Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes


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Inhalt: Einzelprojektoren

Text und Abbildungen: Frank Hermann

Sektorenfeuer stellen gegenüber sektorlosen Feuern eine wesentliche Erweiterung dar. Ein sektorloses Feuer gibt nur eine Richtung an. Man kann es zur Standortbestimmung erst verwenden, wenn man ein zweites Feuer sieht (Kreuzpeilung). Auch für die Bestimmung der Richtung benötigt man ein zweites Feuer (Richtfeuerlinie).

Mit den Sektoren (unterschiedlich in Farbe oder Taktung) ist es jedoch möglich, mit einem einzigen Feuer die Standortbestimmung  mindestens auf einen Sektor zu beschränken. Auch die Ansteuerung in einem schmalen Fahrwasser kann durch ein einzelnes Sektorfeuer realisiert werden. Man spricht dann von einem Sektorenleitfeuer.

Da die Feuerträger (Turm oder Mast) ein Vielfaches der eigentlichen leuchtfeuertechnischen Einrichtungen kosten, ist der Verzicht auf ein Bauwerk finanziell sehr attraktiv. Aus diesem Grund wurden einige Richtfeuer schon durch Sektorenleitfeuer ersetzt.

Sektorenleitfeuer sind aber bezüglich der Genauigkeit gegenüber Richtfeuern nur 2. Wahl und besitzen zahlreiche vom Prinzip her bedingte Nachteile. So ist der generelle Ersatz von Richtfeuern durch Sektorenleitfeuer nicht möglich. Die Kosten und die nautischen Erfordernisse müssen genau gegeneinander abgewogen werden.

Bei der Konstruktion von Sektorenleitfeuern mit Gürtellinsen gelangt man schnell an technische Grenzen. Zum einen will man in der Regel sehr enge Sektoren (kleiner als 20°) realisieren. Die Gürtellinsen sind dem entsprechend nur für diesen Winkel ausgelegt. Der größte Teil des von der Lampe erzeugten Lichtes geht dann verloren und die Lichtstärke ist relativ gering. Auch sind die Genauigkeit der Sektoren und der Übergang zwischen den Sektoren nicht optimal.

Für Sektorenleitfeuer ist es daher sinnvoll ein völlig anderes optisches Prinzip zu verwenden: den Projektor. Ein Projektor wirft das Bild einer kleinen Vorlage auf einen weit entfernten Schirm, auf dem die Vorlage stark vergrößert abgebildet wird. Solche optischen Systeme werden in Bildprojektoren für Computer („Beamer“) oder im Kino eingesetzt. Ältere Systeme sind das Episkop, der Overhead- oder der Diaprojektor.

Für das einfachste Sektorenleitfeuer verwendet man eine Projektionslinse und eine Vorlage ("Dia") mit drei nebeneinander stehenden farbigen Rechtecken und zwar in den Farben Rot, Grün und Weiß (Bild 1). Dazu benutzt man Farbfilter, der weiße Bereich bleibt frei.

Bild 1
Bild 1: Optische Abbildung im Projektor

Natürlich existiert kein Projektionsschirm, sondern der Beobachter steht fernab des Feuers und schaut in dessen Richtung. Je nach dem in welchem Sektor er sich befindet, sieht er eine andere Lichtfarbe.

Im Seezeichenwesen markiert z.B. der weiße Sektor (Leitsektor) das Fahrwasser. Sieht der Schiffsführer jedoch einen farbigen Sektor (Warnsektor), so weiß er, dass er nach Steuerbord oder Backbord gegensteuern muss (Bild 2).

Bild 2
Bild 2: Projektor und Fahrwasser

Bei dem dargestellten Projektor fehlt aber noch die Lichtquelle. Diese wird hinter die Vorlage gestellt. Damit aber die Vorlage gut ausgeleuchtet und genug Licht durch die Projektionslinse geführt wird, muss man noch mindestens eine weitere Linse zwischen Lampe und Vorlage setzen (Bild 3).

Bild 3
Bild 3: Einfache Beleuchtungseinrichtung im Projektor

Bei der technischen Realisierung stellt sich heraus, dass es vorteilhaft sein kann zwei oder sogar drei Linsen hintereinander zu verwenden. Der Grund dafür ist, dass die Lichtführung durch eine einzelne Linse qualitativ nicht gut genug ist. Durch die Verwendung einer zweiten oder einer dritten Linse erfolgt eine wesentlich bessere Lichtführung. Das gesamte optische System des Sektorenleitfeuers besteht somit aus zwei unterschiedlichen Strahlengängen: der Abbildung der Farbscheiben zum Fahrwasser hin und der Abbildung der Lampenwendel (Bild 4). Die Lampenwendel wird bei den meisten Bauarten in die Nähe der Projektionslinse abgebildet.

Bild 4
Bild 4: Vollständiger Projektor

Es ist auch möglich, das nach hinten (rechtes) abgestrahlte Licht der Lampe ebenfalls zur Beleuchtung der Farbscheiben zu benutzen und dadurch das Feuer lichtstärker zu machen. Dazu setzt man die Lampe etwas tiefer und setzt einen Kugelspiegel hinter die Lampe (Bild 5). Bei geschickter Justage entsteht oberhalb der Lampe ein Spiegelbild und die vom Spiegelbild ausgehenden Strahlen gelangen ebenfalls durch die Farbscheiben hindurch in die Projektionslinse. 

Bild 5
Bild 5: Beleuchtungseinrichtung mit Kugelspiegel

Durch diese Anordnung erhält man insgesamt drei Strahlengänge: Die Abbildung der Farbscheiben sowie die Strahlführungen für Lampe und deren Spiegelbild (Bild 6). Tatsächlich besitzen alle kommerziell gefertigten Sektorenleitfeuer diesen dreifachen Aufbau. Es werden Projektionslinsen mit einer Brennweite (Abstand Linse zu Farbscheiben) von 0,3 bis 1,5 Meter angeboten. Der Durchmesser der Projektionslinse ist maximal 25 cm.

Bild 6
Bild 6: Vollständiger Projektor mit Kugelspiegel 

Wegen der hohen Genauigkeit und Schärfe der Sektoren werden Sektorenleitfeuer nach dem Projektionsprinzip auch Präzisionssektorenleitfeuer genannt.

Projektoren können mit Entladungslampen verwendet werden. Der Vorteil von Entladungslampen gegenüber Glühlampen liegt in der höheren Lichtausbeute, sodass mit geringerem Energieaufwand große Lichtstärken erzeugt werden. Die eingesetzten Entladungslampen lassen sich jedoch nicht zur Erzeugung einer Taktung elektrisch ständig ein- und ausschalten. Daher muss man die Taktung durch mechanisch bewegte Blenden darstellen.

Als bewegliche Blende werden vorzugsweise Drehblenden eingesetzt, die eine gleichmäßige Drehbewegung ausführen und äußerst langlebig sind. Die Drehblende wird in unmittelbarer Nähe der Filterscheiben gesetzt. Im Bild 7 ist die benötigte Anordnung dargestellt.

Bild 7
Bild 7: Projektor mit Drehblende

Bei der Drehbewegung durchläuft die Blende das Vorlagenfenster und der „Schatten“ der Blende durchläuft die projizierten Sektoren (Bild 8). Dabei ist es nicht erforderlich, dass das Vorlagenfenster vollständig aus- und eingeblendet wird. Für jeden Beobachter im Fahrwasser existiert ein zugeordneter Punkt im Vorlagenfenster. Durch Berechnung lässt sich dann leicht zeigen, dass die von Beobachter wahrgenomme Taktung nur von den Winkeln der ausgeschnittenen Sektoren in der Drehblende und der Winkelgeschwindigkeit abhängt.

Bild 8
Bild 8: Kennungserzeugung mit Drehblende

Einzelprojektoren der dargestellten Bauart sind im Feuer Gollwitz-Nord (WSA Lübeck) sowie Devin (WSA Stralsund) im Einsatz.