Navigatie

De geschiedenis van de navigatie (in zeer beknopte vorm)

Navigatie:

”Het dirigeren van een vaartuig over zee, langs kusten en door vaarwaters van de ene plek naar de andere op de veiligste, snelste en meest economische manier met gebruikmaking van theoretische en praktische zeevaartkunde”

De hulpmiddelen voor de schipper in de navigatie.

In drie delen:

1.      Van de Phoeniciërs tot en met de V.O.C.

2.      Instrumenten voor een plaatsbepaling op zee met behulp van zeevaartkundige tafels.

3.     Zeekaart. Elektronische navigatiemiddelen.

Deel 1. Van Phoeniciërs tot en met de V.O.C.

Een belangrijk onderdeel van de navigatie is plaatsbepaling. Om een plaats te kunnen bepalen, moet men zich kunnen oriënteren op bepaalde herkenningspunten. Op land is dit meestal niet moeilijk. Men heeft houvast aan kerktorens, molens, bergen, riviermondingen, etc. Op open zee ontbreken deze oriëntatiepunten, met gevolg dat de eerste zeelieden zorgden dat ze de kust in zicht hielden.

De Phoeniciërs waren één van de eerste zeevarende volkeren die zich uit het zicht van de kust waagden. Hun drang naar uitbreiding van handelsrelaties leidde ertoe, dat ze 600 jaar voor Christus naar Cornwall (graafschap in Engeland) vaarden om tin te halen. Voor die tijd bevoeren de Phoeniciërs al de Rode Zee. 

Zij observeerden de verschillende hemellichamen (sterren en zon) in eerste instantie om de tijd te kunnen bijhouden, later ging men de sterren gebruiken voor navigatiedoeleinden.

Rond de zesde eeuw voor Christus nam de Griek Thales hun kennis mee naar Griekenland, vervolgens domineerden de Grieken duizend jaar lang de ontwikkeling op het gebied van sterrenkunde en wiskunde. Belangrijke personen uit die tijd waren Pythagoras, Plato, Aristoteles en Ptolemeus. 

Voor de oplossing van de breedte bepaling hadden ze Eratosthenes (276-196 v.C.) met zijn zonnewijzer. 

Hipparchus was 100 jaar later het brein achter de lengtepositie op land, hij was ook degene die als eerste een catalogus van de sterren maakte.

Maar alle wijsheid en kennis van deze Grieken leverde voor de navigatie op zee echter weinig op. Simpelweg omdat de gebruikte methoden op een bewegend scheepsdek niet konden worden toegepast.

De jaren van de heilige oorlog van de Arabieren in de zesde eeuw na Christus sla ik over, zij leverden de invoering van het numerieke systeem voor wiskundige berekeningen. In de elfde eeuw kwam bovengenoemde kennis van de Grieken en Arabieren via de kruistochten bij de christelijke wijsgeren terecht. De Portugese prins Hendrik, bijgenaamd “de Zeevaarder” (1394-1460), richtte studiecentra voor navigatie op in Sagres en Lissabon.

Het lood* is het oudste bekende navigatie-instrument van waarschijnlijk al voor de vijfde eeuw voor Christus (Phoeniciërs).

Praktijk.

In de twaalfde eeuw na Christus kreeg de zeeman er nog een hulpmiddel bij. Dit was het kompas. In de vijftiende eeuw konden de grote ontdekkingsreizen beginnen. De bekendste ontdekkingsreis is de reis van Columbus in 1492 toen hij op weg was naar Azië, maar aankwam in Amerika. De magnetische kompasnaald heeft een afwijking variatie* genoemd en deviatie*. Tezamen wordt dit de miswijzing of kompasfout genoemd.

In de tijd dat er geen kompassen bestonden, beperkte de scheepvaart in Europa zich tot het in zicht houden van de kust.

Hiëronimus Cardano (1501-1576) zorgde voor de cardanische ophanging. Een kompas kon zo horizontaal blijven op een bewegend schip en hup daar ging de zeeman over de woelige baren naar vreemde kusten en vreemde vrouwen.

Nu nog de zeekaart: voordat de eerste kaarten verschenen, voer een zeeman op ervaring. Hij kon alleen die routes navigeren, die hij al eens eerder had bevaren, dus beschikte hij over een goed geheugen, maakte aantekeningen over koersen en afstanden, stromingen, getijden, herkenningspunten en dieptes. Deze zeilaanwijzingen, de zogenaamde leeskaart, verschenen in de vorm van kleine boekjes. Het oudste dateert uit 1532.

Lucas Janszoon Waghenaer publiceerde in 1584 de “Spieghel der Zeevaert”, dit was een combinatie van kaarten, koersaanwijzingen, kustbeschrijvingen, enz. Vanaf dat moment tot het einde van de zeventiende eeuw zou de Nederlandse zeecartografie de markt beheersen.

Petrus Plancius nam eind zestiende eeuw de wetenschappelijke voorbereiding van de VOC-route naar Azië voor zijn rekening, hij stelde de kaarten en zeilinstructies samen die de stuurlieden op hun weg naar Indië gebruikten. Een bekende route was de Brouwerroute uit 1611.

Later kwamen daar de kaartenmakers Blaeu en Van Keulen bij, plus de aantekeningen met de hydrografische gegevens van de schippers van elke reis. Op deze manier verkreeg de VOC kaarten en zeilaanwijzingen waardoor men de concurrentie ver voor was.

*    Het lood. Het diepte lood zat vast aan een lijn. Men mat met het lood de waterdiepte en bodemgesteldheid. Het lood had      een ziel, een holte aan de onderkant. Hierin deed men vet, zodat er wat van het bodemgestel aan bleef kleven.

**   Variatie.   De afwijking tussen het Ware Noorden en het magnetische noorden.

*** Deviatie. Deze afwijking ontstaat als er in de buurt van een magnetisch kompas ijzer voorkomt.
     Variatie & Deviatie tezamen noemt de zeeman de “Miswijzing van zijn kompas”, deze behoort hij te kunnen berekenen.


Deel 2.  Instrumenten voor een plaatsbepaling op zee met behulp van zeevaartkundige tafels.

Voor het bepalen van de hoogte van hemellichamen heeft een navigator op zee meetinstrumenten nodig waarmee de hoek tussen hemellichaam en kim (horizon) gemeten kan worden in graden. De eerste meetinstrumenten verschenen in de vijftiende eeuw. Hieronder de instrumenten die vanaf rond 1400 tot nu (nog) gebruikt worden:

• Het oudste is het kwadrant een kwartcirkel (vandaar de naam).
• Het zee-astrolabium was een massieve Deel open ring, vaak van gegoten brons. Het instrument had een kruisframe. Columbus had beide instrumenten aan boord, beide zijn door de Portugezen geïntroduceerd.
• In 1515 zette Jacob ben Makir, ook een Portugees, de graadstok op zijn naam ook wel jacobsstaf genoemd. De stok was 80 cm lang en vierkant met een doorsnede van 1½ x 1½ cm. Bij deze stok hoorden 4 dwarslatten met een vierkant gat zodat deze op de stok geschoven konden worden.

De kleinste vierde dwarslat ontbreekt op deze foto

John Davis ervoer de nadelen van de drie bovengenoemde instrumenten op zijn reis met een walvisvaarder. Door sneeuwblindheid was hij niet in staat deze te gebruiken. Hij ontwikkelde een instrument waar men met de rug naar de zon kon staan. Dit werd het Daviskwadrant ook wel “back-staff” genoemd. Ook dit instrument ging exit met als opvolger de octant. Alle bovengenoemde instrumenten hadden nog vizieren met uitzondering van de jacobsstaf. Bij de hieronder genoemde instrumenten werden de vizieren vervangen door spiegels (grote spiegel en kimspiegel) met een Alidade.

De octant, 1731

• De octant van John Hadley uit 1731, waarvan de graadboog 90° van een cirkel besloeg, ging ook exit. 
• De sextant van John Campbell uit 1757. Deze Campbell vergrootte de graadboog van de octant tot 120° en voegde er een verrekijker aan toe. Deze zijn nog steeds te koop.

De sextant, 1757

De huidig navigators leren nog steeds een bestek in de zeekaart te zetten met behulp van sextant, zon, sterren, planeten of maan. Gewapend met tijdmeter en calculator trekken zij dan ten strijde. Men moet het nu nog steeds leren voor het geval de elektronica aan boord het laat afweten.

Deel 3. De zeekaart en elektronische navigatiemiddelen.

Bestek in de Zeekaart.

Aan het einde van de zestiende eeuw was de cartografie, mede door de VOC in een stroomversnelling geraakt. De cartograaf van tegenwoordig valt onder de Chef der Hydrografie van de Marine.

Een zeekaart is een schematische weergave van de werkelijkheid. Zo is er een groot verschil tussen een zeekaart en een wegenkaart.

Een zeekaart is een afbeelding van een deel van de zee met de daaraan grenzende kust op een plat vlak en bevat zoveel mogelijk gegevens die voor een veilige vaart van belang zijn. Koersen worden in kaart gezet met behulp van een pleinschaal, ook wel parallelliniaal genoemd, afstanden met een kaartpasser (steekpasser). 

Tevens kan men een bestek (positie) in de kaart zetten verkregen uit zichtpeilingen. Dit kan een vuurtoren, kerktoren of lichtschip zijn of zijn verkregen door een astronomische plaatsbepaling of door GPS.

De plaats waar een schip zich bevindt wordt het bestek genoemd. Een bestek wordt opgegeven in Breedte graden, noord of zuid (00°-90°) en Lengte graden, oost of west (000°-180°).

De breedte en afstand past men af langs de staande rand, lengte langs de liggende rand van de zeekaart. Deze randen hebben een graden en minuten aanduiding. 

De positie van de vuurtoren van IJmuiden geeft men op deze manier weer: 52° 28’Nb 004° 35’Ol

Aanloop IJmuiden

De meest gebruikte papieren zeekaart is die met de Mercator Projectie ook wel de wassende kaart genoemd. Mercator was een Vlaamse cartograaf (1569). Een van de taken van de stuurman is nu nog steeds het bijwerken van de papieren zeekaarten aan de hand van de “BaZ” (Berichten aan Zeevarenden). Dit is een wekelijkse uitgave in de vorm van een klein boekje. Tegenwoordig doen de hulpjes van De Chef der Hydrografie het via hun site www. Hydro.nl.

Bij de Digitale zeekaart gaat dit via een cd-rom en een satellietverbinding.

Het Electronic Chart Display Information System afgekort ECDIS.

Dit systeem zal in de toekomst, en nu eigenlijk al, de klassieke zeevaartkunde grotendeels verdringen.

Het systeem bestaat uit:

Digitaal kaartdata systeem, met getijden en stroomgegevens (de computer).

Radar voor aftasting en afstandsbepaling (1941 U.S. navy).

Gps of een Dgps voor positie, koers en snelheid (1978 U.S. army).

Kompas voor richting en koers, tegenwoordig altijd een Gyro kompas (tolkompas).

Autopilot (stuurautomaat) om het schip op koers te houden. Dit heeft de echte matroos vervangen.

Echolood voor dieptebepaling.

En als laatste een drift-, wind- en snelheidsmeter.

Alles komt op een of meerdere beeldschermen tezamen met de nodige alarmen. Zonder de kennis van de  regel van Neper (Johan Napier 1614), zijn boldriehoeksmeting en sferische trigonometrie komt de stuurman van nu, evenals de huidige jachtschipper, de oceaan over.

Moderne scheepsbrug

Ver voor het tijdperk ECDIS was er ook al de mogelijkheid om elektronisch te navigeren en een weg naar den vreemde te vinden als de rederij hier in wilde investeren. De mijne hadden daar geen behoefde aan en lieten ons de oceanen over gaan gewapend met sextant en dus varen op zon, sterren, planeten of maan. Toen de brandstof een belangrijk deel van de opbrengst van de vracht ging beheersen, gaf men ons naast de radar en radio met richtingzoeker, een satelliet navigator, het was 1980.

De radio richtingzoeker. Hiermee kon men radiobakens peilen, dit waren lichtschepen, luchtbakens en vuurtorens als zij van een baken (zender) waren voorzien. Deze bakens zonden regelmatig hun signalen uit in morsecode. Het schip of het vliegtuig had een peilwijzer met een radio-ontvanger aan boord. Twee van deze bakens peilen en men had een bestek. De bakens hadden een zendbereik van 50 à 70 zeemijl, dus voldoende voor kustnavigatie.

In de 2^e wereldoorlog en wel om precies te zijn op D-day, kwam de Decca Navigator in de lucht. Het systeem was tot 240 zeemijl uit de kust betrouwbaar, maar ook deze ging exit. In het jaar 2000 gingen de zenders uit de lucht.

Loran. Long Range Navigation werkt evenals Decca op radiogolven met een Master (hoofdzender) en drie 'slaves' (nevenzenders). Het bereik is 1500 zeemijl en is nog steeds te ontvangen en te gebruiken.

Er is ook nog een Consol radio navigatiesysteem voor de Noordzee in de lucht geweest, deze ging in 1991 uit de lucht.

Maar al deze radiosystemen waren gevoelig voor atmosferische storingen. Zo liep een vriend van mij bij het aanlopen van een haven op de rotsen in potdichte mist. Zijn radar was al stuk en het schip toen ook, het wrak ligt er nog steeds en in 1992 stond het nog in de zeekaart bij Stokksund aan de Noorse westkust.

Sinds 1978 heeft de Amerikaanse defensie zich beziggehouden met de ontwikkeling van een satellietnavigatiesysteem, dat bekend werd onder de naam “GPS” (Global Positioning System).  

Met 28 satellieten (4 reserve) die in 6 verschillende banen (4 per baan) op een hoogte van ruim 20.000 km boven de aarde cirkelen, geeft dit de zeeman van nu op ieder moment van de dag zijn bestek. Hij kan de kortste en veiligste route nemen van plaats van afvaart naar bekomen plaats. De bevrachting kan hem nu volgen (AIS) (klik HIER voor info ) en zijn snelheid laten aanpassen. Dus een sloepoefening bij avond nabij een eiland met witte stranden, onder de palmen even de krant lezen met een glas verse melk en een stukje stokbrood, rum met cola op een terras en in de vroege ochtend het anker weer op. Dan een telegram versturen via Scheveningen Radio naar de bevrachting “ETA* 8 uur verlaat”.

Dit alles is voorgoed voorbij. De mannekes van de bevrachting varen nu de boot, de kapitein van nu (lees pispaal) is het verlengde van hun wil.

Oudere scheepsbrug

* ETA. Estimated Time of Arrival. 

Recht zo die gaat!

F.L.Woodleg