Pilota automatico per timoneria a cavi: quando l'attuatore a pignone è la scelta giusta

Se stai installando un pilota automatico su timoneria a cavi, l'attuatore a pignone e catena è spesso la soluzione più semplice: è adatto a qualsiasi barca la cui timoneria disponga già di un albero rotante. Invece di spingere sull'asse del timone, fa ruotare quell'albero tramite una corta catena e una coppia di pignoni, esattamente come fa la ruota.

Questo lo rende la scelta naturale sulle barche con timoneria a cavi o a barre, dove lo spazio attorno all'asse del timone è angusto, difficile da raggiungere o già occupato da settore, cavi e fermi. Jefa ne produce due versioni: una da 200 Nm a 12 V per barche da circa 30 a 50 piedi e una da 300 Nm a 24 V per barche da circa 45 a 75 piedi. Entrambe pesano 7 kg e sono omologate per il funzionamento continuo 24 ore su 24.

Questo articolo spiega dove si colloca l'attuatore a pignone tra gli altri attuatori per pilota automatico Jefa, cosa contiene al suo interno e qual è la decisione di installazione più importante: il rapporto fra i pignoni.

Scegliere un attuatore per pilota automatico su timoneria a cavi: dove si colloca l'attuatore a pignone

L'attuatore giusto dipende meno dalla lunghezza della barca che dal punto in cui è possibile collegarsi alla timoneria. Le quattro famiglie di attuatori meccanici Jefa si collegano ciascuna in un punto diverso:

Attuatore	Si collega a	Dimensioni tipiche della barca	Più adatto a
Lineare	Braccio della barra o settore sull'asse del timone, tramite un pistone a spinta e trazione	Da 20 a 45 piedi (fino a 100 KgM di coppia del timone)	Barche più piccole con buon accesso e spazio accanto all'asse del timone
Diretto	Braccio della barra o settore sull'asse del timone, tramite una leva di uscita rotativa e un tirante	Da 30 a 70 piedi (tre misure)	Barche con spazio vicino all'asse che vogliono azionare il timone indipendentemente dai cavi della timoneria
Trasmissione	Un rinvio angolare Jefa predisposto o un riduttore RG nella linea di timoneria	Da 30 a 90 piedi (200 Nm e 300 Nm)	Barche con timoneria Jefa a trasmissione (ad alberi), specificata con predisposizione per pilota automatico al momento dell'ordine della timoneria
A pignone	Qualsiasi albero rotante del sistema di timoneria, tramite catena e pignoni	Da 30 a 75 piedi (200 Nm e 300 Nm)	Timoneria a cavi o a barre, soprattutto quando la zona dell'asse del timone è stretta o inaccessibile

Gli attuatori lineari e diretti lavorano all'estremità del timone. Richiedono una base solida vicino all'asse, una geometria corretta verso il braccio della barra e fermi del timone adeguati. Su molte barche di serie quello spazio è limitato o già affollato.

L'attuatore a trasmissione è l'installazione più ordinata di tutte, ma si imbulloma solo sui rinvii Jefa, e quei rinvii devono essere ordinati con un punto di fissaggio per l'attuatore già integrato (Jefa lo chiama predisposizione per pilota automatico). In pratica è un'opzione da scegliere quando si specifica la timoneria per la prima volta, più che un accessorio da aggiungere sulla maggior parte delle barche esistenti.

L'attuatore a pignone colma lo spazio rimanente. Se la timoneria ha un albero che ruota quando gira la ruota, vi si può montare un secondo pignone e collegarlo all'attuatore con una catena. Quell'albero può trovarsi nella colonnina, oppure su un rinvio o un albero intermedio lungo la linea di timoneria. L'attuatore stesso è compatto, 241 mm di lunghezza e 178 mm di diametro, quindi di solito può essere sistemato vicino alla timoneria anziché a poppa.

Il compromesso riguarda il percorso dei carichi. Con un attuatore lineare o diretto, i carichi del pilota automatico vanno direttamente al timone. Con un attuatore a pignone passano attraverso catena, cavi o barre del sistema di timoneria. Tali componenti devono essere in buone condizioni e dimensionati per il lavoro, aspetto ancora più importante con l'unità da 300 Nm.

All'interno di un attuatore a pignone per pilota automatico su timoneria a cavi

L'attuatore a pignone ha tre parti principali: un motore a avvolgimento piatto, un riduttore epicicloidale a tre stadi e una frizione elettromagnetica. Lo stesso schema è usato nell'attuatore a trasmissione Jefa.

Motore. 

Un motore in corrente continua a avvolgimento piatto (pancake) ha un rotore largo e sottile costituito solo da avvolgimenti di rame, senza ferro, quindi è molto leggero. Un motore convenzionale ha un pesante nucleo in ferro che si comporta come un piccolo volano, rendendolo lento ad avviarsi, fermarsi e invertire. Il leggero rotore pancake reagisce quasi istantaneamente e il suo grande diametro fornisce una coppia elevata da fermo. Questo si adatta a un pilota automatico, che si avvia, si ferma e inverte continuamente. In pratica significa che il motore segue fedelmente il segnale di controllo della velocità del pilota, comprese le partenze e gli arresti dolci. Jefa indica un rendimento del motore del 72,5%, contro circa il 50% di un motore in corrente continua a spazzole convenzionale.

Riduttore. 

Per raggiungere una velocità del timone ragionevole, la velocità del motore deve essere ridotta di 486:1. Jefa lo ottiene con tre stadi epicicloidali anziché con una vite senza fine o una combinazione epicicloidale più ingranaggi cilindrici. In un rotismo epicicloidale il carico è ripartito su tre denti anziché su uno e le forze restano sull'asse centrale dell'unità. Il risultato è una riduzione più piccola, più robusta ed efficiente, al costo di un maggior numero di ingranaggi per stadio.

Frizione. 

L'attuatore deve scollegarsi dalla timoneria ogni volta che si timona a mano. Invece di una frizione a dischi, Jefa utilizza due perni caricati a molla che bloccano la corona esterna dell'ultimo stadio epicicloidale. La frizione è innestata solo quando è alimentata, quindi l'attuatore è scollegato quando il pilota è spento o manca alimentazione. Assorbe 1,4 A a 12 V (0,7 A a 24 V) e non si usura come una frizione ad attrito. Un dettaglio pratico: quando il pilota viene spento sotto carico, i perni si sbloccano solo quando il timoniere riprende il carico sulla ruota. Questo impedisce che il timone scatti improvvisamente tra le mani.

Impostare la velocità giusta per un pilota automatico su timoneria a cavi: rapporto dei pignoni e tempo banda a banda

Il rapporto dei pignoni determina la velocità con cui il pilota automatico può muovere il timone ed è la scelta più importante nell'installazione di un attuatore a pignone. Si misura come tempo banda a banda: il tempo necessario per portare il timone attraverso 72° (36° per lato) alla massima velocità del pilota.

Jefa raccomanda un tempo banda a banda da 12 a 15 secondi. Con un pilota moderno dotato di controllo variabile della velocità, punta a 12 secondi, poiché il pilota può sempre rallentare l'attuatore.

- Troppo veloce (meno di 10 secondi): il pilota diventa nervoso e inizia a "cacciare", spostando il timone da un lato all'altro della rotta.

- Troppo lento: il pilota non riesce a reagire abbastanza rapidamente al traverso con mare formato.

Il metodo è semplice. Conta i giri dell'albero che l'attuatore dovrà far ruotare, da banda a banda, rapportati a 72° di escursione del timone. Se il timone ruota oltre 72°, moltiplica i giri per 72 e dividi per l'angolo misurato.

L'attuatore è fornito con un pignone da 11 denti, passo 5/8". La velocità di uscita standard è di 8 giri/min per l'unità da 200 Nm e 6,5 giri/min per quella da 300 Nm.

- Sull'attuatore da 200 Nm il punto di pareggio è circa 1,5 giri. Un numero inferiore di giri richiede un pignone più grande sull'albero della timoneria per rallentare l'attuatore (ad esempio, 15 denti per 1 giro). Un numero maggiore di giri richiede che l'attuatore acceleri, quindi il pignone dell'attuatore diventa il più grande dei due.

- Sull'attuatore da 300 Nm il punto di pareggio è circa 2,5 giri e la tabella Jefa arriva fino a un pignone d'albero da 26 denti per 1 giro banda a banda.

Misura prima di ordinare. I pignoni vengono specificati per ogni barca, quindi rileva queste misure prima dell'acquisto e includile nell'ordine:

- Giri dell'albero di timoneria azionato da banda a banda

- Escursione totale del timone in gradi, se non è di 72°

- Diametro e sede della chiavetta dell'albero che l'attuatore dovrà far ruotare, così che il pignone con mozzo possa essere alesato e dotato di chiavetta su misura

Senza questi dati rischi di ricevere la combinazione di pignoni sbagliata e un pilota troppo nervoso o troppo lento.

Jefa fornisce pignoni con mozzo in acciaio inox da 11, 13 e 15 denti, alesati e con chiavetta per l'albero. Offre inoltre pignoni a piastra da saldare da 11 a 26 denti e catena inox amagnetica da 5/8". La flangia dell'attuatore ha fori asolati per tensionare la catena.

Attuatori per pilota automatico su timoneria a cavi: 200 Nm 12 V vs 300 Nm 24 V

Le due unità condividono lo stesso corpo, tipo di motore, riduttore e progetto della frizione. La differenza sta nella coppia di uscita, nella tensione e nella dimensione della barca a cui sono adatte. Ciascuna è disponibile in un'unica tensione.

	200 Nm 12 V	300 Nm 24 V
Codice articolo	DU-WS200-12	DU-WS300-24
Dimensione barca	Da 30 a 50 piedi	Da 45 a 75 piedi
Coppia massima del timone	Fino a 165 KgM	Fino a 400 KgM
Coppia massima in uscita	200 Nm (circa 40 kg sulla corona di una ruota da 1 m)	300 Nm (circa 50 kg sulla corona di una ruota da 1 m)
Velocità di uscita standard	8 giri/min	6,5 giri/min
Corrente della frizione	1,4 A a 12 V	0,7 A a 24 V
Cablaggio (frizione / motore)	0,75 mm² / 2 mm²	1,5 mm² / 4 mm²
Tipo di timoneria	A cavi o a barre, con albero rotante	A cavi o a barre, con albero rotante

Sull'unità a 12 V, Jefa indica un consumo medio di circa 1,5 A in navigazione normale. Questo presuppone una barca ben regolata, in cui l'attuatore lavora prevalentemente a basso carico e non funziona di continuo. Se l'attuatore lavora regolarmente vicino al massimo, il problema è il piano velico o la regolazione, non il pilota automatico.

Pilota automatico per timoneria a cavi: compatibilità elettronica e installazione

L'attuatore a pignone è solo la parte meccanica del sistema. Funziona con la maggior parte dei principali computer di rotta per pilota automatico, ma la coppia sul timone effettivamente disponibile dipende da quanta corrente il computer di rotta può erogare.

Computer di rotta	Uscita massima	200 Nm 12 V: coppia massima del timone	300 Nm 24 V: coppia massima del timone
Garmin GHP 12 sailboat	40 A	165 KgM	390 KgM
Simrad AC12 / B&G Triton Low Current	12 A	120 KgM	390 KgM
Simrad AC42 / B&G Triton High Current	30 A (12 V), 20 A (24 V)	165 KgM	390 KgM
Raymarine ACU-200	15 A	158 KgM	390 KgM
Raymarine ACU-400	30 A	165 KgM	390 KgM
B&G H5000 Pilot (software 1.1.84 o successivo)	30 A (12 V), 20 A (24 V)	165 KgM	390 KgM
NKE Gyropilot 2 RVP	25 A	165 KgM	Non indicato

Jefa sconsiglia di abbinare l'attuatore al Furuno NavPilot, perché manca del controllo proporzionale della velocità e della frenatura dinamica. Entrambe le funzioni sono importanti su una barca a vela. Il controllo della velocità garantisce partenze e arresti dolci. La frenatura dinamica cortocircuita il motore quando è fermo, così l'attuatore mantiene l'angolo del timone invece di essere respinto verso il centro. Senza di esse, un sistema di timoneria leggero con una ruota di grande diametro tende a sovraccorreggere e a cacciare.

Alcuni aspetti di installazione da conoscere prima dell'acquisto:

- Il sensore d'angolo del timone è indispensabile. Jefa non approva, né garantisce, un sistema che ne sia privo. Sono disponibili unità di retroazione integrate per piloti Garmin/NKE (10 kΩ), Raymarine (5 kΩ) e B&G NAC-2 (5 kΩ). Le installazioni Garmin richiedono inoltre un kit dedicato di cavo e connettore.

- La retroazione integrata richiede meno di 2,5 giri. Funziona solo se l'albero di uscita dell'attuatore non compie più di 2,5 giri da banda a banda, quindi verificalo quando scegli il rapporto dei pignoni.

- Il cablaggio è semplice. Due fili sottili vanno all'uscita frizione del computer di rotta e due fili più grossi alla sua uscita motore.

- Montaggio. L'attuatore si monta parallelo alla catena. Dove ciò non è possibile, una staffa opzionale consente il montaggio piano.

- Prova l'intero sistema di timoneria. In particolare l'unità da 300 Nm può generare una forza molto superiore a quella di una persona alla ruota. Dopo l'installazione, Jefa consiglia di bloccare il timone e azionare l'attuatore per verificare che ogni parte della timoneria sopporti il carico.

L'attuatore a pignone è adatto al tuo pilota automatico con timoneria a cavi?

Un attuatore a pignone merita considerazione se navighi su una barca da 30 a 50 piedi con timoneria a cavi o a barre e riesci a individuare un albero rotante nella timoneria da azionare. È particolarmente utile quando l'asse del timone è difficile da raggiungere. Se hai una timoneria Jefa a trasmissione, l'attuatore a trasmissione è di solito la scelta migliore. Se hai buono spazio all'asse del timone, un attuatore lineare o diretto tiene i carichi del pilota automatico fuori dai cavi della timoneria.

Il Jefa Sprocket Autopilot Drive 200 Nm 12 V (DU-WS200-12) è disponibile ora su Upffront. Se non sei sicuro di quale attuatore sia adatto alla tua timoneria, o se hai bisogno di aiuto con il rapporto dei pignoni, inviaci i dati della tua barca e lo schema della timoneria a: [email protected] e ti aiuteremo a definirlo.

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