può che esserne innamorato. Tenerlo al collo diventa parte di noi in navigazione ma occhio al laccio in dyneema con cui viene fornito. Se lo tenete penzoloni al collo potrebbe staccarvi la testa se si prendesse in un winch elettrico. Potete attaccare un elastico giro torso o portarlo al polso, detto questo io semplicemente ero abituato a buttarlo sotto la cerata.
La batteria dura per anni, centinaia di ore di navigazione. Ma, quando va cambiata la batteria da 2€ vi costerà metà del costo di un telecomando nuovo. Questo per il pessimo design di questo oggetto altrimenti amato, infatti viene brutalmente sigillato con silicone. Le due metà della scatolina non possono essere staccate senza danneggiarle leggermente anche con mille attenzioni. La batteria all’interno risulta saldata che, per carità, non richiede un perito elettrotecnico per la sostituzione. Ma è incredibile che non abbiano mai messo a posto questo oggettino altrimenti perfetto.
Il vecchio telecomando della B&G non mi è mai piaciuto, troppo grosso e pesante. Ora esiste tuttavia il piccolo WR10 wireless che non ho provato ma sembra più in linea coi tempi. Il telecomando S100 della Raymarine mangia batterie a 4 volte la velocità della luce, un leggero problema.
Le evoluzioni successive di un autopilota per barca a vela
Dopo l’ST5000+ è arrivato l’ST6000 e l’ST6000+ dove il display era solo più l’interfaccia con il Course Computer. I primi credo fossero i Type 100 e 300 poi è arrivato lo Smart Pilot. Quando feci la OSTAR, se ricordo bene, avevo uno Smart Pilot interfacciato con gli strumenti del vento e un Linear Drive Type 2S. All’epoca l’accelerometro sulla centralina era ancora un optional. Si comprava separatamente e si installava sulla scheda madre.
Questo ne migliorava di molto le performance con onda ed in poppa. Sicuramente queste evoluzioni tenevano già in conto anche della velocità della barca (e delle sue accelerazioni e decelerazioni). Per una barca dislocante come quella che avevo alla OSTAR non potevo assolutamente lamentarmi. Raymarine nella sua semplicità fa ciò che gli chiedi di fare. Se imposti una rotta o un angolo al vento, cascasse il mondo, lui ci prova. Salvo dare segnali di allarme se rimane a tutta barra per troppi secondi, ma lui, fedele ci prova comunque.
La serie degli Smart Pilot, se vado in ordine temporale giusto, fu seguita dalla Serie SPX. Sono sicuro che ciascuno rappresentava uno sviluppo del precedente, che ripeto era assolutamente adeguato al mercato a cui si rivolgeva. Oggi Raymarine ha la linea di autopilota per barca a vela Evolution, che è un grosso stacco e passo in avanti rispetto al passato. La linea evolution è comparsa sulle prime barche da regate ma certo in un mercato dove era sempre stata assente.
