Segelphysik Radar Astro-Nav ...

Animationen für Yachtsegler

"Eine Animation beschreibt mehr als 1000 Fallbeispiele!"

Animation zum Selbststudium

Vorwort des Autors

Segel-Animationen...



Was heisst das? Nun, was Animationen sind weiss wohl jeder. Über die Jahre, in denen ich Kurse gab, kam immer mal wieder Lernstoff auf, der entweder nur anhand statischer Zustände, also bestimmter Fälle, zu beschreiben war, oder aber zu seiner Erklärung hätte es viele, teilweise sehr viel mehr Worte gebraucht, um die beteiligten Komponenten
und ihre wechselseitigen Zusammenhänge einigermaßen zu beschreiben. Da viele - so wie ich auch - am besten mit Bildern lernen können, stellte ich mir die Aufgabe, die fraglichen Zusammenhänge in Form von bedienbaren Animationen (-> variablen Grafiken) darzustellen. Damit kann ein Parameter in seinem üblichen Bereich meist fließend verändert werden, und die Animation zeigt dann grafisch das Resultat durch die Änderung der Einflussgröße(n).
In der Zwischenzeit sind einige solcher Animationen entstanden. Eigens dazu hatte ich ein recht teures Adobe Tool erworben und verwendet. Für diesen Zweck das einzig wahre Teufelszeug! Wir schreiben inzwischen 2020, Adobe hat das Tool längst abgekündigt wegen zu vieler Sicherheitslücken! Und nun?
Es gibt nach meiner Einschätzung keinen! adäquaten Nachfolger im Bereich der Skriptsprachen. Und das ist sooooo beauerlich. Ein herber Verlust. Ich frage mich, was andere machen, denn es geht ja nicht nur um Micky Maus-Filmchen in der rechten Browser-Leiste. Man liest, der Nachfolger sei HTML mit CSS und Javascript. Hm. Nicht annähernd!!! Es ist wirklich sehr traurig.
Nichtsdestotrotz gebe ich mir Mühe. Die ersten Animationen sind auf Javascript umgeschrieben, neue gleich in Javascript erstellt. Mit dem Erfolg, dass es hier und da ruckelt und der Lüfter meiner 2-Kern Notebook-CPU meist auf höchster Stufe dreht.
Ich hab es noch nicht richtig raus, warum die ehemalige Engine so verdammt gut war. Aber sie war es! Ich habe Sorge, dass ich erst am Ende des Portierungsversuches herausfinden werde, dass die Portierung einiger Animationen nicht erfolgreich werden kann, weil Javascript nicht genügend performant ist.
Für den Augenblick lasse ich alle alten Animationen so weiterlaufen und werde versuchen, sie nach und nach ersetzen.

Als Autor aller hier veröffentlichten Scripte weiss ich, dass keine schädlichen Algorithmen durch meine Animationen auf deine Rechner geladen werden. Der Browser wird gegebenenfalls auffordern, ein Adobe-Tool zu runterzuladen, damit die Scripte ausgeführt werden können. Einige Browser lehnen das Abspielen solcher aktiven Komponenten beharrlich ab.
Entweder du weisst, wie du die Einstellungen manipulieren kannst, um diese Animationen dann doch anzuschauen - vorausgesetzt es befindet sich unter ihnen, was dich interessiert, - oder du musst auf einen anderen Rechner ausweichen, der nicht ganz so streng eingestellt ist, oder du kannst vielleicht einen anderen Browser starten.

Apropos Rechner/Browser. Die Schieberegler-Komponente meiner Animationen ist offenbar nicht Smartphone-tauglich. Noch ein Feld, dass ich beizeiten erobern muss. Ich bitte um Nachsicht. Aber wer wusste schon, dass ich dieses gesammelte Werk einmal online stellen würde?!

Nach all der Darstellung hier drüber: Bist du Experte? Weisst du bei den Sachen, um die es hier geht, mehr als ich (das ist nicht schwer!)? Dann schicke mir die Info, die mir fehlt, sprich mich an, schreib mir eine E-mail. Ich bin um jeden Tipp dankbar!

Nun zur Sache. Ich biete Animationen an aus den Fachbereichen Segelphysik/Seemannschaft, Astronavigation, Radartechnik, Modulation (Funk) und Komponenten. Ich denke, dass die Interessenten sich von SKS bis SHS bewegen - je nach Thema. Manchmal sind sie detailreich - manchmal auf das Wesentliche eingedampft, in wenigen Fällen sogar nur zur Betrachtung.
Es stand immer im Vordergrund, was ich meinen Kursteilnehmern sagen wollte. Das mag in einigen Fällen für andere etwas anderes sein. Auch hier: Sprich mich gerne an, wenn du etwas Verbesserungswürdiges findest oder etwas, das eigentlich mit rein sollte. Kann man ja drüber reden.
Damit wünsche ich dem Betrachter helle Lichtblicke!

Es würde mich freuen, wenn du das eine oder andere auch in deinen Kursen Verwendung fände, in welchem Falle ich dich doch bitten würde, meine Arbeit durch einen Verweis/Backlink auf deiner Seite zu würdigen und sie zu verlinken.
Danke dafür!
Daniel P.

Animationen zum Selbststudium

Animation – Radar

Azimutale Auflösung

Diese Animation soll verdeutlichen, unter welchen Umständen zwei gleichweit entfernte Radar-Objekte in unterschiedlicher – jedoch fast gleicher Richtung als einzelne Ziele erkannt werden.
Die Frage danach hat sehr reale Hintergründe: In welcher Entfernung kann ein Radargerät die nahe gelegenen Begrenzungen einer Hafeneinfahrt überhaupt sehen?!

Die Antwort erscheint trivial: Um zwei Objekte in gleicher Entfernung – jedoch unterschiedlicher Peilung als einzelne zu erkennen, muss der Radarstrahl deutlich zwischen die beiden Objekte passen. Tut er das nicht, dann trifft der Strahl ja noch auf das eine und schon auf das andere. Hier gehen die drei Komponenten des Problems ein:

  • Die Breite der Radarkeule. Sie ist größer bei Strahlern mit weniger Schlitzen.
  • Der azimutale Abstand beider Objekte … , der verständlicherweise größer sein muss als die Breite der Strahlkeule.
  • Die Ausdehnung der Objekte. Naja, das könnte man auch mit dem vorhergehenden Punkt zusammenfassen.
Siehe auch Radiale Auflösung.

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Azimutale Auflösung

Auflösung einzelner Objekte mit unterschiedlichem Azimut

Unter welchen Umständen werden zwei gleichweit entfernte Objekte, die in verschiedenen Peilungen geortet werden, als einzelne getrennte Objekte erkannt.

Animation – Radar

Radiale Auflösung

Bei der Radialen Auflösung geht im Vergleich zur Azimutalen Auflösung um das Gegenteil: Zwei Objekte befinden sich in gleicher Peilung zur Radarantenne, jedoch ihr Abstand zur Antenne ist leicht unterschiedlich. Wann werden sie auf dem Radarschirm als einzelne Objekte angezeigt?
Hier spielt die Dauer des Radarpulses die entscheidende Rolle.

Solange das Radargerät aktiv aussendet, bewegen sich die elektrischen Wellen von der Antenne weg – mit Lichtgeschwindigkeit. D.h., dass die Aussendung - "das Paket" - durch ihre Dauer einer Entfernung bzw. einer entfernungsmäßigen Länge entspricht.
Wenn die Entfernung, die das zum entfernteren Objekt ausgesendete „Paket“ zurücklegen muss, größer ist als die Länge des Pakets, dann trifft offenbar das vom entfernteren Objekt zurückgeworfene Paket später ein als das Ende des Pakets vom näheren Objekt.
Und das ist genau dann der Fall, wenn die Entfernung zwischen beiden Objekten mindestens halb so groß ist wie die Länge des Pakets, denn das Paket braucht vom näheren zum entfernteren die halbe Zeit und die andere Hälfte der Zeit für den Weg zurück zum näheren.

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Radiale Auflösung

Auflösung einzelner Objekte in unterschiedlicher Entfernung

Unter welchen Umständen werden zwei unterschiedlich weit entfernte Objekte in gleicher Peilungen als einzelne getrennte Objekte erkannt.

Animation - Radar - Komponenten

Radar-Einstellung

Wie hängen die für das Erkennen von Objekten wichtigsten Einstellgrößen eines Radargerätes zusammen?
Das zu erklären ist der Inhalt diese Radar-Simulation.
Mit den Einstell-Funktionen des Bildschirms Brilliance und Kontrast sowie den Reglern Gain, STC und FTC, die in die Signalverstärker-Elektronik eingreifen, muss gezielt gearbeitet werden (können), um nicht einerseits einen schwarzen Bildschirm zu betrachten, ebenso wenig wie andererseits einen hell-leuchtend gefluteten Bildschirm.

Zuerst verwendet man den Einstellregler Brilliance. Er wirkt auf die Bildschirm-Gesamthelligkeit. Nicht zu hell und auch nicht zu dunkel, damit die Anzeige weder überstrahlt ist noch gar nichts zu sehen ist. Der Bereich zwischen hell und dunklen Stellen soll nicht fließend sein sondern hell oder dunkel. Dies regelt Kontrast, der auf den Videoverstärker arbeitet. Der Farbbalken rechts soll eigentlich den ganzen Farbbereich gut von ganz hell bis ganz dunkel abbilden.

Gain verändert sich mit dem Entfernungsbereich, wobei in höheren die Impulsdauer (Paketlänge) vergrößert wird – also mit mehr Energie gesendet wird. Also muss ständig entsprechend das Gain angepasst werden.
Mit FTC (Fast Time Constant = Regenenttrübung) sowie STC (Sensitivity Time Control = Seegangsenttrübung) kann die Abbildung noch einmal wesentlich verbessert werden.

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Radar-Einstellung

Nachbildung der Radar-Einstellregler

Lernen, in welcher Reigenfolge die Einstellungen am Radargerät vorgenommen werden müssen und wie sie sich auf den und auf dem Bildschirm auswirken.

Animation - Radar - Navigation - KVR

Radartrainer

Die Simulation eines Radargerätes, wie es dann zur Navigation eingesetzt wird und zur Beurteilung, ob die Möglichkeit der Gefahr einer Kollision besteht, so wie es in den KVR verlangt wird.
Alle typischen Einstellfunktionen wie Range, Spur und Spurlänge (in Minuten), EBL und VRM, Display-Modes sind vorhanden. Darüber hinaus für die eigene Schiffssteuerung Geschwindigkeit und Kurs und – da wir ja nicht ewig Zeit haben – einen Beschleunigungsfaktor im Vergleich zur Echtzeit (Time Scale).

Man stelle sich das Radargerät ordentlich ein und stelle sich dabei einen der gängigen Display-Modes (Head-Up, North-Up oder Course-Up) ein. Kurs und Geschwindigkeit stehen bereits an, können auch verändert werden, jedoch startet die Simulation pausiert. Sobald die Simulation läuft bilden sich die Echo-Trails aus, Standard-Einstellung sind 10 Minuten.
Das Verändern des Zeitmaßstabes (Time Scale) – das gibt es nur an diesem Radargerät – lässt die Zeit entsprechend schneller vergehen.
Es lassen sich nun die Bewegungen der Ziele analysieren, deren absolute Kurse und absolute Geschwindigkeiten berechnen – insbesondere unter Einsatz von EBL und VRM, sobald ein Echo-Trail die nominale Länge erreicht hat. Achtung: im wahren Leben werden die Trails gelöscht, sobald man den Entfernungsbereich wechselt.
Bald gibt es auch ein paar Aufgaben-Files.

Ein Page-Reload (F5) startet mit neuen Daten (Objekten).

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Radartrainer

Radar, wie es zur Navigation eingesetzt wird

Die vollständige, nicht elektronische Simulation eines Radargerätes mit allen gängigen Einstellmöglichkeiten.

Animation - Radar

Schlitzstrahler

Zeigt das Funktionsprinzip der Schlitzstrahlerantenne unserer Yachtie-Radargeräte - und natürlich auch größerer – durch die Überlagerung von Wellenfronten im zentralen Bereich der Antenne.

Jeder der Schlitze erzeugt für die Zeit der Aussendung des Radarpulses die Wellenberge und Wellentäler. Diese sind umso mehr gebündelt – ihre Wellenfronten überlagern sich also recht akkurat – je näher sie entlang der Senkrechten zur Antenne, also zur Hauptrichtung verlaufen.
Seitlich davon überlagern sich die Wellen stark ungeordnet, weshalb eine Bündelung nicht stattfindet, stattdessen sich die Aussendung "kreuz und quer" zusammensetzt genauso wie dann die reflektierten Wellen. Deshalb wird zumeist außerhalb der zentralen Richtung kein Ziel erkannt.
Die Animation zeigt auch, dass die Bündelung immer besser wird, je mehr Schlitze in der Antenne verbaut sind.

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Schlitzstrahler

Funktionsprinzip eines Schlitzstrahlers

Präzise Überlagerung von seitlich versetzt ausgesendeten elektrischen Wellen.

Animation - Segelphysik

Luvgierigkeit

Jedes Segelboot kann durch bestimmte Maßnahmen mehr oder weniger luvgierig getrimmt werden. Dabei ist das grundsätzliche Vorhandensein einer gewissen Luvgierigkeit schon erwünscht. Andererseits kann bei schlechterem Trimm auch der Druck auf das Ruder so hoch werden, dass der Rudergänger sich ständig ins Zeug legen muss, um das Schiff auf dem Kurs zu halten, mal ganz davon abgesehen, dass die Yacht unter der Bedingung auch nicht mehr mit größtmöglicher Geschwindigkeit unterwegs ist. Übertreibt man, dann ist das Schiff vielleicht bereits leegierig. Hat man zuviel Tuch gesetzt, kann die Luvgierigkeit gar nicht mehr ausgeglichen werden, ist das Verhältnis zwischen Vor- und Hauptsegel ungünstig, wird eine künstliche Luv- oder Leegierigkeit erzeugt.

Bitte beachten: Der grüne Pfeil am Bug bildet keine absolute Größe der Luvgierigkeit ab, jedoch zeigt er deutlich die Tendenz einer Maßnahme. Er zeigt nach mehr oder weniger links für größer werdende Luvgierigkeit, zeigt er nach rechts, dann ist das Schiff leegierig getrimmt.
Die Steuerung des Trimmes erfolgt über die Größe des Großsegel und die der Genua, dem Vorsegel, sowie etwas durch das Stauen. Sind alle Getränke weit vorne im Bug gestaut, kann man damit die Luvgierigkeit erhöhen.
Größten Einfluss auf die Luvgierigkeit hat die Krängung durch den Wind. Deshalb besser eingerefft fahren, um nicht den „Sonnenschuss“ zu riskieren.
“Abdunkeln“ zeichnet die Konturen unseres Bootes dunkler, mit „Begrenzen“ wird die Krängung auf 40° beschränkt, „Leegierig“ und „Luvgierig“ zeigen das entsprechende Kräftepaar und die Wirkungspfeile, und „Segelpunkte“ zeigen die Unterdruckpunkte beider Segel entsprechend des gesetzten Tuchs.

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Luvgierigkeit

Segeltrimm auf dem Trockenen

In dieser Animation lässt sich leicht die Wirkung eine Maßnahme für oder gegen die Luvgierigkeit (Leegierigkeit) erfahren.

Animation - Segelphysik

Stabilität

Stabilität ist eines der wichtigsten Kriterien beim Design eines jeden Schiffes und natürlich überlebenswichtig im täglichen Betrieb, wenn das Schiff z.B. durch schwere See oder bei starkem Wind unterwegs ist.
Dann nämlich wird das Schiff krängen, sich über eine Seite neigen. Die Eigenschaft, der Krängung eine aufrichtende Kraft bzw. ein Kraftmoment entgegenzusetzen, wird Stabilität bezeichnet.
Die aufrichtende Kraft soll umso größer sein, je weiter sich das Schiff zur Seite lehnt. Das geht – wie zu sehen sein wird – in den meisten Fällen nur bis zu einem gewissen Punkt – dem Punkt der verschwindenden Stabilität. Die Begriffe Formstabilität bzw. Gewichtsstabilität spielen hier die entscheidende Rolle.

Das Prinzip unseres Animationsschiffes ist dem gleich draußen in der Wirklichkeit. Mit dem Regler „Schiffsform“ lässt sich eine Form wählen, die eher „formstabil“ ist, nämlich mit einem breit auf dem Wasser liegenden Schnitt. Das Gegenteil ist ein „gewichtsstabiles“ Schiff, eher schlank und mit einem großen Kielgewicht ausgerüstet. Gängige Yachten vereinen um die 30% ihres Gesamtgewichtes im Kiel. Wie schwer die Yacht ist und wo circa der Masseschwerpunkt (CG = Center of Gravity) der Yacht zu liegen kommt, kann mit den beiden anderen Reglern gewählt werden. Durch stufenlose Krängung von 0° bis 180° wandert nun der Auftriebsschwerpunkt (CB = Center of Buoyancy) aus und die Animation berechnet für den jeweils aktuellen Wert das resultierende Kraftmoment und zeichnet die Punkte in das Diagramm, sodass sich am Ende eine Stabilitätskurve ergibt.
Ist "behalten " ausgewählt, kann ein Parameter verändert werden, um dann die Kurve neu zu zeichnen. Auf diese Weise lassen sich Auswirkungen durch Parameterveränderung leicht miteinander vergleichen.

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Stabilität

Real berechnete Stabilitätskurve

Das Animationsschiff ist zwar keine schnittige Hochseeyacht sondern eher eine Lenor-Flasche, die auf dem Wasser dümpelt, jedoch das Prinzip der Stabilität für beide Schwimmkörper gleich.

Animation - Segelphysik

Scheinbarer Wind

Für ein Segelschiff ist der entscheidende Wind der sogenannte scheinbare Wind. Solange das Schiff noch keine Fahrt macht, ist der scheinbare identisch mit dem wahren Wind.
Der Wind steht in die Segel, und wenn alles richtig ist, dann nimmt das Schiff Fahrt auf – es kommt ein weiterer Wind hinzu, nämlich der Fahrtwind.
Diese drei Windkomponenten bilden ein Kräftedreieck; zwei davon sind real existierend – die dritte, der scheinbare Wind, eine abgeleitete bzw. rechnerische Größe, die gleichwohl diejenige ist, die unser Schiff antreibt und nach der wir uns zum Schluss richten müssen.

Hier ist alles wählbar: die Richtung, aus der der wahre Wind kommt, und dessen Stärke sowie die Kielrichtung des Segelschiffes und seine Geschwindigkeit, ausgedrückt in der Geschwindigkeit des Fahrtwindes.
Aus diesen Kraft- und Richtungskomponenten berechnet diese Animation den scheinbaren Wind in der Form seiner Richtung und seiner Geschwindigkeit. Für die Segelstellung ist der scheinbare Wind entscheidend, woraus die empfohlene Großsegelstellung bzw. der ausgerufene Kurs zum Wind berechnet wird.

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Scheinbarer Wind

Die Zusammensetzung des scheinbaren Windes

Zwar nur eine abgeleitete Größe aus dem wahren Wind und dem Fahrtwind, aber gleichwohl diejenige, die unser Schiff antreibt und nach der wir unsere Segel einstellen müssen.

Animation - Komponenten

Ablenkungen Magnetkompass

Die Fehlerkomponenten, die eine Auswirkung auf die Ablenkung unseres Magnetkompasses haben, und wegen derer der Schiffskompass zu kompensieren ist, sind letztendlich 5 an der Zahl. Alle fünf zusammengenommen ergeben eine individuelle Ablenkungskurve, die sich üblicherweise in der Ablenkungstabelle wiederspiegelt.
Andererseits kann die Ablenkungskurve definitiv nicht jede beliebige Form annehmen, weil es eben nur diese fünf in der Mehrzahl sinusförmigen Komponenten gibt, aus denen sich die Kurve zusammensetzt.

Die erste ist vorhanden, wenn der Kompass relativ zur Kielrichtung verdreht eingebaut wurde (A). Magnetismus durch verbaute Einrichtungen (magnetisches Metall, elektrische Leitungen und Geräte) einmal entlang der Kielrichtung und einmal seitwärts davon sind zwei weitere (B und C). Beide haben ihre eigene Größe (W), die sich in einem jeweiligen Ablenkungswinkel ausdrückt, und eine Richtung (P), in der die Größe maximal ist.
Die beiden letzten Anteile kommen durch Weicheisen, also nicht magnetischem Metall, wie beispielsweise dem Motorblock aus gegossenem Aluminium oder Gusseisen. Wenn Kompass, einer der magnetischen Pole und eine solche Einrichtung sich in einer Linie befinden, werden die magnetischen Feldlinien im Weicheisen konzentriert, stärker als z.B. in der umgebenden Luft, weshalb sich eine Art flüchtiger Magnet in dieser Richtung ausbildet. (Man kennt das, wenn man z.B. eine spezielle Getränkebüchse neben den Kompass bringt.) Das zweimal (D und E) für eine ganze Schiffsdrehung. Auch hier wieder Stärke (W) und Maximalrichtung (P).

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Ablenkungen Magnetkompass

Die zusammengesetzte Magnetkompassablenkung

Die richtungsabhängige Ablenkung des Magnetkompasses setzt sich aus 5 zum Teil komplexen Anteilen zusammen.

Animation - Funk

Amplituden-Modulation

Die Amplitudenmodulation war wohl historisch die erste Modulationsart, mit der komplexere Signale (z.B. Sprache) übertragen werden konnten. Und sie ist heute nach wie vor weltweit in Nutzung.
Die Amplitude einer meist sinusförmigen Grundschwingung wird in ihrer Größe zwischen klein und groß durch ein Steuersignal verändert und ausgesendet. Wenn der Empfänger die Amplitude des aufgenommenen Signals fließend bestimmen kann – und das passiert im Demodulator -, dann kann das Orginalsignal wieder recht präzise hergestellt werden.

Diese Darstellung zeigt nur die sinusförmige Grundschwingung, das Steuersignal und das resultierende amplitudenmodulierte Signal. Sie dient nur der Veranschaulichung des Prinzips.

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Amplituden-Modulation

Modulation der Signalamplitude

Mit Hilfe eines Steuersignals wird die Amplitude einer Sinusschwingung über die Zeit verändert und das resultierende Signal zum Beispiel über eine Antenne ausgestrahlt.

Animation - Funk

Frequenz-Modulation

Auch mit der Frequenzmodulation sollen komplexe Daten übertragen werden, in dem ein Sender die Frequenz einer Sinusschwingung permanent in einem bestimmten Bereich entsprechend der zu übertragenden Information variiert.
Mit diesem Verfahren ist die Übertragung insgesamt sicherer als bei der Amplitudenmodulation, da die Information nicht in der Signalamplitude steckt, die z.B. durch atmosphärische Störungen beeinflusst – also verfälscht werden kann.

Auch diese Darstellung dient nur der Veranschaulichung des Prinzips.
Die Grundschwingungsfrequenz wird in Abhängigkeit des Steuersignals (hier) verkleinert. Verschiedenen Varianten werden eingesetzt, wie die erzeugte Frequenz gesteuert wird.
Digitale Übertragungen verwenden für die Übertragung der beiden binären Zustände zwei definierte Frequenzen, die sich z.B. um 1.200 Hz voneinander unterscheiden bei einer Grundfrequenz von beispielsweise 158,56 MHz. Eines dieser Verfahren wird im Zusammenhang mir der Übertragung de DSC-Informationen im UKW-Bereich verwendet oder bei der Übertragung von Wetterfax-Karten über Kurzwelle und nennt sich dort FSK (Frequency Shift Keying) .

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Frequenz-Modulation

Modulation der Signalfrequenz

Mit Hilfe eines Steuersignals wird die Frequenz einer Sinusschwingung über die Zeit verändert und das resultierende Signal zum Beispiel über eine Antenne ausgestrahlt.

Animation - Funk

Frequenzmischer

Das ist eigentlich phänomenal für den Normalbürger – Handwerkszeug jedoch für den Elektrotechniker: Das Signal, dass sich aus der Modulation einer Frequenz (grün) mit einer zweiten (rot) ergibt (gelb), ist quasi gleich mit dem Signal, das sich aus der Multiplikation (violett) der Differenz beider Frequenzen (dunkelrot) mit der Summe beider Frequenzen (blau) berechnet.

Hier werden nur die einzelnen Signale gezeigt.
Und ja: Das multiplizierte Signal ist eigentlich doppelt so groß, und irgendwo gibt es noch eine Phasendrehung … Aber cool ist, dass die Kurvenformen so übereinstimmen.
Was man damit anfängt? Nichts! Kommt das in der LRC-Prüfung dran? Nein!
Hat nur didaktischen Wert für Interessierte.

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Frequenzmischer

Komplexe Mathematik der Elektrotechnik

Was ist Modulation? Eine komplexe Berechnung von zwei Signalen über Summe, Differenz und Produkt. Ganz einfach!

Animation - Astronavigation - Komponenten

Sextant

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Sextant
Animation - Astronavigation

Polfigur

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Polfigur
Animation - Segelphysik/Bootsbau - Javascript

Stabilität 2

Beschreibung kommt in Kürze ... Vorab:
Aktiviere "Referenz 1" oder "Referenz 2" und fahre die Kurve einmal durch. Danach "Behalten" anklicken und Referenz deselektieren, um die Kurve als Referenz zu speichern.
Die gelbe Kurve wird bei jeder Parameter-Änderung neu gezeichnet.

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Stabilität 2

Ein Cruiser auf dem Prüfstand

Wie stabil ist eine Yacht bei Krängung? Probieren Sie es aus indem Sie verschiedene Parameter verändern.

Animation - Astronavigation

Meridianfigur

Kulmination - obere und untere, Mittagsbreite, Zenitdistanz, Deklination, … Begriffe, die so oder so im Zusammenhang stehen mit der Berechnung der Gestirnshöhe.
Zur Veranschaulichung dieser Zusammenhänge zwischen den beteiligten Winkeln zeichnet man eine Meridianfigur. Sie hilft den Überblick zu bewahren und zum richtigen Ergebnis zu kommen, denn es gibt pro Erdhalbkugel drei verschiedene und doch typische Konstellationen:
Deklination des Gestirns und Breite des Beobachters sind gleichnamig – wobei entweder die Deklination oder die Breite ist größer sein kann – oder beide sind ungleichnamig. Und oft muss man wieder darüber nachdenken, wie nun nochmal die Zusammenhänge und schließlich die Rechenwege sind.

Nun, der Beobachter misst die Höhe eines Gestirns mit dem Sextanten mit Bezug auf seinen Horizont. Der Gegenwinkel zu dieser Höhe ist die sogenannte Zenitdistanz. Beide zusammen gezählt ergeben 90°. Die Deklination des beobachteten Gestirns jedoch bezieht sich auf den Himmelsäquator. Und schließlich ergibt die Deklination zusammen mit der Zenitdistanz und noch dem Gegenwinkel der Beobachtungsbreite zusammen einen zweiten rechten Winkel.
Da Zenitdistanz und die Breite des Beobachters an beiden 90°-Winkeln beteiligt sind, kann man deshalb die fehlenden Beträge ermitteln. Man stelle die Deklination des Gestirns ein und die Beobachtungsbreite. Daraus gehen die einzelnen Winkel und ihre Lage in der Darstellung hervor. Die Höhe kann man anschließend nachmessen bzw. grob bestätigen.

Einige Bezeichnungen wurden hier bewusst nicht so präzise wiedergegeben, wie es ginge. So gibt es beispielsweise einen klaren Unterschied zwischen der beobachteten und der berechneten Höhe des Gestirns über dem wahren Horizont des Beobachters. Unter dieser Präzisierung würde die Darstellung leiden. Sie ist Teil eines anderen Rechenschritts.

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Meridianfigur

Die Höhensituation von der Seite

Durch diesen Schnitt werde die Zusammenhänge zwischen Breite, Deklination, Gestirnshöhe, Horizont und Zenit sichtbar

Animation - Astronavigation

Grosskreis

Beschreibung kommt in Kürze ...

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Grosskreis
Animation - Astronavigation

Höhenstandlinien

Ein Zeichen-Tool für die Positionsbestimmung nach der Berechnung der Gestirnshöhen.
Mit den errechneten Azimuten und Intercepten für verschiedene Gestirne wird die Position zeichnerisch bestimmt. Für 2 oder 3 Gestirne berechnet dieses Tool den beobachteten Ort aus den vorher berechneten Daten.
Einstellen - ablesen - fertig!

Der Vorgang war wie folgt: Mit dem Sextanten die beobachteten Gestirnshöhen messen, mit Hilfe des Nautischen Jahrbuches, der Sight Reduction Tables und des Nautical Almanac daraus die rechnerischen Höhen und Azimute berechnen. Anschließend wird das jeweilige Intercept durch Vergleich gewonnen. Sind dann alle berechneten Werte verglichen und überprüft, werden die Daten ins Astro-Plottingsheet übernommen, die Standlinien entsprechend eingezeichnet und am Ende der beobachtete Ort zeichnerisch bestimmt.
Die Standliniendaten für bis zu drei Gestirne können hier eingegeben werden, woraus der Ob berechnet wird in Distanz und Richtung bzw. Abweitung und Breitenunterschied.

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Höhenstandlinien

Bestimmung des beobachteten Ortes mit Höhenstandlinien

Diese kleinen „App“ nimmt die berechneten Standliniendaten und bestimmt daraus "zeichnerisch" den Schnittpunkt bzw. den Mittelpunkt des Positionsdreiecks.

Animation - Astronavigation

Schalttafel

Eine Erleichterung für den zeitgestressten Anwender der Schalttafel am Ende des Nautischen Jahrbuches.
Einstellen - ablesen - fertig!
Die berechneten Werte sind mit denen des Nautischen Jahrbuches identisch.

Das Aufsuchen des Wertes Verbesserung (Vb) in der Schalttafel aus den Eingangsgrößen Stunde, Minute und Unterschied (Unt) nimmt mitunter einige Zeit in Anspruch. Ebenfalls besteht erfahrungsgemäß in der Eile die Gefahr, den Wert aus der falschen Seite des Nautischen Jahrbuchs auszulesen. Etwas schneller und einfacher geht es mit dieser kleinen App: Stunde und Minute geschwind einstellen und den Verbesserungswert für den gegebenen Unterschied ablesen. Zudem wird für den Zeitunterschied der Zuwachs Grt für Sonne, Frühlingspunkt und Mond berechnet.

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Schalttafel

Berechnung der Schalttafelwerte

Mit Hilfe dieser kleinen „App“ geht die Berechnung schneller und manchmal kann ein Ablesefehler vermieden werden.

[A-ni-ma-tionen]