Technik: Tankanzeigen – Wir machen den Uhrenvergleich

Ein Motorboot braucht zum Fahren Kraftstoff. Um zu wissen, wie viel wir von dem kostbarem Gut noch haben, ist eine Füllstandsanzeige unabdingbar. Die meisten Boote besitzen eine solche Anzeige, und die dazugehörige Technik interessiert kaum jemand, Hauptsache sie funktioniert. Fällt sie allerdings aus und ein Ersatz muss beschafft werden, fällt einem erst auf, wie viele unterschiedliche Techniken es auf dem Markt gibt. Mal wird per Schwimmer, mal mithilfe von Ultraschall und ohne Berührung der Füllstand gemessen. Grund für uns, einmal zu schauen, was es gibt, was wofür verwendet werden kann und wieso die Anzeige im Seegang pendelt. Doch fangen wir da an, wo der Kraftstoff gelagert wird.

Tanks in Booten werden meist aus Edelstahl oder Kunststoff gebaut. Ab einer bestimmten Größe werden in Bootstanks Schwallbleche verbaut. Sie sorgen dafür, dass das Medium, sei es Grauwasser oder Kraftstoff, ruhiger im Tank bleibt und bei Seegang oder schnellen Manövern nicht zur ungebremsten Schwungmasse wird. Doch möchte man nun den Füllstand der Tanks wissen, muss eine Technik her. Früher wurde per Peilstab gemessen, heutzutage ganz modern, ohne das Medium überhaupt zu berühren, aber dazu später mehr. Die Anzeige sorgt dafür, dass wir immer einen Überblick haben, wie viel Kraftstoff im Tank ist oder ob der Skipper seiner Crew eine Dusche gönnen kann, sofern das Frischwasser noch nicht aufgebraucht ist.

Füllstand des Tanks auch von Seegang abhängig

Doch natürlich ist das Messen des Füllstands nicht so einfach, wie es klingt: So zum Beispiel reagiert es systembedingt empfindlich auf Seegang. Dies lässt sich gut an einem einfachen Versuch erklären: Füllt man ein Wasserglas halb voll, würde der Geber auf der Messuhr halb voll anzeigen. Kippt man das Glas nun, verändert sich die Füllstandshöhe. Je nachdem, wo der Geber montiert ist, würde er nun weniger oder mehr anzeigen, obwohl der eigentliche Füllstand gleich bleibt. Das Gleiche passiert auch in einem Tank. Manche Geber liefern je nach Krängung unterschiedliche Werte. Rollt das Boot in den Wellen, kann es schnell passieren, dass die Messuhr von leer zu voll pendelt, obwohl der Tank nur halb voll ist. Dafür wird in modernen Anzeigen mit Verzögerungen gemessen, das hilft, den Füllstand genauer zu bestimmen.

Je breiter und flacher der Tank und je weiter der Geber aus der Mitte heraus angebaut ist, desto ungenauer ist das Messergebnis. Tanks, deren Inhalt möglichst exakt gemessen werden müssen, werden daher oft hoch und schmal gebaut. Bootstanks sind meist flach und breit, da sie sonst nicht unter die Kojen passen. Ein präzises Bestimmen ist daher nur im Hafen oder an ruhigen Ankerplätzen möglich. Unter Seebedingungen sind Abweichungen von rund 20 Prozent keine Seltenheit. Wer Tagestörns unternimmt, wird damit kaum Probleme haben, fährt man aber auf Langfahrt, kann das schon anders aussehen.

Auf Booten haben Tanks meist eine trapezartige Form. Sie sind der Rumpfform angepasst, um Platz zu sparen. Das Problem: Ein Zentimeter am höchsten Punkt des Tanks entspricht mehr Volumen als ein Zentimeter am Tankboden. Das Phänomen kennen viele Eigner auch aus älteren Autos. Bis das erste Viertel auf der Tankanzeige verbraucht ist, dauert es oft länger, das letzte Viertel dagegen ist schnell weg. Bei rein analogen Messeinrichtungen lässt sich das auch nicht ändern. Bei Ultraschallsensoren ist es möglich, das Volumen des Tanks einzugeben und somit die Anzeige zu kalibrieren, so ist der Tank bei halb voll auch wirklich halb voll. Doch nun zu den verschiedenen Arten.

Schwimmer

Der Schwimmer ist immer an der Oberfläche der Flüssigkeit und gibt so ein Signal meist über einen veränderbaren Widerstand an das Instrument weiter. Schwimmt der Schwimmer weiter auf, so zeigt die Anzeige mehr an, wird der Tankinhalt weniger, so fällt der Schwimmer, und die Anzeige zeigt weniger an. Doch hier gibt es Unterschiede. Beim Kauf muss beachtet werden, was gemessen werden soll. Es gibt Geber für Kraftstoffe, Wasser oder Schmutzwasser. Der Vorteil: Pendelgeber können beim Einbau vergleichsweise einfach an verschiedene Tankgrößen und Formen angepasst werden. Trotzdem sollte man beim Kauf beachten, wie groß der Geber sein muss, um auch wirklich bis auf den Boden des Tanks zu reichen.

Kapazitive Geber

Bei der Kapazitiven Füllstandsmessung wird die gegenüber Luft unterschiedliche Leitfähigkeit der Füllflüssigkeit ausgenutzt. Befindet sich die Sonde in der Luft, wird eine bestimmte, niedrigere Anfangskapazität gemessen. Wird der Behälter befüllt, so steigt mit zunehmender Bedeckung der Sonde die Kapazität des Kondensators. Die Sondenelektronik wandelt dann die Kapazität in eine elektrische Impulsfolge um und verstärkt sie. Die Auswerteelektronik wiederum berechnet aus der Impulsrate den Messwert und damit den Füllstand. Viele dieser Geber können selbstständig in einem gewissen Bereich an die Tanktiefe angepasst werden, jedoch eignen sich diese Geber nicht für Kraftstoffe, da diese nicht leiten. Auch hier ist beim Kauf auf die Größe zu achten.

Peilstab

Doch auch ohne mehr oder minder komplizierte Elektronik kann der Füllstand gemessen werden. Auf älteren Booten findet man oft ausgelotete Tanks. Ein Peilstab aus Metall oder Holz wird in den Tank gesteckt, an einer Skala ist nun der Füllstand abzulesen. Um sich so etwas zu bauen, wird der Tank komplett entleert und dann langsam gefüllt. Je nach Wunsch wird bei der bestimmten Menge an Flüssigkeit ein Strich gemacht, meist werden Fünf- oder Zehn-Liter Schritte bevorzugt. Das Prinzip funktioniert bei vielen Tankformen, es muss aber garantiert werden, dass immer an der gleichen Position gemessen wird. Das Boot sollte sich dabei möglichst wenig bewegen, um eine genaue Messung vorzunehmen, und die Tanks müssen gut zugänglich sein. Angewendet wird dieses System meist nur bei Kraftstoff oder Wassertanks. Der große Vorteil: Man braucht keinen Strom und keine aufwendige Elektronik. Peilstäbe sind zudem sehr genau.

Schauglas

Eine weitere Möglichkeit, den Füllstand zu messen, ist ein durchsichtiges Röhrchen an der Tankaußenseite. Diese Methode nennt sich Steigrohr oder auch Schauglas. Dafür brauchen wir zwei Wasserstandsarmaturen, eine am oberen und eine am unteren Teil des Tanks. Dazwischen wird dann ein transparentes schlagfestes Röhrchen montiert , welches dann den im Tank befindlichen Flüssigkeitsstand anzeigt. Dafür muss der Tank aber voll zugänglich sein, was auf kleineren Booten meist platzbedingt nicht geht. Genauso wie bei der Füllstandsmessung mit einem Peilstab, braucht man hier auch keine aufwendige Elektronik. Verwendet wird diese Technik meist nur bei Kraftstoffen oder Frischwasser.

Ultraschall

Eine Ultraschallmessung kann man sich vorstellen wie ein Echolot. Der Geber sendet Schallwellen aus und empfängt deren Echos. Aus der Zeit zwischen Aussendung des Impulses und dem Empfang des reflektierten Echos lässt sich der Füllstand ermitteln. Die berührungslose Füllstandsmessung erfordert keine beweglichen Teile im Tank, die verschmutzen oder durch Krafteinwirkung beschädigt werden können. Dadurch eignet sie sich vor allem für die Messung in Fäkalientanks, kann aber auch für Frischwasser und Kraftstofftanks eingesetzt werden. Der Geber muss auf die Größe, Bauform und die Art der Flüssigkeit programmiert werden. Manche Ultraschallgeber sind nicht für metallische Tanks geeignet. Der große Vorteil an Ultraschallsensoren ist, dass sie praktisch wartungsfrei sind, das ist besonders bei Fäkalientanks vom Vorteil.

Geber und Anzeige müssen zueinander passen. Unterschiede gibt es zwischen europäischen und US-Modellen

Wichtig zu er wähnen ist noch, dass der Geber und die Anzeige aufeinander abgestimmt sein müssen. Es gibt Unterschiede zwischen den europäischen Tankgebern (0–190 Ohm oder 10–180 Ohm) und US-Anzeigen (240–30 Ohm), hier wird mit unterschiedlichen Widerständen gearbeitet. Um die Geberdaten in moderne NMEA-2000-Netzwerke integrieren zu können, und die Messdaten auf einem Display darzustellen, gibt es Adapter, die die analogen Signale in ein NMEA-2000-Signal umwandeln.

Solche „ AD-Wandler “ müssen zum jeweiligen System passen, hier hilft im Zweifel ein Blick in die Herstellerangaben oder die Bedienungsanleitung.

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