Een korte geschiedenis van zeilinstrumenten, deel 3

Het navigatie-instrumentarium dat aan het einde van de jaren 90 werd ontwikkeld, bestond uit zeer effectieve apparatuur. De Sailmath WTP had de toon gezet met nieuwe nauwkeurigheids- en responsniveaus, dankzij het gebruik van gyroscopen om de fouten te corrigeren die optraden in de windsnelheid- en windhoekmetingen vanwege de pitch en roll van de boot (zie deel 2).

Nieuwe ontwikkelingen bleven elkaar opvolgen. De boten werden steeds sneller en er was altijd vraag naar snellere gegevens en grotere updatesnelheid, snellere, heldere schermen met een hogere resolutie, meer flexibiliteit voor uitbreiding en grotere nauwkeurigheid door betere sensoren en kalibratie. Op al deze gebieden bracht het begin van het nieuwe millennium innovatie met zich mee, zoals altijd door bestaande fabrikanten, startende bedrijven, hobbyisten en professionele zeilteams.

De nieuwe high-performance systemen die in de jaren 2000 werden ontwikkeld, hebben we grotendeels te danken aan de algemene vooruitgang op computergebied. De hardware werd krachtiger, communicatieprotocollen werden verbeterd en de systemen werden veel flexibeler. Er konden steeds meer verschillende sensoren worden aangesloten en gebruikers konden op maat gemaakte algoritmen ontwikkelen voor het lezen of kalibreren van de sensoren en de bewerking van de gegevens. Hierdoor konden nieuwe gegevensfuncties worden berekend die volledig in het systeem waren geïntegreerd.

"In 2004 werd begonnen met een herontwikkeling van het WTP systeem, waarbij de CPU werd verplaatst naar het Windows CE-besturingssysteem. Dat werd de WTP2", legt Graeme Winn van Sailmath uit. "Sailmath werd in 2004 verkocht aan B&G en ik ging werken voor BMW Oracle, waar ik doorwerkte aan de ontwikkeling. Een systeem met netwerken en DLL's werd een zeer flexibel platform voor de ontwikkeling op maat die nodig was voor de AC [America's Cup]." Het feit dat B&G eigenaar van de WTP2 was, betekende ook nieuwe hardware en verbeterde integratie met de schermen van het bedrijf via hun Fastnet communicatiebus.

Er kwamen echter steeds nieuwe spelers op de markt en de mensen en bedrijven die zich de afgelopen decennia hebben beziggehouden met navigatie-instrumenten vormen een complexe stamboom. Naast de reeds genoemde spelers die nog steeds meedoen, zoals NKE, Ockam en Signet, was er TackTick, een innovatief draadloos systeem dat in 1997 werd geïntroduceerd door de Britse ontwikkelaars Clive en Mark Johnson.

In 2009 werd TackTick verkocht aan Sunnto en twee jaar later aan Raymarine, dat was ontstaan door een management buy-out van Raytheons nautische divisie in 2006 (bedenk dat Raytheon Kiwitech kocht) en een breed scala aan nautische elektronica produceerde. En laten we de Amerikaanse technologiemultinational Garmin niet vergeten, die Nexus (afkomstig van de divisie nautische elektronica van Silva) overnam om de markt binnen te komen.

In dit veld vol hoogwaardige spelers kocht in 1995 het Spaanse America's Cup-team de allereerste WTP. Deze interesse leidde uiteindelijk tot het Racing Bravo instrumentarium dat werd ontwikkeld op vergelijkbare hardware. Bravo Systems werd in 2007 door Alinghi gebruikt om de America's Cup te winnen en vervolgens in 2010 door Oracle. Tegenwoordig zet FaRo Advanced Systems de Spaanse traditie op het gebied van navigatie-instrumenten voort, terwijl in Denemarken (waar voorheen DanaPlus was gevestigd) Kalle Coster in 2014 Sailmon startte.

Ook de ontwikkelingen in sensortechnologie gingen door, met name wat betreft de meting van twee van de vier fundamentele gegevens die essentieel zijn voor elke wedstrijdboot: bootsnelheid en koers (de andere twee zijn windsnelheid en -hoek).

Robert Hopkins installeerde uiteindelijk een Nortek Doppler Velocity Log (DVL) aan boord van de TP52 Caixa Galicia en vervolgens voor PUMA voor de Volvo Ocean Race 2011-2012. Met deze geavanceerde sensor kon de waterstroom in drie dimensies worden gemeten op verschillende afstanden van de transducer. Ik denk dat dit de eerste keer was dat de lijzijde in real time nauwkeurig werd gemeten. INEOS Team UK ging nog een stap verder in het testen voor de America's Cup 2021, toen ze een nieuwere versie van dezelfde sensor gebruikten op een AC75. Het was de eerste keer dat de 3D-waterstroom rond de draagvleugelzwaarden op deze Cup-boten werd gemeten.

De meting van de koers en de ruimtelijke beweging van de boot is verder radicaal veranderd door de ontwikkelingen op het gebied van versnellingsmeters, rotatiesensoren, inertiële navigatiesystemen en natuurlijk GPS. Dankzij deze nieuwe sensoren zijn veel van de dynamische fouten van het instrumentarium geëlimineerd, bijvoorbeeld de pieken in de windrichting en -snelheid tijdens overstag gaan en gijpen. En dan hebben we het nog niet over de opmerkelijke verbetering van de voorspellingen en gegevens van tactische apps en start-apps.

Met al deze activiteiten voor ogen is het misschien verrassend dat de traditionele vaan-en-schoepenwindmeter de voorkeursmethode blijft voor het meten van de wind. Er bestaan wel solid-state sensoren, niet in de laatste plaats die van Gill Instruments, het bedrijf van de voormalige B&G engineer Mike Gill, maar deze worden niet veel gebruikt, waarschijnlijk vanwege het gebrek aan integratiemogelijkheden, hun gewicht en de windweerstand. Misschien is er een verandering nodig in de America's Cup-regel die Lidar-technologie en windrichtingmeting 'op afstand' verbiedt, om de innovatie op dit gebied een nieuwe stimulans te geven.

Belastingsensoren zijn robuuster en nu ook draadloos geworden, en worden daarom op veel meer plaatsen op de boot gebruikt. In de jaren 80 was Diverse de belangrijkste speler op dit gebied, maar er is nu concurrentie van glasvezelspecialisten, zoals de bedrijven Pixel sur Mer en Cyclops Marine, met hun assortiment Bluetooth Smarttune- en Smartlink-belastingssensoren. Digitale roterende en lineaire encoders hebben het ook mogelijk gemaakt om de instellingen van zeilen en draagvleugelzwaarden nauwkeuriger en betrouwbaarder te meten.

Dit alles heeft geleid tot een veel gedetailleerder en nauwkeuriger beeld van de prestaties van boten. Het is dan ook geen verrassing dat de pakketten voor gegevensanalyse zijn verbeterd om van al deze informatie te profiteren. Het bedrijf SailingPerformance van Cyrille Douillet startte na de America's Cup van 2007 en biedt nu een uitgebreide serie analysetools en gespecialiseerde ondersteuning voor degenen die dat nodig hebben.

Het bedrijf Cosworth, actief op het gebied van raceautotechniek, betrad de markt met de Pi gegevenslogger en Toolbox software, een prestatieanalysepakket dat (in verschillende versies) voor van alles kan worden gebruikt, van America's Cup-boten tot bijboten tijdens de Olympische Spelen. Dit pakket, aanvankelijk ondersteund door ingenieur Alex Reid (die vervolgens naar de America's Cup and Artemis Technologies ging), was ook zeer geloofwaardig.

Het laatste element is de schermtechnologie, die heeft geprofiteerd van de enorme vooruitgang op schermgebied in het algemeen. De nieuwste generaties bovendekse schermen, zoals B&G's Zeus e de recentere Nemesis schermen, tillen de begrippen licht, waterbestendig, aanpasbaar, hoge resolutie en responsiviteit naar niveaus die de pioniers uit de jaren 70 en 80, met hun knipperende groene cursors en zichtbare pixels, zich niet eens konden voorstellen.

Ondertussen is de WTP2 van B&G uitgegroeid tot de WTP3, een indrukwekkend snel en dynamisch open systeem met seriële en analoge gegevensacquisitiemodules, die bijna onbeperkte uitbreiding mogelijk maken. Interessant genoeg hebben de ontwikkelingen in de America's Cup, waar dit in de jaren 70 met Dick McCurdy allemaal is begonnen, ervoor gezorgd dat zelfs dit prestatieniveau en deze flexibiliteit tekortschieten voor Cup-teams.

De boten zijn almaar sneller en complexer geworden, maar de wedstrijd America’s Cup Deed of Gift in 2010 (en de daaropvolgende overgang naar draagvleugelboten) heeft de eisen voor de America's Cup-wedstrijd nog verder doen stijgen. Er is nu een punt bereikt waarop zelfs het beste commerciële instrumentarium op sommige gebieden niet voldoet. Gelukkig (of niet, afhankelijk van uw gezichtspunt) zijn de budgetten van de teams gestegen met hetzelfde tempo als de prestaties van de boten, en een deel van deze middelen is gestopt in de productie van speciaal instrumentarium dat vanaf de basis wordt opgebouwd.

Dankzij de algemene veranderingen in de computerwereld is deze benadering een stuk haalbaarder geworden. Door de ontwikkeling van programmeertalen, de toegankelijkheid van open source-routines en DLL's kunnen apps veel sneller en eenvoudiger worden gebouwd dan in het verleden. Het gevolg is dat het tegenwoordig niet ongebruikelijk is dat een Cup-team begint met een blanco vel papier en zijn eigen systeem bouwt volgens de vereiste specificaties voor hardware en software, net zoals Dick McCurdy in 1970 deed.

Tot nu toe is er maar weinig van dit werk in de echte wereld te zien geweest, maar ik heb het gevoel dat deze situatie zal veranderen. In de loop van de tijd zullen navigatie-instrumenten steeds geavanceerder worden naarmate nieuwe innovaties vanuit de Cup en andere professionele teams boven komen drijven. Er is ook geen tekort aan fundamentele problemen die nog opgelost moeten worden. De windschering en het verticale profiel blijven grotendeels onmeetbaar, en er bestaat nog geen realtime optisch systeem voor zeilboten tegen een prijs die niet alleen betaalbaar is voor goed gefinancierde professionele teams. Er is nog genoeg te doen en we kunnen uitkijken naar wederom een spannend decennium in de wereld van navigatie-instrumenten.