Positionsbestimmung, Kompassfehler und Gezeiten

Voraussetzungen

Du solltest bereits in der Lage sein, eine Position, eine Peilung und einen Kurs in eine Papierseekarte einzutragen, zwischen Rechtweisend (True), Missweisend (Magnetic) und Kompass umzurechnen und eine Gezeitenberechnung für einen Standardhafen durchzuführen, wie es in den RYA-Kursen Day Skipper und Coastal Skipper/Yachtmaster gelehrt wird. Du solltest die Brückenausrüstung kennen, die in der Lektion zur Brückenwache vorgestellt wurde (Kreisel, Radar, ECDIS, GNSS, Echolot), sowie die Pflicht des OOW nach MGN 315, die Position häufig und mit mehr als einer Methode zu bestimmen.

Für das Befähigungszeugnis Officer of the Watch (Unlimited) (STCW-Regel II/1) folgst du in der Regel einer anerkannten Kadettenausbildung oder hast die vorgeschriebene Seefahrtszeit absolviert, und du wirst in diesen Themen in den navigatorischen Prüfungen der MCA und in der mündlichen Prüfung geprüft (MSN 1856 beschreibt den Weg; prüfe die aktuelle Fassung für die genauen Anforderungen an Dienstzeit und Kurse). Diese Lektion hebt die Navigation vom Yachtmaßstab auf den Standard der Handelsschifffahrt an: größere Tiefgänge, knappere Sicherheitsabstände und eine formelle Pflicht, bei jeder Wache den Kompassfehler zu kennen.

Lernziele

• Die Position des Schiffes durch visuelle Peilungen, Radarentfernungen und Radarpeilungen sowie durch einen Running Fix (Standlinienversetzung) bestimmen und beurteilen, wie gut jede Bestimmung ist.
• Ein Cocked Hat deuten und entscheiden, welcher Punkt eingetragen wird.
• Erklären, wie ein Kreiselkompass und ein Magnetkompass funktionieren, und welchen Fehlern jeder von ihnen unterliegt.
• Den Kreiselfehler durch Transit, durch Amplitude und durch Azimut ermitteln und eine Amplitude aus den Grundlagen berechnen.
• Variation und Deviation anwenden und die Deviation aus einem beobachteten Kompassfehler ermitteln.
• Eine Gezeitenberechnung für einen Sekundärhafen mit den Admiralty Tide Tables (NP201) durchführen.
• Die Unterkielfreiheit (UKC) berechnen, unter Berücksichtigung von gezeitenbedingtem Wasserstand, Squat und Genauigkeit der Vermessung.

Warum die Positionsbestimmung weiterhin wichtig ist

GNSS liefert jede Sekunde eine Position, und ECDIS trägt sie in die Seekarte ein. Warum verlangt das STCW dann trotzdem, dass ein OOW durch Peilungen und Entfernungen bestimmen kann? Weil GNSS ausfallen, gestört (gejammt) oder vorgetäuscht (gespooft) werden kann oder mit dem falschen Datum oder einer eingefrorenen Antenne an das ECDIS geliefert wird. MAIB und andere Untersuchungsstellen haben Grundberührungen dokumentiert, bei denen der OOW eine einwandfrei eingetragene, aber völlig falsche Position beobachtete. Die Pflicht des OOW ist es, die primäre Positionsquelle mit einer unabhängigen Methode gegenzuprüfen, und zwar in Abständen, die zum Gewässer passen: alle paar Minuten in der Lotsenfahrt, vielleicht alle 15 bis 30 Minuten an der Küste und so, wie es die Standing Orders des Kapitäns auf offener See vorschreiben.

Eine Bestimmung ist nur so gut wie die Information, auf der sie beruht. Jede Bestimmung sollte gegen den Koppelort (DR) bzw. die geschätzte Position (EP), das Echolot und den gesunden Menschenverstand geprüft werden.

Visuelle Bestimmungen

Kompasspeilungen

Die klassische Küstenbestimmung verwendet Peilungen von drei kartierten, eindeutig identifizierten Objekten, genommen mit dem Azimutring des Kreiselrepeaters oder einem Peilkompass und korrigiert um den Kompassfehler, bevor sie eingetragen werden.

Gute Praxis:

• Wähle Objekte, die gut kartiert und unverwechselbar sind: Leuchttürme, Kirchtürme, Funkmasten, die Spitze eines steilen Vorgebirges. Vermeide niedrige Landpunkte, deren Kante sich mit den Gezeiten verschiebt.
• Wähle nahe Objekte statt entfernter: Ein Fehler von 1° versetzt die Standlinie bei 6 Seemeilen um etwa 1 Kabel, bei 100 m Entfernung aber nur um etwa 1,7 m.
• Strebe bei drei Objekten eine Streuung von etwa 60° (oder 120°) zwischen den Peilungen an. Bei zwei Objekten strebe etwa 90° an.
• Nimm die Peilungen zügig. Nimm zuerst Objekte voraus oder achteraus (ihre Peilung ändert sich langsam) und zuletzt Objekte nahe dwars (sie ändern sich am schnellsten). Die Zeit der Bestimmung ist die Zeit der letzten Peilung.
• Wende den Kreisel- bzw. Kompassfehler an, bevor du einträgst. Eine unkorrigiert eingetragene Peilung ist ein systematischer Fehler, den keine Sorgfalt beim Eintragen beseitigt.

Das Cocked Hat

Drei Standlinien treffen sich selten in einem Punkt. Sie bilden ein kleines Dreieck, das Cocked Hat genannt wird. Das folgende Diagramm zeigt eine Bestimmung aus drei Peilungen mit ihrem Cocked Hat und einer nahen kartierten Gefahr.

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So liest du es:

• Kleines Hat: normale geringe Fehler beim Ablesen und Eintragen. Trage die Mitte ein oder, wenn das Hat nahe an einer Gefahr liegt, die Ecke, die der Gefahr am nächsten liegt.
• Großes Hat: Etwas stimmt nicht. Prüfe die Identität jedes Objekts, den angewandten Kompassfehler, die Rechnung und wie viel Zeit du zwischen den Peilungen verstreichen ließest. Ein großer, unbekannter Kompassfehler erzeugt ein Hat, selbst wenn alles andere perfekt ist, weil sich alle drei Linien in gleicher Weise drehen.
• Immer vom Schlimmsten ausgehen: Im Zweifel die Position eintragen, die der Gefahr am nächsten liegt, und von dort aus navigieren.

Transits und Freilinien

Ein Transit (zwei kartierte Objekte in einer Linie) liefert eine Standlinie ganz ohne Kompassfehler. Er ist die genaueste visuelle Standlinie, die verfügbar ist, und der beste Weg, den Kompassfehler zu prüfen (siehe unten). Freipeilungen und Freitransits, die bei der Reiseplanung eingezeichnet werden, lassen den OOW auf einen Blick erkennen, ob sich das Schiff auf der sicheren Seite einer Gefahr befindet, ohne dass er eine Bestimmung eintragen muss.

Radarbestimmungen

Radar liefert Entfernungen und Peilungen. Sie sind nicht gleich gut:

• Entfernungen sind genau. Die IMO-Leistungsnormen für Radar (MSC.192(79)) verlangen eine Entfernungsgenauigkeit innerhalb von 30 m oder 1 % der verwendeten Bereichsskala, je nachdem, welcher Wert größer ist.
• Peilungen sind weniger genau. Die horizontale Strahlbreite (typisch 1° bis 2° im X-Band) verteilt das Echo eines Ziels seitlich, sodass die Kante eines Vorgebirges zu breit gemessen wird. Die Genauigkeit der Peilung hängt außerdem nur so gut vom Kreiselsignal und von der Ausrichtung der Kurslinie ab.

Die beste Radarbestimmung sind daher drei Entfernungen zu klar umrissenen, steil abfallenden Objekten (einem kleinen Felsen, einer Leuchtturminsel, einer steilen Klippe). Eine Entfernung und eine Peilung desselben Objekts sind als schnelle Kontrolle akzeptabel. Eine visuelle Peilung in Kombination mit einer Radarentfernung desselben Objekts ergibt eine sehr gute Bestimmung: das Beste aus beiden Welten.

Achte auf diese Fehler:

• Flache Küsten: Das Radar bildet das erste hohe Land im Inland ab, nicht die Wasserlinie, sodass die Entfernungen zu lang ausfallen.
• Fehlidentifikation: Ein Radarbild einer Küste sieht anders aus als die Seekarte. Identifiziere Merkmale, bevor du sie verwendest.
• Racons und Ramarks helfen, eine Marke zu identifizieren, aber miss die Entfernung ab dem Beginn des Racon-Blitzes, der an der Marke selbst beginnt.

Parallel Indexing ist das Radar-Gegenstück zur Freilinie. Zeichne auf der Anzeige eine Linie parallel zum geplanten Kurs im geplanten Passierabstand von einem festen Ziel. Bleibt das Echo des Ziels auf dieser Linie, liegt das Schiff auf Kurs. Es bietet eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung ohne Eintragen und funktioniert ebenso bei einem Radar-Overlay im ECDIS.

Running Fix

Wenn nur ein Objekt in Sicht ist, nimm eine Peilung, warte, bis sich ihre Peilung um mindestens 30° ändert (idealerweise näher an 90°), und nimm dann eine zweite Peilung. Übertrage die erste Standlinie entlang der Bewegung des Schiffes über Grund im Zeitintervall; die zweite Standlinie kreuzt sie am Running Fix.

Das folgende Diagramm zeigt die Methode mit einem Gezeitenstrom.

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Schritt für Schritt:

1. Trage die erste Peilung ein (die Standlinie von 0900 im Diagramm).
2. Trage von einem beliebigen Punkt auf ihr den gesteuerten Kurs und die im Intervall durchs Wasser gelaufene Distanz ab.
3. Trage vom Ende dieses Vektors den Gezeitenstrom für dasselbe Intervall ab.
4. Zeichne durch das Ende des Gezeitenvektors eine Linie parallel zur ersten Standlinie. Markiere sie mit doppelten Pfeilspitzen, um zu zeigen, dass es eine übertragene Linie ist.
5. Trage die zweite Peilung ein. Dort, wo sie die übertragene Linie kreuzt, liegt der Running Fix.

Der Running Fix hängt vollständig von der Genauigkeit von Kurs, Fahrt und Gezeitenstrom ab. Ein Fehler von 0,5 Knoten im angenommenen Gezeitenstrom über eine Stunde verschiebt die Bestimmung um eine halbe Seemeile. Behandle ihn als Schätzung, die besser ist als ein Koppelort, nicht als echte Bestimmung.

Zwei nützliche Sonderfälle brauchen kein Eintragen:

• Verdoppeln des Winkels am Bug: Verdoppelt sich die relative Peilung (zum Beispiel von 30° auf 60°), dann ist der Abstand zum Objekt bei der zweiten Peilung gleich der zwischen den Peilungen gelaufenen Distanz (ohne Gezeitenstrom).
• Vier-Strich-Peilung: Der Sonderfall von 45° auf 90° am Bug. Der Abstand, wenn das Objekt dwars liegt, entspricht der gelaufenen Distanz.

Der Kreiselkompass

Funktionsweise

Ein Kreiselkompass ist ein schnell rotierender Rotor, der durch Schwerkraftsteuerung und Dämpfung nach dem Meridian ausgerichtet wird. Da er auf die Erdrotation reagiert und nicht auf Magnetismus, zeigt er nach rechtweisend Nord und kann Repeater, Autopilot, Radar, ARPA, ECDIS und den VDR speisen.

Praktische Punkte:

• Er braucht nach dem Einschalten Zeit, bis er sich einpendelt. Schalte ihn mehrere Stunden vor dem Auslaufen ein, gemäß den Anweisungen des Herstellers.
• Seine Richtkraft lässt zu den Polen hin nach, und in sehr hohen Breiten wird er unzuverlässig.
• Er benötigt Bordstrom. Repeater müssen nach jeder Stromunterbrechung gegen den Master-Kreisel geprüft werden.

Kreiselfehler

• Kurs-, Fahrt- und Breitenfehler (Steaming Error): Wenn sich das Schiff nach Norden oder Süden bewegt, pendelt sich der Kreisel auf eine Richtung ein, die leicht vom Meridian abweicht. Der Fehler beträgt ungefähr V cos(Kurs) ÷ (5π cos Breite) Grad, wobei V die Fahrt in Knoten ist. Bei 15 Knoten Kurs Nord auf 50° N beträgt er etwa 1,5°. Die meisten Kreisel korrigieren dies über Eingaben von Fahrt und Breite, prüfe deshalb die Einstellungen, wann immer sich Fahrt oder Breite deutlich ändern.
• Ballistische Ablenkung: ein vorübergehender Fehler nach einer großen Kurs- oder Fahrtänderung, der über einige Minuten abklingt. Gedämpfte Bauarten verringern ihn.
• Restfehler und mechanischer Fehler: das, was nach allen Korrekturen übrig bleibt. Dies ist der Fehler, den du durch Beobachtung misst.

Der Kreiselfehler heißt High, wenn der Kreisel mehr anzeigt als die rechtweisende Peilung, und Low, wenn er weniger anzeigt. Die Regel: Kreisel high, abziehen; Kreisel low, addieren. Trage ihn im Kompassfehlerbuch und im Logbuch ein und notiere ihn auf der Kreiselfehlertafel auf der Brücke.

Der Magnetkompass

SOLAS Kapitel V verlangt auf allen Schiffen einen Magnetkompass, der unabhängig von jeder Stromversorgung funktioniert. Er ist die Reserve, wenn der Kreisel ausfällt. Seine Fehler sind:

• Variation: der Winkel zwischen rechtweisendem und missweisendem Nord an diesem Ort. Entnommen der Kompassrose der Seekarte und für die jährliche Änderung aktualisiert.
• Deviation: der Winkel zwischen missweisendem Nord und der Kompassnadel, verursacht durch den eigenen Magnetismus des Schiffes. Er ändert sich mit dem Kurs, daher steht er auf der Deviationskarte gegenüber dem Schiffskurs. Stahlschiffe haben permanenten (Hartmagnetismus) und induzierten (Weicheisenmagnetismus). Der Kompassausgleicher korrigiert den größten Teil mit Magneten, den Weicheisenkugeln und dem Flinders-Stab und lässt kleine Restdeviationen übrig.
• Krängungsfehler: zusätzliche Deviation, wenn das Schiff rollt oder krängt, korrigiert mit einem vertikalen Krängungsmagneten.

Die Deviation ändert sich mit der Ladung (besonders Stahl), nach dem Dock, nach langen Zeiträumen auf einem Kurs und mit der Breite. Deshalb muss sie regelmäßig geprüft und nicht einfach von einer alten Karte übernommen werden.

Umrechnen

Der Kompassfehler ist die kombinierte Wirkung von Variation und Deviation. Von Kompass zu rechtweisend: östliche Fehler addieren, westliche subtrahieren. Die alten Merksprüche gelten noch: Fehler Ost, Kompass klein; Fehler West, Kompass best.

Deviation = Kompassfehler − Variation (Ost als positiv und West als negativ betrachtet).

Ermitteln des Kompassfehlers

Die Praxis nach dem ICS Bridge Procedures Guide ist, Kreisel- und Magnetkompassfehler wo möglich mindestens einmal pro Wache zu prüfen und nach jeder größeren Kursänderung. Vergleiche bei jeder Prüfung beide Kompasse: Der Vergleich der Kurse wird in regelmäßigen Abständen im Logbuch eingetragen, damit ein ausfallender Kreisel früh erkannt wird.

Durch Transit

Wenn zwei kartierte Objekte in eine Linie kommen, lies die Kreiselpeilung des Transits ab und vergleiche sie mit der aus der Seekarte gemessenen rechtweisenden Peilung. Die Differenz ist der Kreiselfehler. Leitfeuer und in der Seekarte markierte Transits sind ideal. Dies ist in Küstengewässern die einfachste und genaueste Methode.

Durch Azimut

Auf See verwende ein Himmelskörper in geringer Höhe (die Sonne unter etwa 30° ist am besten, weil der Azimutkreis leichter zu benutzen ist und sich die Peilung bei kleinen Zeitfehlern weniger ändert). Notiere die Kreiselpeilung und die genaue UTC-Zeit und berechne dann das rechtweisende Azimut mit den Daten des Nautischen Almanachs und der Koppelposition des Schiffes, mit ABC-Tafeln, Azimuttafeln, einem Taschenrechner oder einer zugelassenen Software. Die Differenz zwischen dem rechtweisenden Azimut und der beobachteten Peilung ist der Fehler. Ein Azimut kann zu jeder Zeit genommen werden, zu der der Körper sichtbar und niedrig steht, daher ist es die alltägliche Methode auf See.

Durch Amplitude

Eine Amplitude ist ein besonderes Azimut, das genommen wird, wenn der Körper am rationalen (himmlischen) Horizont steht, also bei wahrer Höhe null. Sie ist der Winkel zwischen der Peilung des Körpers und genau Ost (beim Aufgang) oder genau West (beim Untergang). Da die Höhe null ist, ist die Berechnung einfach und braucht keine genaue Zeit:

sin Amplitude = sin Deklination ÷ cos Breite

Bezeichnung: Präfix E für einen aufgehenden, W für einen untergehenden Körper; Suffix N oder S, gleich dem Namen der Deklination.

Wann beobachten: Die Refraktion hebt die Sonne nahe dem Horizont um etwa einen halben Grad, und die Kimmtiefe senkt den sichtbaren Horizont. Daher steht der Sonnenmittelpunkt auf dem rationalen Horizont, wenn sein unterer Rand etwa einen halben Durchmesser über dem sichtbaren Horizont liegt. Nimm dann die Peilung.

Das folgende Diagramm rechnet das Beispiel durch, das folgt.

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Durchgerechnetes Amplitudenbeispiel

Schiff auf 50° 00' N. Deklination der Sonne laut Almanach 20° 00' N. Der Mittelpunkt der aufgehenden Sonne auf dem rationalen Horizont peilt 059,0° am Kreisel und 060,5° am Standard-Magnetkompass. Die Variation laut Seekarte beträgt 3,0° W.

1. sin Amp = sin 20° ÷ cos 50° = 0,3420 ÷ 0,6428 = 0,5321.
2. Amp = 32,1°. Benannt E (aufgehend) und N (Deklination Nord): E 32,1° N.
3. Rechtweisende Peilung = 090° − 32,1° = 057,9° T.
4. Kreiselpeilung 059,0°, rechtweisend 057,9°. Der Kreisel zeigt mehr als rechtweisend an: Kreiselfehler 1,1° High. Ziehe 1,1° von jeder Kreiselpeilung und jedem Kreiselkurs ab.
5. Magnetkompass 060,5°, rechtweisend 057,9°. Der Kompass zeigt mehr an als rechtweisend: Kompassfehler 2,6° W (Fehler West, Kompass best).
6. Deviation = Kompassfehler − Variation = 2,6° W − 3,0° W = 0,4° E auf dem aktuellen Kurs.

Prüfe, ob das Ergebnis plausibel ist: Ein Kreiselfehler von mehr als etwa 2° oder eine plötzliche Änderung gegenüber dem Wert von gestern verlangt eine Untersuchung (Einstellungen für Fahrt und Breite, Ausrichtung der Repeater, Kreiselstörung) und sollte dem Kapitän gemeldet werden.

Amplituden der Sonne sind nützlich, wenn sie klar von Wolken aufgeht oder untergeht. Bei höheren Breiten oder großen Deklinationen wächst die Amplitude schnell, und in sehr hohen Breiten wird die Methode schlecht. Verwende dann ein Azimut.

Gezeiten für große Schiffe

Warum es mehr zählt

Eine Yacht mit 2 m Tiefgang hat meist einen großzügigen Sicherheitsabstand. Ein beladener Tanker oder Bulk-Carrier mit 14 m oder mehr Tiefgang in einem Fahrwasser mit 15 m kartierter Tiefe hat ihn nicht. Bei Schiffen mit großem Tiefgang bestimmt die Gezeitenberechnung, wann das Schiff ausläuft, wie schnell es fahren darf und ob es überhaupt einlaufen kann. Fehler von einigen zehn Zentimetern sind wichtig.

Admiralty Tide Tables (NP201)

NP201 (Admiralty Tide Tables Volume 1) deckt das Vereinigte Königreich und Irland ab, einschließlich der Kanalhäfen Europas. Sie enthält:

• Teil I: tägliche Vorausberechnungen von Hoch- und Niedrigwasserzeiten und -höhen für Standardhäfen, dazu eine Gezeitenkurve für jeden Standardhafen, die zeigt, wie sich die Höhe zwischen HW und NW ändert, mit getrennten Kurven für Springzeit und Nippzeit, wo nötig.
• Teil II: Zeit- und Höhenunterschiede für Sekundärhäfen, jeweils bezogen auf einen Standardhafen.
• Teil III: harmonische Konstanten für die vereinfachte harmonische Methode.

Die Zeiten gelten in der auf jeder Seite angegebenen Zonenzeit (für britische Häfen UT; eine Stunde für BST addieren). Die Höhen gelten über dem Seekartennull, der auf Admiralty-Seekarten normalerweise nahe dem mittleren Niedrigwasser der Springzeit liegt, dem Lowest Astronomical Tide (LAT). Digitale Entsprechungen (ADMIRALTY TotalTide und die Gezeitenüberlagerungen im ECDIS) verwenden dieselben Daten.

Methode für Sekundärhäfen

Die Zeit- und Höhenunterschiede für Sekundärhäfen sind gegen bestimmte HW- und NW-Zeiten des Standardhafens angegeben (zum Beispiel 0000 und 1200, 0600 und 1800) sowie gegen die mittleren Spring- und Nippwasserstände des Standardhafens (MHWS, MHWN, MLWN, MLWS). Du interpolierst zwischen ihnen für die tatsächlichen Zeiten und Höhen des Tages.

Durchgerechnetes Beispiel (ein hypothetischer Sekundärhafen, zum Üben)

Standardhafen: HW 0612, 5,6 m. NW 1236, 0,9 m.

Daten des Sekundärhafens:

Zeit des HW: 0612 liegt 12 Minuten nach 0600. Zwischen 0600 (+0040) und 1200 (+0020) ändert sich der Unterschied um 20 Minuten über 6 Stunden, also beträgt er bei 0612 +0040 − (20 × 12 ÷ 360) = +0039. HW des Sekundärhafens = 0612 + 0039 = 0651.

Höhe des HW: 5,6 m liegen zwei Drittel des Weges von MHWN (4,8) zu MHWS (6,0). Der Unterschied ändert sich von −0,2 zu −0,4, also beträgt er −0,2 − (0,2 × 2/3) = −0,33, gerundet −0,3 m. HW des Sekundärhafens = 5,6 − 0,3 = 5,3 m. Berechne das NW auf dieselbe Weise und verwende dann die Gezeitenkurve des Standardhafens mit den Zeiten und Höhen des Sekundärhafens, um die Höhe zu jedem Zeitpunkt dazwischen zu finden.

Addiere alle saisonalen Änderungen des mittleren Wasserstands, die in den Tafeln angegeben sind, und berücksichtige dann das Wetter. Hoher Luftdruck senkt den Meeresspiegel (etwa 1 cm für jedes hPa über dem Mittel von etwa 1013 hPa), und starke auflandige oder ablandige Winde sowie Sturmfluten können die Wasserstände um deutlich mehr verändern. Warnungen vor Sturmfluten und Warnungen vor negativen Sturmfluten für die Themse, die Straße von Dover und die südliche Nordsee werden aus genau diesem Grund für Schiffe mit großem Tiefgang gesendet.

Unterkielfreiheit

Die Begriffe

• Kartierte Tiefe: Tiefe unter dem Seekartennull.
• Gezeitenhöhe: Höhe des Meeresspiegels über dem Seekartennull zum betreffenden Zeitpunkt.
• Statischer Tiefgang: der Tiefgang des Schiffes im Stillstand, von den Tiefgangsmarken abgelesen und korrigiert um Dichte, Krängung und Trimm.
• Squat: das zusätzliche Absinken (und meist eine Trimmänderung), wenn sich das Schiff in flachem Wasser bewegt. Es entsteht, weil das Wasser unter und um den Rumpf beschleunigt und sein Druck sinkt.
• UKC: Wassertiefe unter dem Kiel. Die statische UKC lässt Squat außer Acht; die dynamische UKC schließt ihn ein.

Das Sicherheitsmanagementsystem jeder Reederei legt eine Mindest-UKC-Vorgabe fest, oft ausgedrückt als Prozentsatz des Tiefgangs oder als feste Zahl, die je nach Gebiet variiert (offene See, Ansteuerungen, Liegeplatz). Befolge sie und behandle sie als Minimum, nicht als Ziel.

Squat

Die praktischen Formeln von Barrass geben eine gute Schätzung des maximalen Squats in Metern:

• Offenes Wasser: Squat ≈ Cb × V² ÷ 100
• Begrenztes Fahrwasser: Squat ≈ Cb × V² ÷ 50 (etwa doppelt)

Dabei ist Cb der Völligkeitsgrad und V die Geschwindigkeit durchs Wasser in Knoten. Der Squat wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit: Halbierst du die Geschwindigkeit, sinkt der Squat auf ein Viertel. Deshalb ist Langsamfahren in flachem Wasser dein wirksamstes Mittel. Vollschiffige Schiffe (großes Cb, wie Tanker und Bulk-Carrier) squatten stärker und neigen dazu, sich vorn tiefer zu setzen, was außerdem die Steuerbarkeit verringert.

Weitere Anzeichen für den Flachwassereffekt: stärkere Vibrationen, geringere Fahrt bei gleicher Drehzahl, träges Steuern, ein größerer Drehkreis und eine Welle, die sich am Bug aufbaut.

Genauigkeit der Vermessung (CATZOC)

Die kartierte Tiefe ist nicht exakt. Das ECDIS zeigt die Kategorie der Vertrauenszone (CATZOC). Die Tiefengenauigkeit für die wichtigsten Kategorien ist:

In Zone B könnte eine kartierte Tiefe von 14,2 m in Wirklichkeit etwa 12,9 m betragen. Dein Reiseplan muss dies berücksichtigen.

Durchgerechnetes UKC-Beispiel

Das folgende Diagramm zeigt die Werte für dieses Beispiel.

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Ein Bulk-Carrier mit Cb 0,82 und statischem Tiefgang 13,5 m muss in offenem Wasser eine Barre überqueren, die mit 14,2 m kartiert ist. Die vorhergesagte Gezeitenhöhe zu diesem Zeitpunkt beträgt 2,3 m. Die Reedereivorgabe für dieses Gebiet lautet: minimale dynamische UKC von 10 % des statischen Tiefgangs, das sind 1,35 m.

1. Wassertiefe = 14,2 + 2,3 = 16,5 m.
2. Statische UKC = 16,5 − 13,5 = 3,0 m.
3. Squat bei 10 Knoten = 0,82 × 10² ÷ 100 = 0,82 m.
4. Dynamische UKC = 3,0 − 0,82 = 2,18 m. Mehr als 1,35 m: akzeptabel.

Nun angenommen, ein Hochdruckgebiet und Ablandwind bedeuten, dass die Gezeit nur 1,0 m beträgt:

1. Wassertiefe = 15,2 m, statische UKC = 1,7 m.
2. Bei 10 Knoten ist die dynamische UKC = 1,7 − 0,82 = 0,88 m. Unter dem Minimum.
3. Bei 6 Knoten beträgt der Squat = 0,82 × 36 ÷ 100 = 0,30 m, die dynamische UKC = 1,40 m. Knapp über dem Minimum.

Die Möglichkeiten sind, langsamer zu fahren (mit genügend Fahrt, um zu steuern), auf mehr Gezeitenwasser zu warten oder beides. Diese Entscheidung gehört in den Reiseplan, mit Zustimmung des Kapitäns, und nicht in den Kopf des OOW im letzten Moment. Vergiss nicht die Berücksichtigung der wellenbedingten Bewegungen (Stampfen, Rollen und Heben bringen den Kiel bei Dünung näher an den Grund) und der CATZOC.

Durchgerechnetes Beispiel: Eine Küstenwache

Du übernimmst die Wache von 0400 bis 0800 auf einem 180 m langen Containerschiff, 15 Knoten, das auf 50° N an einem Vorgebirge entlangfährt, wobei GNSS das ECDIS speist.

1. Bei der Übergabe prüfst du die Kreiselfehlertafel: 0,5° Low gegenüber dem Azimut von gestern. Der Vergleich der Magnetkompasse liegt innerhalb der üblichen Differenz.
2. 0430 bestimmst du die Position durch Radarentfernungen zu einer Leuchtturminsel (4,2 Seemeilen), einem steilen Vorgebirge (6,0 Seemeilen) und einem kleinen Felsen (3,1 Seemeilen). Die drei Entfernungsbögen treffen sich in einem engen Punkt 0,2 Seemeilen landeinwärts der GNSS-Position. Du prüfst: Der Versatz der GNSS-Antennenposition ist richtig eingestellt, und eine visuelle Peilung des Leuchtturms, korrigiert um den Kreiselfehler, stimmt mit der Radarbestimmung überein. Du meldest die Abweichung dem Kapitän und schaltest das ECDIS so um, dass es mit dem zweiten GNSS-Empfänger verglichen wird, der mit der Radarbestimmung übereinstimmt. Der Eingang des ersten Empfängers war eingefroren.
3. 0545 geht die Sonne klar auf. Du beobachtest die Peilung ihres Mittelpunkts, wenn ihr unterer Rand einen halben Durchmesser über dem Horizont steht, und berechnest eine Amplitude: Kreiselfehler 0,6° Low, übereinstimmend mit gestern. Du trägst ihn im Kompassfehlerbuch ein.
4. 0630 kommt eine Leitlinie in Sicht. Ihre kartierte rechtweisende Peilung beträgt 312,0°; der Kreisel zeigt 311,4° an. Fehler 0,6° Low erneut. Gut: Zwei unabhängige Prüfungen stimmen überein.
5. Vor der Übergabe prüfst du die Ankunftsgezeit für die Lotsenstation anhand der NP201-Daten im Reiseplan und bestätigst, dass die UKC bei der geplanten Fahrt durch die Ansteuerungsfahrrinne mit der aktuellen Wetterlage weiterhin der Reedereivorgabe entspricht.

Häufige Fehler

• Vertrauen auf eine einzige Positionsquelle. GNSS auf dem ECDIS ist keine geprüfte Bestimmung. Prüfe mit einer unabhängigen Methode gegen.
• Vergessen, den Kreiselfehler anzuwenden, bevor Peilungen eingetragen werden, oder ihn falsch anzuwenden. Kreisel high, abziehen; Kreisel low, addieren.
• Radarpeilungen von Vorgebirgskanten so behandeln, als wären sie genau. Verwende Entfernungen.
• Ein großes Cocked Hat ignorieren. Es ist eine Warnung, kein unordentlicher Eintrag.
• Running Fixes mit einer geschätzten Gezeit als echte Bestimmungen behandeln.
• Eine Amplitude nehmen, wenn die Sonne den Horizont berührt. Der Mittelpunkt steht auf dem rationalen Horizont, wenn der untere Rand etwa einen halben Durchmesser über dem sichtbaren Horizont liegt.
• Alte Deviationswerte übernehmen, nachdem Stahlladung geladen oder das Schiff überholt wurde.
• Standardhafen-Höhen an einem Sekundärhafen verwenden oder die Zonenzeit vergessen (UT gegen lokale Sommerzeit).
• Squat ignorieren oder vergessen, dass er sich in einem begrenzten Fahrwasser etwa verdoppelt.
• Die minimale UKC als Ziel behandeln statt als Untergrenze.

Zusammenfassung

• Bestimme die Position regelmäßig mit mehr als einer Methode und prüfe GNSS immer unabhängig gegen.
• Drei visuelle Peilungen, etwa 60° auseinander, ergeben ein Cocked Hat. Ein großes Hat bedeutet einen Fehler; im Zweifel die Ecke eintragen, die der Gefahr am nächsten liegt.
• Radarentfernungen sind genau; Radarpeilungen sind es nicht. Kombiniere eine visuelle Peilung und eine Radarentfernung für eine starke Bestimmung.
• Ein Running Fix überträgt eine Standlinie durch Kurs, Distanz und Gezeit. Er ist nur so gut wie diese Eingaben.
• Der Kreisel zeigt nach rechtweisend Nord, hat aber Steaming-, ballistische und Restfehler. Benannt High oder Low.
• Der Magnetkompass hat Variation und Deviation. Deviation = Kompassfehler − Variation.
• Ermittle den Kompassfehler wo möglich bei jeder Wache: durch Transit in Küstengewässern, durch Azimut oder Amplitude auf See.
• sin Amplitude = sin Dek ÷ cos Breite; beobachte, wenn der untere Rand der Sonne einen halben Durchmesser über dem Horizont steht.
• Gezeiten von Sekundärhäfen aus der NP201 erfordern die Interpolation von Zeit- und Höhenunterschieden, dann die Gezeitenkurve des Standardhafens.
• UKC = kartierte Tiefe + Gezeitenhöhe − Tiefgang − Squat, mit Zuschlägen für CATZOC und Schiffsbewegung. Der Squat wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit: Langsamfahren ist das wichtigste Gegenmittel.

Kontrollfragen

1. Warum sind drei Radarentfernungen in der Regel eine bessere Bestimmung als drei Radarpeilungen?

Antwort: Die Entfernungsgenauigkeit ist hoch (IMO-Norm 30 m oder 1 % der Bereichsskala), während Peilungen durch die horizontale Strahlbreite verschmiert werden und von der Genauigkeit des Kreisels und der Ausrichtung der Kurslinie abhängen. Besonders Landkanten werden in der Peilung zu breit gemessen.

1. Du trägst drei korrigierte Peilungen ein und erhältst ein großes Cocked Hat. Nenne vier mögliche Ursachen.

Antwort: Verwechseltes Objekt; falscher oder unbekannter Kompassfehler wurde angewandt; Fehler beim Eintragen oder in der Rechnung; zu langes Intervall zwischen den Peilungen, während sich das Schiff schnell bewegte. Schlecht kartierte Objekte oder entfernte Objekte mit kleiner Winkelstreuung verschlechtern es ebenfalls.

1. In welcher Reihenfolge solltest du für eine visuelle Bestimmung Peilungen nehmen, und warum?

Antwort: Zuerst Objekte voraus oder achteraus, zuletzt Objekte nahe dwars, weil sich Peilungen nahe dwars am schnellsten ändern. Die Bestimmung wird auf die letzte Peilung datiert.

1. Breite 40° N, Deklination der Sonne 15° S, untergehende Sonne. Ermittle die Amplitude und die rechtweisende Peilung.

Antwort: sin Amp = sin 15° ÷ cos 40° = 0,2588 ÷ 0,7660 = 0,3379, also Amp = 19,7°. Untergehender Körper, Deklination Süd: W 19,7° S. Rechtweisende Peilung = 270° − 19,7° = 250,3° T.

1. In Frage 4 war die Kreiselpeilung 249,5°. Wie groß ist der Kreiselfehler, und wie wird er angewandt?

Antwort: Rechtweisend 250,3°, Kreisel 249,5°: Der Kreisel zeigt weniger als rechtweisend an, der Fehler ist also 0,8° Low. Addiere 0,8° zu jeder Kreiselanzeige.

1. Rechtweisende Peilung 145°, Magnetkompass-Peilung 148°, Variation 4° W. Ermittle den Kompassfehler und die Deviation.

Antwort: Der Kompass zeigt 3° mehr an als rechtweisend, also ist der Kompassfehler 3° W. Deviation = 3° W − 4° W = 1° E.

1. Warum solltest du nach der Ladung von Stahlcoils nicht einfach die alte Deviationskarte verwenden?

Antwort: Die Ladung verändert den induzierten Magnetismus des Schiffes, daher kann sich die Deviation auf jedem Kurs ändern. Der Kompassfehler muss durch Beobachtung geprüft und die Deviation neu eingetragen werden.

1. Ein Schiff mit Cb 0,80 läuft 12 Knoten in einem begrenzten Fahrwasser. Schätze den Squat und den Squat, wenn es auf 8 Knoten verlangsamt.

Antwort: Begrenzt: 0,80 × 144 ÷ 50 = 2,3 m. Bei 8 Knoten: 0,80 × 64 ÷ 50 = 1,0 m. Eine Verringerung der Geschwindigkeit um ein Drittel senkt den Squat um mehr als die Hälfte.

1. Kartierte Tiefe 11,0 m, Gezeitenhöhe 1,8 m, Tiefgang 10,6 m, Squat 0,5 m, CATZOC B. Wie groß ist die dynamische UKC, und ist sie wirklich verfügbar?

Antwort: 11,0 + 1,8 − 10,6 − 0,5 = 1,7 m. Die Tiefengenauigkeit bei CATZOC B beträgt ± (1,0 m + 2 % der Tiefe), hier etwa ± 1,2 m, daher könnte der tatsächliche Abstand nur etwa 0,5 m betragen, bevor die Schiffsbewegung berücksichtigt wird. Der Reiseplan sollte dies einbeziehen.

1. Nenne zwei Wettereinflüsse, die die tatsächliche Gezeit niedriger machen können als vorhergesagt.

Antwort: Hoher Luftdruck (etwa 1 cm tiefer für jedes hPa über dem Mittel) und ablandige Winde oder eine negative Sturmflut.

Weiterführende Literatur

• Nicholls's Concise Guide to Navigation, Bände 1 und 2 (Brown, Son & Ferguson)
• Admiralty Manual of Navigation, BR 45 Band 1 (The Nautical Institute)
• UKHO NP201, Admiralty Tide Tables Band 1
• UKHO NP100, The Mariner's Handbook
• ICS Bridge Procedures Guide, 6. Auflage (International Chamber of Shipping, 2022)
• MGN 315 (M), Sicherer Navigationswachdienst auf Handelsschiffen
• IMO Model Course 7.03, Officer in Charge of a Navigational Watch
• B. Barrass und D.R. Derrett, Ship Stability for Masters and Mates, 7. Auflage (Butterworth-Heinemann)