Pääset lukemaan sivustoa tämän mainoksen jälkeen.

Jutut

Joystick-ohjaus – Taikasauvan salaisuus

Joystick-ohjauksessa hyödynnetään vetolaitteiden yksilöllistä sähköistä ohjausta. Kuljettajan tarvitsee vain osoittaa suunta ja suuruus, tietokone laskee loput.

28.01.2019

KirjoittajaTuomo Kanerva

KuvaajaAri Inkinen

Joystick-ohjaus on nykyään yleinen varuste kahdella sisäperämoottorilla varustetuissa matkaveneissä. Ensimmäisenä sen esitteli Volvo Penta IPS-vetolaitteiden yhteydessä. Mercruiser seurasi perässä Axius-järjestelmällään ja sittemmin joystick-järjestelmät ovat tulleet tutuiksi myös perämoottoriveneissä.

Joystick-ohjauksen suosio perustuu sen helppouteen. Isonkin veneen käsittely onnistuu ahtaassa satamassa kevyillä ranneliikkeillä.

Kaksimoottorista venettä on perinteisesti ohjattu satamassa moottorien tehoa ja potkureiden pyörimissuuntaa muuttamalla. Apuna on lisäksi käytetty keulapotkuria. Menetelmä toimii edelleen, mutta helppouden nimissä kokenutkin kippari luovuttaa ajattelutyön tietokoneelle ja tarttuu ohjaussauvaan.

Veneen liikkeet on helppo hahmottaa ohjaussauvasta. Pyörittävä liike pyörittää venettä paikoillaan ja kallistus kuljettaa venettä sivuille, eteen tai taakse. Kuljettajan ei tarvitse koskea rattiin tai kaukohallintalaitteeseen. Itse asiassa ratin käyttö ei edes onnistu, sillä se lukittuu paikoilleen, kun ohjaussauva on aktivoitu.

Ykkösiä ja nollia

Joystick-ohjaus vaatii vähintään kaksi perämoottoria tai vetolaitetta. Niitä voi olla useampiakin, mutta yleensä järjestelmä hyödyntää vain uloimpia.

Joystick-ohjaus ei tarvitse toimiakseen keulapotkuria, vaan kaikki liikkeet tapahtuvat vetolaitteiden tai perämoottorien avulla. Perämoottoreita ja vetolaitteita käännellään yksittäin, minkä takia ohjaus on sähköinen. Perinteisessä kaapeli- tai hydrauliohjauksessa perämoottorit ja vetolaitteet on kytketty toisiinsa ja ne kääntyvät aina yhdessä. Sähköisessä ohjauksessa perämoottoreita ja vetolaitteita ohjataan sähkömekaanisilla tai sähköhydraulisilla servoilla.

Jotta niitä voidaan kääntää yksilöllisesti, jokaiselle on oma ohjausservonsa. Ajon aikana perämoottorit ja vetolaitteet on synkronoitu ja ne käyttäytyvät kuten hydrauli- ja kaapeliohjauksella, mutta ohjauspyörän liikkeet välittyvät ohjausservoille sähköisinä signaaleina. Myös vaihteita käyttävät sähkömekaaniset servot.

Voimia ja vastavoimia

Kaksimoottorisen veneen saa pyörimään paikoillaan, kun toisen puolen vaihteen kytkee eteenpäin ja toisen taaksepäin. Veneen liikuttaminen sivuttain vaatii kuitenkin yleensä keulapotkurin apua.

Joystick-ohjauksen sivuttaisliikkeen salaisuus on potkurivirran suuntautuminen eri suuntiin. Vastaava ei tavallisella ohjauksella ole mahdollista.

Sivuttaisliikkeessä molemmat vetolaitteet osoittavat ulospäin. Liikesuunnan puoleinen vetolaite on kytketty peruutusvaihteelle ja vastakkaisen vetolaitteen vaihde on kytketty eteenpäin. Liikesuunnan puoleisen vetolaitteen potkurivirta osoittaa siten etuviistoon ja ulomman vetolaitteen potkurivirta osoittaa takaviistoon.

Esimerkiksi oikealle liikuttaessa oikeanpuoleisen vetolaitteen potkurivirta osoittaa etuvasemmalle ja vasemman puoleisen vetolaitteen potkurivirta osoittaa takavasemmalle.
Vastakkaisiin suuntiin liikkuvat potkurivirrat kumoavat toisensa, minkä takia vene ei liiku eteen eikä taakse. Samaan suuntaan osoittavat potkurivirrat summautuvat ja saavat veneen liikkumaan oikealle.

Sivulle suuntautuva voima sijaitsee potkurien kohdalla, mikä aiheuttaa sivuttaisliikkeen lisäksi venettä pyörittävän momentin, sillä voima ei kohdistu suoraan veneen pyörähdyskeskipisteeseen. Mitä kauempana potkurit sijaitsevat veneen pyörähdyskeskipisteestä, sitä suurempi on voiman pyörittävä vaikutus. Jotta vene saadaan pyörimisen sijaan liikkumaan suoraan sivulle, tarvitaan vastakkaissuuntainen pyörittävä voima.

Veneen saa siis pyörimään paikoillaan, kun vetolaitteiden vaihteet kytketään vastakkaisiin suuntiin. Sivuttaisliikkeessä vetolaitteiden vaihteet on kytketty eri suuntiin, mikä saa aikaan pyörittävän voiman, joka on vastakkaissuuntainen sivuttaisen työntövoiman aiheuttamalle kääntävälle voimalle. Pyörittävät momentit siten kumoavat toisensa ja vene liikkuu suoraan sivulle.

Liikkeiden nopeutta eli joystick-ohjauksen tehoa säädellään moottorin kierrosluvulla. Suurin kierrosluku on rajoitettu, sillä toisiaan vastaan taistelevien potkurien kuormitus on suuri ja ne ovat alttiina kavitoinnille. Lisäksi kuljettaja joutuu usein tekemään korjaavia liikkeitä, muun muassa tuulen vaikutuksen takia. Sekin rasittaa vaihteistoa.

Joystick-järjestelmän tehokkuus on venekohtaista. Tärkeimpiä tekijöitä ovat momenttivarret, kuten potkuriakselien etäisyys kölistä ja veneen pyörähdyskeskipisteestä.

Mitä etäämmällä toisistaan potkurit ovat, sitä voimakkaammin ne vaikuttavat veneen liikkeisiin, ja mitä lähempänä potkurit ovat veneen pyörähdyskeskipistettä, sitä vähemmän korjaavaa momenttia tarvitaan sivuttaisliikkeessä.

Parhaiten joystick-ohjaus toimii lyhyessä ja leveässä veneessä, huonoiten pitkässä ja kapeassa.

Vihreät nuolet ovat potkurivirtojen voimat, jotka voidaan jakaa sinisiin vaakasuuntaisiin vektoreihin ja punaisiin pystysuuntaisiin vektoreihin.

Punaiset voimat ovat samansuuntaiset, joten ne summautuvat. Siniset vektorit ovat vastakkaissuuntaiset ja kumoavat toisensa. Sinisillä vektoreilla on momenttivarret Y. Molempien voimavektoreiden muodostamat momentit ovat samansuuntaiset.

Sininen momentti on vastakkaissuuntainen punaiselle momentille, jonka punaiset voimavektorit muodostavat momenttivarren X kanssa.

Sininen ja punainen momentti kumoavat toisensa, minkä ansiosta vene ei pyöri, vaan liikkuu sivuttain.

Juttu on julkaistu aikaisemmin Vene-lehdessä 5/2016.

X