Cursusboek Marifonie/Techniek

Om een marifoon goed te kunnen gebruiken, is een beetje inzicht in de techniek noodzakelijk. Zo moet bekend zijn hoe radiogolven werken, zodat je weet of datgene dat je verzend, ook wel aankomt. Daarnaast moet bekend zijn hoe een marifoon aangesloten is, zodat storingen kunnen worden opgespoord en kunnen worden voorkomen.

Radiocommunicatie

Radiocommunicatie over de marifoon gaat via radiogolven. Dit zijn hetzelfde soort golven als bijvoorbeeld vanuit Hilversum of Brussel naar je radio worden verzonden, bij de marifoon kan je echter ook terugzenden. Het radiotoestel (in dit geval het marifoon-toestel) zet de ontvangen golven om in geluid.

Radiogolven

Om je een beeld te vormen van een radiogolf, kan je het beste aan een golf op het water denken. Een golf kent een top (het hoogste punt van de golf), een lengte (de afstand tussen twee toppen) en een dal (het laagste punt van de golf). Radiogolven kunnen informatie bevatten door de frequentie (het aantal toppen binnen een meter) te veranderen, of de amplitude (de afstand tussen top en dal) te veranderen. De zender en de ontvanger gebruiken allebei een antenne om de golven de lucht in te krijgen en ze daar uit op te vangen.

Radiogolven volgen een rechte lijn, vanaf de zender in alle richtingen rondom. Eigenlijk wordt er in een cirkel om de antenne van de zender heen uitgezonden, maar door de aarde worden de meeste radiogolven geabsorbeerd, waardoor er feitelijk een halve bol ontstaat rond de antenne.

Hoewel radiogolven door materialen heen kunnen gaan, verzwakt dit de golven wel, waardoor bij te veel obstakels het bereik van een radiogolf afneemt. Materialen die het bereik van een radiogolf sterk beperken zijn vooral harde materialen, zoals steen en staal. Dit is belangrijk om te bedenken als je bijvoorbeeld in een bebouwd gebied vaart, of in een sluiskom ligt.

Berucht in dit verband is de kooi van Faraday: dit is een constructie (bijvoorbeeld een stuurhut of een kajuit) van een geleidend materiaal (ijzer, staal, koper e.d.), waarbinnen radiogolven niet ontvangen kunnen worden. Dat is de reden waarom een antenne van een marifoon buiten zo'n ruimte geplaatst dient te worden en waarom portofoons soms niet de meest verstandige keuze zijn op een stalen schip.

Bereik

De zender gebruikt een bepaald vermogen om radiogolven te produceren. In de regel is het zo dat hoe krachtiger de zender is (uitgedrukt in Watt), hoe verder de golven kunnen komen. Vergelijk het met het gooien van een grote en een kleine steen in een meer: de grote steen (meer vermogen) zorgt voor grotere golven, die verder komen, dan het gooien van een kleine steen in datzelfde meer.

Een andere factor bij het bereik is de hoogte van de antenne ten opzichte van het wateroppervlak; hoe hoger de top van de antenne, hoe verder het signaal komt. Dit heeft onder andere te maken met de kromming van de aarde: een hoger geplaatste antenne kan verder ' over de horizon heen kijken', dan een lager geplaatste antenne. De hoogte van de antenne van de ontvanger heeft ook invloed op het gebied van waaruit signalen kunnen worden ontvangen.

In Nederland en België is er een beperking voor de hoogte van de antenne voor binnenvaartschepen, de top van de antenne mag niet hoger dan 12 meter zijn, het vermogen mag niet meer bedragen dan 1 Watt.

Op open zee is het bereik van een gemiddelde vaste marifoon ongeveer 25 zeemijlen, op binnenwateren is dat ongeveer 15 zeemijlen, voor een portofoon is dat ongeveer 5 en 3 zeemijlen.

Frequentie

Marifonie maakt gebruik van de Very High Frequency-band (golflengtes van 1 tot 30 meter, vandaar de bijnaam 'meterband'), afgekort tot VHF, een gedeelte van de VHF is toegewezen aan het marifoon-verkeer. Dit gedeelte is internationaal verdeeld in ongeveer 90 kanalen, elk met een eigen functie. Aan de kanalen is een frequentie toegewezen voor iedereen (simplex), of aparte frequenties voor schepen en walstations (duplex). Het gebruik van kanaalnummers maakt de afstemming op een kanaal veel simpeler.

Als er op dezelfde frequentie door meerdere zenders tegelijk wordt uitgezonden, zullen de golven van beide zenders mengen. Dit betekent dat dat de ontvangende toestellen op deze frequentie een mix van beide signalen zullen ontvangen, dat in de praktijk onverstaanbaar is. Daarbij geldt dat een sterker signaal (van een zender met meer vermogen, of een zender die dichterbij is) meer zal doorklinken in het gemixte signaal, dan een zwakker signaal (van een zender die verder weg is).

Dit is de reden dat je altijd eerst moet controleren of een kanaal 'vrij' is, oftewel dat er nog niet door anderen op wordt uitgezonden.

Simplex, Semi-duplex en Duplex

Simplex

Bij Simplex radioverkeer werken zowel de zender als de ontvanger op hetzelfde VHF kanaal. Op simplex kanalen kan niet gelijktijdig worden uitgezonden en ontvangen. Simplex kanalen worden voornamelijk gebruikt voor nood-, spoed- en veiligheidsverkeer, havenverkeer en interschip verkeer. Bij het zenden is geen privacy: iedereen kan meeluisteren.

Simplex: een zender, meer ontvangers

Semi-duplex

Bij semi-duplex verkeer kan niet tegelijkertijd uitgezonden en ontvangen worden. Een semi-duplex verbinding kan gebruikt worden voor afwisselend zenden en ontvangen. Semi-duplex wordt veel gebruikt in de maritieme communicatie. Een groot deel van de VHF-kanalen waar marifoons mee werken worden semi-duplex gebruikt.

Wanneer een marifoon is afgestemd op een semi-duplex kanaal ontvangt men berichten die op dat kanaal worden verzonden. Wanneer op de marifoon de zendknop wordt ingedrukt ontvangt men geen berichten meer; men verzendt dan een eigen bericht.

Er wordt één frequentie gebruikt om te zenden en een andere frequentie wordt gebruikt om te ontvangen. Zo is kanaal 31 (jachthavens) een (semi)duplex kanaal. Je kunt op dit kanaal alleen de havenmeester oproepen. Schepen om je heen ontvangen jouw uitgezonden bericht niet. Het bericht uitgezonden door de havenmeester ontvangt iedereen die kanaal 31 heeft geselecteerd.

Full-duplex

Full-duplex verkeer betekent dat beide partijen gelijktijdig kunnen zenden en ontvangen. Een voorbeeld van een full-duplex-verbinding is bijvoorbeeld een telefoonverbinding, waarbij er door elkaar gepraat kan worden.

Marifoon

Omdat een marifoon-installatie een zend- en ontvangststation is in één, werken deze als semi-duplex-radio: er kan òf verzonden worden, òf er kan ontvangen worden. Als de zendknop wordt ingedrukt, zal het toestel stoppen met ontvangen en overgaan in de zendmodus.

Moderne marifoons zijn in te stellen op twee standen; binnenvaart en zeevaart. Als de marifoon is ingesteld op de zeevaart-modus, zal deze gebruik willen maken van de GMDSS-diensten, het automatische identificatiesysteem ATIS staat dan uit, maar MMSI wordt uitgezonden. Het uitzenden van dat laatste signaal is niet toegestaan in gebieden waar SOLAS niet van toepassing is (alle binnenwateren). In de binnenvaartstand staan alle GMDSS-diensten uit en wordt ATIS uitgezonden.

GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System)

GMDSS is een onderdeel van SOLAS en dus wereldwijd te gebruiken. Voor het gebruik is in de meeste gebieden minimaal het certificaat SRC vereist. GMDSS is verplicht voor de beroepsvaart op zee en aanbevolen voor de pleziervaart op volle zee (omdat je daar weinig aan een binnenvaart-marifoon hebt). GMDSS is een systeem dat een aantal diensten omvat, deze zijn (voor zover van toepassing) ingebouwd in moderne marifoons. De hieronder genoemde GMDSS-onderdelen zijn geen onderdeel van de examenstof voor het basiscertificaat.

MMSI (Maritime Mobile Service Identification)

Een MMSI is een stationsgebonden identificatienummer voor een schip of een walstation. Het MMSI bestaat uit negen cijfers, die beginnen met een landcode (voor Nederland 244-246, België 205). De landcode heet de Maritime Identification Digits (MID). Bij een walstation gaan er twee nullen voor de landcode. Een MMSI-code van een schip is bijvoorbeeld 244012345, voor een walstation is het dan 002440123. Een MMSI-nummer is vergelijkbaar met een ATIS-nummer.

Structuur van de MMSI-nummers

Uit de opmaak van het MMSI-nummer kan men afleiden met wat voor soort station men te maken heeft.

MMSI	Soort station
MIDnnnnnn	Schip
0MIDnnnnn	Groep van schepen
00MIDnnnn	Walstation
111MIDnnn	Reddingsvliegtuig of -helikopter
8MIDnnnnn	VHF-Portofoon met DSC en satelliet-plaatsbepaling
970nnnnnn	AIS-SART
972nnnnnn	AIS en/of DSC man-overboord device
974nnnnnn	AIS-EPIRB
98MIDnnnn	Vaartuigen behorende bij een moederschip
99MIDnnnn	Vast navigatiehulpmiddel

Bij de codes 970, 972 en 974 bestaan de resterende cijfers uit een fabrikantcode en een volgnummer. Voor de examenvoorbereiding van de Nederlandse bedieningscertificaten zijn alleen de eerste vier tabelregels van belang.

EPIRB (Electronic Position Indicating Radio Beacon)

Een EPIRB is een los apparaat, dat zodra het in het water terecht komt, een noodsignaal gaat uitzenden naar een satelliet. Die satelliet geeft het noodsignaal door aan zijn grondstation, welke het weer doorgeeft aan het dichtstbijzijnde kustwachtcentrum. Moderne EPIRB's zijn uitgerust met GPS en zenden dus de locatie uit, samen met het MMSI, waardoor een reddingsoperatie snel op gang kan komen. Als de GPS informatie ontbreekt kan het grondstation de (ongeveer) positie van de EPIRB berekenen aan de hand van het opgevangen signaal. Een EPIRB is verplicht voor SOLAS-schepen (en vliegtuigen) en moet vrij kunnen komen als het schip te water raakt, of handmatig bediend kunnen worden. Een EPIRB heeft ook een testfunctie, die eens per maand gebruikt (en gelogd) moet worden. EPIRB werkt overal op aarde.

Voor het gebruik van een EPRIB is het Marcom-B certificaat verplicht.

NAVTEX

Via NAVTEX kunnen (meestal kustwachtstations) berichten uitzenden via een soort van telex, die door een NAVTEX-apparaat op papier of een scherm worden weergegeven. Berichten kunnen weerberichten zijn, waarschuwingen of berichten over reddingsacties. In een apparaat kan ingesteld worden voor welk gebied de berichten ontvangen worden.

SART (Search and Rescue Radar Transponder)

Een SART is een radar-responder voor gebruik op bijvoorbeeld reddingsvlotten. De SART zendt een radar-signaal uit dat een lijn van twaalf stippen op een radarscherm veroorzaakt. Dt zenden gebeurt alleen als de SART merkt dat een radarsignaal ontvangen wordt. Een SART kan (afhankelijk van hoe hoog die opgehangen is) door radars op 7 zeemijl afstand opgevangen worden.

AIS-SART (AIS Search and Rescue Transmitter)

Een AIS-SART werkt via het AIS systeem. Dit apparaat is uitgerust met GPS en zendt eens per minuut op de VHF band een AIS nagivatiebericht uit. Het bereik is minimaal vijf mijl. Schepen in de omgeving die met AIS zijn uitgerust ontvangen dit signaal. De positie wordt dan aangegeven op het scherm van de AIS plotter en deze slaat ook alarm.

De AIS-SART heeft een eigen MMSI dat begint met 970.

DSC (Digital Selective Calling)

DSC is een digitale manier van het verzenden van een radioboodschap. Op een marifoontoestel dat DSC kan uitzenden, wordt bijvoorbeeld in geval van nood een standaardbericht verzonden (op kanaal 70), waaruit het MMSI, de locatie en de aard van de nood duidelijk worden. Men zendt in geval van nood eerst dit digitale bericht uit, alvorens een noodoproep op kanaal 16 (of 13) uit te zenden via normale radioboodschappen.

Theoretisch maakt DSC het uitluisteren (op volle zee) van kanaal 16 overbodig, hoewel dit wel nog steeds gebeurt door schepen en met name walstations, is het dan ook niet meer verplicht sinds 2005.

ATIS (Automatic Transmitter Identification System)

De ATIS-code moet, net als de MMSI-code, vooraf in een marifoontoestel geprogrammeerd worden. De code wordt bij het loslaten van de spreeksleutel (de zendknop) verzonden, zodat de zender geïdentificeerd kan worden. Elke in gebruik zijnde marifoon moet sinds 2000 voorzien zijn van ATIS. ATIS mag nooit in combinatie met DSC gebruikt worden. Verwar ATIS niet met AIS.

Roepnaam

De roepnaam van een schip moet niet verward worden met de scheepsnaam, het is een beetje vreemde vertaling van het Engelse call sign, dat beter vertaald wordt als "aanroep-kenteken". De roepnaam van een zeeschip bestaat uit vier letters, voor schepen op de binnenwateren uit twee letters en vier cijfers. In Nederland beginnen de roepnamen altijd met een P, in België met een O. In Nederland zijn momenteel de series PD tot en met PI in gebruik, een roepnaam van een schip kan bijvoorbeeld PD1234 zijn. In België beginnen de meeste ATIS-codes met OT, een Belgische roepnaam is dan bijvoorbeeld OT1234. De roepnaam staat volledig los van het MMSI.

ATIS-code

Een ATIS-code van het Nederlandse schip in het voorgaande voorbeeld (met roepnaam PD1234) wordt 9 244 04 1234, waar de 9 standaard is, de 244 de P vervangt, 04 staat voor de vierde letter in het alfabet (D) en 1234 het volgnummer is. Het Belgische schip krijgt ATIS-code 9 205 20 1234, waarbij 205 de O vervangt, 20 voor de letter T staat en 1234 weer het volgnummer is. Op bepaalde marifoons wordt op het scherm weergegeven wie de zender is.

De ATIS-code wordt verzonden als de spreeksleutel wordt losgelaten, dus aan het einde van het bericht. Als de zending langer dan vijf minuten duurt (wat op de marifoon ongewenst is), dan wordt de code elke vijf minuten verzonden gedurende de uitzending en uiteraard aan het einde.

AIS (Automatic Identification System)

AIS is een functionaliteit die het schip een bericht laat uitzenden op de (simplex) VHF-kanalen 87 en 88. In het bericht worden (voor zover van toepassing) de MMSI-code, de scheepsnaam, de roepnaam, het eventuele IMO-registratienummer (grote schepen), de locatie, de bestemming, de koers en snelheid, de afmetingen van het schip en het type schip verzonden.

Deze informatie wordt opgevangen door een AIS-decoder (die ingebouwd kan zitten in een marifoon- of radar-systeem) en laat de positie en koers van schepen op de scheepskaart zien, als dat aanwezig is. Sluis-, brugwachters en verkeersregelaars maken gebruik van deze informatie om het scheepsverkeer te coördineren. Op MarineTraffic is een live-voorbeeld te vinden van hoe deze informatie er uit kan zien.

Het uitzenden op AIS verschoont de schipper die een marifoontoestel in gebruik heeft niet van de meldplicht op blokkanalen.

Voeding en Batterij

(Concept!)

Laagspanning en gelijkstroom

Om te kunnen werken heeft de marifooninstallatie elektrische stroom nodig. Op een schip komt die stroom van een accu batterij, accu in het kort. Er zijn grofweg twee typen installaties: 12 Volt en 24 Volt. Het voltage is dus veel lager dan die van het lichtnet dat je thuis gebruikt. Dat is immers 230 Volt. Bovendien werkt een laagspanningsinstallatie op een schip met gelijkstroom, niet met wisselstroom zoals het lichtnet. Omdat het voltage lager is, is er meer stroom nodig om het zelfde vermogen te leveren. een lamp van 120 Watt gebruikt 0,5 Ampère op het lichtnet. Immers, 0,5 Ampère vermenigvuldigd met 230 Volt is ongeveer 120 Watt. Op een 12 Volt installatie is 10 Ampère nodig om een lamp met het zelfde vermogen te laten branden. Immers, 10 Ampère keer 12 Volt is 120 Watt. Om die reden is de bekabeling op schepen veel dikker dan in een woonhuis. Er moet meer stroom door de kabels.

Capaciteit

De accu heeft een beperkte capaciteit. Hij loopt langzaam leeg als hij gebruikt wordt. Sterker nog, ook als hij niet gebruikt wordt loopt hij ook heel langzaam leeg. Dit is schadelijk voor de accu. Daarom moet de accu voortdurend opgeladen worden. Dit gebeurt op een schip meestal door de dynamo op de motor. Die werkt dus alleen als de motor draait. Houd daar rekening mee. Als een schip lang stilgelegen heeft en de accu dus niet is opgeladen kan je niet altijd rekenen op een goed functionerende marifoon! De capaciteit van de accu wordt uitgedrukt in Ampèreuur, Ah in het kort. Een accu van 100 Ah kan dus gedurende 100 uur 1 Ampère stroom leveren. Wanneer het een 12 Volt accu betreft, kan deze dus 100 uur een lamp van 12 Watt laten branden.

Opladen en rendement

Een accu zet een deel van de energie die je er in stopt om op te laden om in warmte. Dat betekent dat een accu die een uur opgeladen wordt met 10 Ampère niet die 10 Ah ook weer terug kan leveren. De grootheid waarmee dit wordt aangeduid heet rendement. Een loodaccu (de meeste accu's zijn loodaccu's) heeft normaal gesproken een rendement van ongeveer 75%. Dit betekent dat slechts 7,5 Ah van die 10 Ah wordt teruggegeven bij belasting. Tegenwoordig hebben schepen ook vaak zonnepanelen aan boord om de accu op te laden. Deze hebben echter vaak een beperkt vermogen. Dus ook als er zonnepanelen zijn kan de accu leeg lopen als er veel stroom verbruikt wordt.

Meten hoe vol de accu is

Hoe leger een accu is, hoe lager de spanning over de polen. Door het voltage te meten kan je dus bepalen hoe vol de accu nog is. Een andere (nauwkeurigere) manier om te meten hoe vol de accu is werkt met een zuurweger.Een zuurweger is een apparaatje waarmee het soortelijk gewicht van het elektroliet (accuzuur) vastgesteld kan worden. Het elektroliet is een verdunde oplossing van zwavelzuur in water. Van een volledig geladen accu is het soortelijk gewicht (dichtheid) van het elektroliet 1,28 kg/l. Wanneer de accu ontladen wordt, worden sulfaationen uit het elektroliet onttrokken waardoor de dichtheid afneemt tot 1,12 kg/l. De accu is leeg. De zuurweger is een buis met een ballonnetje waarmee het elektroliet opgezogen kan worden. In de buis zit een drijver met een schaalverdeling van 1,08 (bovenaan) tot 1,30 (onderaan). In een geladen accu is, doordat de dichtheid van het zuur hoog is, het drijfvermogen ook hoog. Op de vloeistofspiegel ligt het streepje 1,28. Bij een ontladen accu is het drijvermogen veel lager en geeft de drijver de actuele waarde weer.

Knalgas en accupeil

Bij het op- en ontladen van de accu komen gassen vrij. Dit is een gevolg van het chemische proces in de accu. De gassen die vrijkomen zijn H2 en O2, waterstof en zuurstof. Deze gassen noemen we, als ze gemengd zijn, 'knalgas'. Wanneer de ruimte waar de accu in staat slecht geventileerd wordt kunnen deze gassen zich ophopen en bij een kleine vonk voor een ernstige explosie zorgen. Zorg daarom dat de ruimte waar de accu in staat goed geventileerd wordt! Het peil van het accuzuur in de accu moet met enige regelmaat (jaarlijks) gecontroleerd worden. Door het opladen en ontladen verdampt een deel van het water. De andere stoffen in het accuzuur blijven wel aanwezig. Bijvullen moet dus met zuiver, gedestilleerd water.

Stroomrichting en beveiliging

Omdat het gelijkstroom is, maakt het ook uit hoe je de draden aansluit. De stroom loopt van de plus naar de min pool en als je de polen verwisselt keert de stroom dus van richting. Voor een lamp maakt dat niet veel uit, maar een een marifoon werkt niet als de polen verkeerd zijn aangesloten. Sterker nog, de installatie kan er ernstig door beschadigen. Moderne marifooninstallaties zijn meestal voorzien van een beveiliging tegen de verwisseling van de polen. In dat geval ontstaat er geen schade, of brandt alleen de zekering door.

Zekering

De zekering beveiligt de elektriciteitsinstallatie teggen te grote belasting. Als er bijvoorbeeld kortsluiting ontstaat in de marifoon, dan smelt niet de draad die naar de accu loopt door de veel te grote stroom die er gaat lopen, maar brandt de zekering door. Op de zekering staat aangeven welke stroom hij maximaal doorlaat. In een marifoon wordt meestal een trage zekering gebruikt. Dit betekent dat de stroom wel heel even kan pieken zonder dat de zekering doorbrandt. Of het om een snelle of een trage zekering gaat kan je zien aan de letter T (traag) of F (snel) op de zekering. Als er op een zekering T400mA/230V staat weet je dat het om een trage zekering gaat die doorbrandt bij stromen boven de 400 mA. De indicatie 230V kan je negeren. De zekering werkt net zo goed bij 12 Volt.

Lege accu

Wanneer de accu bijna leeg is, neemt de spanning waarmee de marifoon gevoed wordt af. Hierdoor stopt de marifoon niet direct met werken. Meestal kan nog lang een signaal ontvangen worden. Het zendvermogen en daarmee het bereik van de marifoon neemt echter snel af als de accu leeg raakt. Zorg er daarom voor dat de accu in goede conditie is en goed opgeladen is als u voor uw verbindig met andere schepen of de wal afhankelijk bent van de marifoon! Een accu heeft een beperkte levensduur, afhankelijk van het type, de kwaliteit en de toepassing. Een lege accu is in veel gevallen de oorzaak van 'slijtage' en soms een defect als gevolg van verkeerd laden. De normale levensduur van een loodaccu is 3 tot 10 jaar, afhankelijk van het type accu en de toepassing. Een accu slijt sneller of raakt defect door onder andere te diepe ontlading, lange inactiviteit, een te hoge of te lage laadspanning of een te lage of hoge temperatuur.