WindGear by Joern Heinrich, mechanical selfsteering for sail yachts
WindGear by Joern Heinrich - servo pendulum selfsteer MEDIA: VIDEOS - Überblick
Die hier im Überblick gelisteten Links öffnen das jeweilige Video in einem neuen Browser-Fenster auf Youtube.de. Alle Videos sind jedoch weiter unten auch eingebettet.

Videos von verschiedenen Yachten (in Erweiterung begriffen):

Reinke 13M gesteuert von "WindGear by Joern Heinrich", hinsichtlich der Dimensionen von Servoruder und Steuerweg an die schwergängige Hydraulik-Radsteuerung mit 6 Umdrehungen Hart/Hart angepasst
Hallig 35 auf stürmischem Amwindkurs auf der Nordsee. Die Hallig 35 hat ein Beckerruder, welches zwar hocheffizient steuert, aber sehr starken Ruder-Gegendruck bei Krängung erzeugt. Die Genua ist weggerollt, ein Sturmvorsdegel gesetzt, das Groß gerefft. WindGear steuert...
Hallig 35 auf halbem Wind auf der Nordsee unter WindGear-Steuerung, Eigenbau-Radadapter, Becker-Ruder, Leinenführung.
Hallig 35 fährt trotz raumer Dünung einen schnurgeraden Kurs mit achterlichem Wind: Die Gierdämpfungsmechanik der WindGear ist eingekuppelt...


Videos zur Wirkung der aktiven Gierdämpfungsmechanik (YDG, Yaw dampening gear) für raume und achterliche Kurse:

Vergleich ohne/mit eingekuppelter Gierdämpfung (YDG), Aufnahmen der Selbststeueranlage und des Kompass jeweils, Wind von achtern, raume See, Bft 4-5, Groß, Genua. Messdaten vom GPS-Kurs über den Videozeitraum. Windfahnenneigung 30°
Raumer Kurs Bft5, Genua und Groß, 5.6 kn, (Rumpfgeschwindigkeit), raume See 1 m, Gierdämpfung eingekuppelt, Windfahnenneigung 30°.
Raumer/achterlicher Kurs, Genua und Groß, raume See 0,5 - 1 m, Gierdämpfung eingekuppelt, Windfahnenneigung 30°.
Raumer Kurs, Bft3-4, alte Dünung, Groß + Genua, Gierdämpfung eingekuppelt, Windfahnenneigung 25°, Aufnahmen einer manuell gesteuerten Ketch 1 kbl voraus zum Vergleich.


Videos zu Starkwindeigenschaften

Windy day - sailing Force 6 with WindGear on Jeanneau Sangria Groß 3tes Reff + Sturmfock, alle Kurse, WNW6-7, südliche Ostsee



Videos zu den Schwachwindeigenschaften im Grenzbereich zum Einsatz eines elektrischen Pinnenpiloten (Tillerpilot)

Das Schwachwindlimit: 1.3kn, 1.8 m/s scheinbarer Wind, raumschot, Groß, Genua
Ein Pinnenpilot (Tillerpilot) verschwindet spurlos
Warum der Pinnenpilot (Simrad TP20) auch bei Schwachwind nicht so toll ist
Vergleich Pinnenpilot / "WindGear by Joern Heinrich" hinsichtlich des Einflusses aufs Bordklima - Fallbeispiel Musikgenuß.




Videos zu Segelmannövern unter Windselbststeueranlage (kein Regatta-Anspruch... ;-) )

Einhand Spinnaker bergen bei zunehmendem Wind und achterlicher Welle vorm engen Fahrwasser, Kurstreue der Anlage unter Spi bei 0,2 m See und 0.5-0,8 m See, mit vergleichender Kompassaufnahme.
Einhandwende, Schwachwind
Einhand Spi-Shifte mit dem Holz-Entwicklungsmodell (2008)
Einhand Spi setzen mit dem Holz-Entwicklungsmodell (2008)




Videos während der Entwicklung mit der Holzanlage 2006 - 2009 bei unterschiedlichen Seebedingungen:

Performance des Entwicklungsmodells 2009 unter Starkwind (Bft6) und hoher seitlicher Dünung, Halbwind, Rumpfgeschwindigkeit.
Vergleich manuelle Steuerung durch Regattasegler mit Windfahnensteuerung, das Video aus 2006 führte mit anderen dazu, eine neigbare Windfahnenachse ins Konzept aufzunehmen.
Beispiel-Videoanalyse (2006), starker Winddreher bei ablandigem Wind. Lieferte (nebst anderen Videoanalysen) Eingangsdaten zur Verifikation und Verfeinerung des Rechnermodells (April 2009).
Segeln unter Spinnaker westlich Gotland (2007), Bft 2-3, Windfahneneigung 15°
Segeln unter Spinnaker nonstop Falsterbokanal/Südschweden - Kolberg/Polen (2006)


Videos zur Fertigung, Anbau, Bedienung :

Montage-Endkontrolle Die fertig aufgebaute Anlage wird mit angehängtem Servoruder auf Leichtgängigkeit getestet und ausbalanciert.

BOATS
A special version of the "WindGear by Joern Heinrich" steers an aluminum ocean sailing yacht type Reinke 13M. The 13 m long and 15 to heavy boat is running close hauled at a speed of 5 to 6 knots under mainsail and genoa. This speed is needed at least to enable the oversized servo oar to turn the hydraulic steering wheel, which needs at 30 N manual force (eq. to 3 kilogramms) to start turning at all. The steering wheel has 6 turns in total (hard/hard rudder)...

GIERDÄMPFUNGSMECHANIK

Videoaufnahmen belegen gemeinsam mit Messdaten die Wirkung der neuentwickelten aktiven Gierdämpfung. Diese wird auf raumen und achterlichen Kursen per Leinenzug eingekuppelt.
"Windgear by Joern Heinrich": Die Wirkung der neu entwickelten Gierdämpfungsmechanik (YDG). Messdaten vom KüG, Speed, als auch vom Ruderwinkel, scheinbarem Wind und Krängung wurden parallel zum Video aufgenommen. Der stabilisierende Effekt der neuartigen Servomechanik ist klar ersichtlich. Das YDG wirkt aktiv einer Rollbewegung auf achterlichen/raumen Kursen entgegen und vermindert damit hocheffektiv Gierbewegungen quer zur Welle. Eine Windfahnensteuerung mit dieser aktiven Gierdämpfung ist besonders interessant für Passatsegler.
The "WindGear by Joern Heinrich" self steering device proofs a very good course stability on the broad reach. This is due to a unique and brand new development: Yaw Dampening Gear (YDG). Most servo pendulum wind vanes sail very stable from beam reach to close hauled, but lack course stability on wavy broad reach to running point of sail. The YDG is a mecanics added to the more or less traditional servo pendulum oar principle and cures the problem.
conditions: LoA: 7,6 m, Wind: 10m/s, 150°, Sea state 0.5-1m
The "WindGear by Joern Heinrich" self steering device proofs a very good course stability downwind. This is due to a unique and brand new development: Yaw Dampening Gear (YDG). Most servo pendulum wind vanes sail very stable from beam reach to close hauled, but lack course stability on wavy broad reach to running point of sail. The YDG is a mecanics added to the more or less traditional servo pendulum oar principle and cures the problem.
Conditions: LoA: 7,6 m, Wind: 10m/s, 150°, Sea state 0.5-1m
Compared to a human steered Yacht in broad reach at wavy conditions at the same course, the Wind Gear (servo pendulum selfsteer) proves unique course reliability properties. A unique and new purely mechanical element in the servo pendulum construction provides for yaw dampening in downwind or broad reach situation which has never before been found with such devices. Here a first comparative video of its performance. The function of the YDG (yaw dampening gear) is like the one of a good steersman, who receives the information on a incoming wave from behind and hence introduces a "down the wave" motion of the ship, instead of turning the boad parallel to the wave, as most nowdays vane selfsteer devices do on this course. The YDG can be adjusted in strength of steering impact like an automatic gear in a car: with a "more" line and a "less" line. Patents are claimed. Close hauled, this gear is switched off ("less" line pulled to maximum).


Starkwindeigenschaften

WNW6-7 auf der Südlichen Ostsee, See 1.5 m, Sturmfock und Groß im dritten Reff. LüA: 7,6 m, Jeanneau Sangria. WindGear bewährt sich auf allen Kursen zum Wind.

LOW_WIND

Schwachwind-Videos belegen die extrem reibungsarme und gleichzeitig perfekt balancierte Übertragungsmechanik der WindGear
Exploring the minimum wind conditions for mechanical wind vane selfsteering gear on a beam reach: 1.3 kn ship speed, less than 2 m/s apparent wind speed. This is only acheivable by a very, very well balanced mechanics and extremely low friction transmission.Six stainless steel ball bearings and in total four counterweights are the secret of this brand new and computer optimized wind gear. Perfect to all sailors who like to be the last one to start the engine and who like to use the spinnaker despite beeing shorthanded on board.
Dramatische Ereignisse vor der Hafeneinfahrt Kolbergs: Ein Tillerpilot Simrad TP20 verschwindet spurlos... ;-)
Warum der Pinnenpilot auch bei Glattwasser und wenig Wind nicht so toll ist...
wird in diesem Video deutlich. Obwohl der Pinnenpilot auf interne Seegangsautomatik gestellt ist und jeglicher Seegang bei gleichzeitig sehr stabiler Lage fehlt, bewegt das Gerät beinahe die gesamte Zeit die Schubstange hin und her, meistens 2-3 mal innerhalb einer einzigen Sekunde. Das zeugt nicht von guter Software in diesem Gerät und beweist die Überlegenheit der Windselbststeueranlage auch unter diesen leichten Bedingungen.
Der unterschiedliche Einfluß eines Pinnepiloten und einer WindGear-Selbststeueranlage auf das Bordklima wird in diesem Video deutlich. Untersucht wird das Fallbeispiel:
"Abendlicher Musikgenuß vor Anlaufen des Hafens" ;-)
Setting:
Der lange, wunderbare Segeltag ist vorbei, der Wind hat sich gelegt. Die Yacht bewegt sich geruhsam unter Segeln die letzten beiden Meilen auf die Hafeneinfahrt zu. Es ist viel Zeit zur Muße, zum Nachdenken und zum Genießen der schönen Stimmung an diesem Sommerabend, bevor in aller Ruhe das Anlegemannöver vorbereitet wird.

MANOEUVER

In diesem Abschnitt werden Aufnahmen von Einhand-Segelmanövern aufgeführt. Sie dienen der Demonstration, dass die Windselbststeueranlage unter allen Bedingungen ausser bei Flaute ein verläßlicher Steuermann ist. Besonders wichtig ist dies bei Spinnakermannövern. Neben der Windgear-Anlage ist auch das zu deren Entwicklung verwendete Holzmodell zu sehen, welches bereits ähnlich gute Eigenschaften aufwies.
Einhand den Spinnaker bergen unter Steuerung durch "WindGear by Joern Heinrich". See gegen Ende zunehmend auf 0.8 m, Wind auffrischend auf Bft 4-5 dabei böig mit schnell wechselnden Richtungen (+/-10°). Kompassaufnahmen zeigen die Kursabweichungen.
Die Kursvorgabe bei der WindGear - Anlage ist so gestaltet, dass man eine Kursänderung, egal welcher Größenordnung, innerhalb einer Sekunde anbringen kann. Damit ist es möglich, direkt mit der Anlage die Wende zu fahren.
Die einrastende Kursvorgabeeinheit (nicht im Video gezeigt, im Mai 2010 war noch das belegen der Kursleinen erforderlich, alle Anlagen sind mittlerweile nachgerüstet) verriegelt sich selbsttätig auf dem neuen Kurs, vorteilhaft für Einhandsegler. Man hat sofort nach der Kursänderung die Hände frei, um sich um die Schoten zu kümmern.
Bereits mit dem Entwicklungsmodell aus Holz in 2008 werden Einhand-Spinnakermannöver zur leichten Übung. Hier die Einhand Spi-Shifte unter Kontrolle der Sebststeueranlage. Grundlage dafür, dass man solches Mannöver unter einer Windselbststeuerungsanlage durchführen kann, bei den schwachwindigen achterlichen Bedingungen ist ein gutes Schwachwindverhalten, was bereits die "olle" Holzanlage gegenüber den damals am Markt befindlichen Anlagen - mit Ausnahme vielleicht der von Sven Heestermann (MisterVane) - auszeichnete.
Ebenso wie die Spi-Shifte ist das setzen des Spinnakers unter einer leichtwindtauglichen Windselbststeueranlage völlig unproblematisch, auch für Einhandsegler, die sowas nicht jeden Tag in Regattasituation trainieren. Und ohne Bergeschlauch.
Die Aufnahmen entstanden 2008 auf dem Weg von Kolobrzeg/Plen nach Swinemünde noch mit dem hölzernen Modell für die daraus entwickelte WindGear-Anlage.

"MrGreen" - meine Holz-WSA, der logische Weg zur Entwicklung der WindGear

Diese treue Seele von Windselbststeueranlage hat mich immer zuverlässig auch durch so manches mal ausgesprochen ruppiges Wetter über die Ostsee geschippert. Mit Ihr habe ich rund 3600 sm in vier Jahren absolviert - der kurze Atlantik. Sie war vier Jahre Winters wie Sommers in Wind und Wetter. Nie eine ernsthafte Havarie. Mit gebrochenem, weil verrottetem Sperrholzausleger noch steuerte sie das Schiff sicher in den Hafen. Hatte zwischendurch ein Gehäuse-Refit wegen rottender Holzteile bekommen, und über die Zeit zahlreiche technische Verbesserungen erfahren. Sehr viele Messdaten und Material zur Videoanalyse geliefert. Seit einer beinahe-Kollision mit einem Frachter, bei dem sie, grün hinter den Ohren, wie sie damals noch war, davon ausgegangen ist, dass der den KVR nachkommt, hieß sie "MrGreen". Ohne sie wäre ich seit 2006 mit meinem kleinen Küstenkreuzer nie so gesegelt wie ich dann damit plötzlich konnte. Nun waren Etmale drin, die vorher unmöglich schienen. Das ist nun sowas wie eine Hommage, auch an den Urheber des grundlegenden Designs und Ausschlaggeber für den Eigenbau in 2006: Walt Murray (+Frühsommer 2006) - danke dafür, Mr. Murray. Und dafür, dass ich Dein Placet damals noch per e-mail bekam, eine deutschsprachige Bauanleitung für Dein Design zu schreiben. Doch sie, die MrGreen sich nennt, hat nun ein Kind geboren: Das hat all die guten Eigenschaften geerbt, und die schlechten abgelegt. Doch ein Kind wäre kein echtes Kind, wenn es nicht auch ein von Vater/Mutter überraschend unterschiedliches Eigenleben führen würde:
"WindGear by Joern Heinrich".
Hiermit nehme ich Abschied von Ihr, meiner hölzernen "MrGreen", und weiß doch: MrGreen lebt in WindGear weiter. Und das Murray-Gleitblockgelenk überträgt nach wie vor reibungsarm, verschleißarm, spielfrei, die Kraft der Windfahne auf die Servoruderpinne. Nun ist das halbwegs gut gepflegte Holz als kleine Anerkennung ihrer tollen seglerischen Leistung (Ostseerunde 2010) in die Hände von Merle Ibach übereignet, der ich damit viel Freude beim nächsten mermaid-Projekt wünsche.
Performance der verbesserten Holzanlage nach Murray unter Starkwind und zusätzlich hoher seitlicher Dünung auf Halbwindkurs. Die starken Kurskorrekturen in seitlicher Welle werden ermöglicht durch das Profil des Servoruders, welches beim Schaftansatz einem NACA0012 mit Druckpunkt bei 26% der Profiltiefe entspricht, und am unteren Ende einem flachen NACA0009 mit Druckpunkt (Drehachse) von 33% der Profiltiefe, also dort leicht überbalanciert ist.

Ein gestandener Regattasegler trifft auf die Windselbststeueranlage, kuppelt sie schließlich entnervt aus, und zeigt wie's noch besser läuft hoch am Wind. Das war erfrischend und führte zu vielen Erkenntnissen im Vergleich der jeweils ausgeführten Steuerbewegungen. Das Zugseil der WSA ist auf dem Video parallel zu den manuellen Steuerbewegungen zu verfolgen. Der Segler heißt Mariusz Marzewski. Und ist jetzt bei der Seenotrettung in Kolobrzeg/Polska.
Nonstop Kolberg-Gotland und zurück in 5 Tagen mir einer drei-Mann-Crew und "MrGreen". "MrGreen" machte die Hauptarbeit (93% Steueranteil), auch bei Bft 7. Das Video zeigt die Passage zwischen Gotland und Stora Karlsoe auf Nordkurs nach Visby.
Die erste Nonstop-Fahrt 2006 unter Spinnaker und der Windselbststeuerung im Eigenbau: 85 nm vom Falsterbo-Kanal in Südschweden bis Kolberg/Polen. Wir (waren zu zweit) trauten der Windselbststeuerungs-Anlage einfach mal, und sind unter Spi die ganze Strecke abgesegelt. Das waren einfache Wachen: hier und da mal an den Spi-Schoten gezuppelt, hie und da mal den Spibaumaufholer und das Fall nachjustiert, später nachts im Schein der Taschenlampe. Von wegen: Spi sei kein Nacht-Segel...