Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes


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Inhalt: Mehrfachprojektoren

Einer der Nachteile von einfachen Sektorenleitfeuern gegenüber Richtfeuern ist, dass man vom Leitsektor unmittelbar in einen farbigen Warnsektor gelangt. Beim Richtfeuer kann man am seitlichen Versatz von Ober- und Unterfeuer ständig erkennen, wie weit man von der Fahrwassermitte entfernt ist, und auf die wahrgenommene Veränderung reagieren. Beim 3-Sektorenfeuer sieht man nur, ob man im Leitsektor ist oder nicht. Gelangt man außerhalb des Leitsektors, muss man unmittelbar gegensteuern.

Um diese harten Grenzen zu vermeiden, verwendet man Leitfeuer mit fünf Sektoren.
Zwischen dem Leitsektor und den Warnsektoren werden so genannte Vorwarnsektoren installiert. Diese zeigen dem Schiffsführer an, dass er die Fahrwassermitte verlässt, ohne bereits außerhalb der Begrenzung zu sein. So bleibt genügend Zeit für einen Richtungswechsel.

Technisch könnte man ein 5-Sektorenfeuer durch die Aufteilung der Vorlage ("Dia") in 5 unterschiedliche Farben erreichen. Allerdings verwendet man im Schifffahrtszeichenwesen nur die vier Farben Weiß, Gelb, Rot und Grün. Erst seit Kurzem wird - wegen der Möglichkeit sehr helle blaue Leuchtdioden einzusetzen - die Verwendung blauer Signallichter im Schifffahrtszeichenwesen international zugelassen. Diese sind für gesonderte Kennzeichnungen („Emergency Wreck Marking Buoy“) belegt und können nicht für Leitfeuer verwendet werden. Außerdem empfehlen sich aufgrund physiologischer und meteorologischer Effekte blaue Leuchtfeuer nicht für große Beobachtungsabstände.

Daher werden die Sektoren durch eine getaktete Lichterscheinung (Kennung) voneinander unterscheidbar gemacht. Vorzugsweise verwendet man heutzutage keine mechanische Kennungserzeugung durch bewegte Blenden, sondern elektrisches Schalten der Leuchtmittel.

Die einfachste Möglichkeit ein 5-Sektorenfeuer zu realisieren, ist die geschickte Anordnung von zwei Projektionseinrichtungen. Jeder Projektor zeigt dabei 2 Sektoren. Durch Überlappung der inneren Sektoren entsteht für den entfernten Beobachter ein fünfter Sektor (Bild 1).

Bild 1
Bild 1: Geometrische Anordnung von 2 Projektoren

Das Teilfeuer mit dem grünen Sektor wird z.B. für 3 Sekunden eingeschaltet und für 1 Sekunde aus. Es entsteht ein getakteter grüner Warnsektor und ein getakteter weißer Sektor. Der Name dieser Kennung ist Ubr. (1). Dies bedeutet, dass es sich um ein „einfach unterbrochenes Feuer“ handelt. Das Teilfeuer mit dem roten Sektor wird demgegenüber für 1 Sekunde eingeschaltet und für 3 Sekunden aus. Die Kennung heißt Blz (1) und bedeutet "einfache Blitzerscheinung".

Durch die teilweise Überlappung der unterschiedlich getakteten Teilfeuer entsteht ein zusätzlicher Sektor mit einer neuen Kennung. Werden die Feuer immer im Wechsel geschaltet, sodass nur jeweils eine in Betrieb ist, entsteht ein weißer Sektor mit festem, nicht getaktetem Licht (Bild 2). Zu beachten ist, dass die beiden Lichtsignale aus unterschiedlichen Optiken austreten. In der Regel sind die Nutzabstände zu dem Feuer jedoch so groß (> 1 Seemeile) und die Abstände zwischen den beiden Projektoren so klein (30 bis 40 cm), dass der Betrachter die räumliche Trennung der Linsen nicht wahrnimmt.

Bild 2
Bild 2: Ausrichtung der Sektoren zum Fahrwasser

Zusammenfassend entstehen damit die fünf unterscheidbaren Sektoren:

-    Grün mit Ubr. (1)
-    Weiß mit Ubr. (1)
-    Weiß, Festfeuer
-    Weiß mit Blz. (1)
-    Rot mit Blz. (1)


Hochleistungs-Sektorenleitfeuer mit Entladungslampe

Um die Tragweite von Projektoren zu erhöhen, liegt die Verwendung von leistungsstarken Entladungslampen nahe. Die hohe Strahlungsleistung dieser Lampen verlangt aber einen anderen optischen Aufbau.

- Farbsektoren können nicht verwendet werden, da die benötigten Absorptionsfarbfilter der thermischen Belastung nicht standhalten.
- Aus dem gleichen Grund können auch Glaslinsen zur Lichtbündelung nicht eingesetzt werden; die Lichtbündelung erfolgt mit Spiegeln.
- Wie bei den Einzelprojektoren mit Entladungslampe benutzt man zur Kennungserzeugung mechanisch bewegte Blenden.

Bei den realisierten Hochleistungs-Sektorenleitfeuern wird ein Beleuchtungsprinzip verwendet, welches auch in klassischen Kinoprojektoren eingesetzt wird. Der Lichtbogen wird hier nicht in die Projektionslinse abgebildet sondern in die Nähe der Vorlage.

Bild 3
Bild 3: Geometrische Anordnung eines Hochleistungs-Sektorenleitfeuers

Durch eine geschickte Wahl der Abstände, der Durchmesser und der Brennweiten wird erreicht, dass das ganze vom Spiegel aufgefangene Licht durch die Projektionslinse gelangt.


Sektorenleitfeuer nach Gaschler

Benutzt man zwei Projektoren für ein 5-Sektorenleitfeuer, so kann man die Blende so ausführen, dass sie in die Vorlagenebene beider Teilfeuer hineinragt. Dieser Aufbau hat einige konstruktive Vorteile, die Synchronisation der beiden Teilfeuer ist durch die für beide Strahlengänge genutzte Blende immer sichergestellt.

Bild 4
Bild 4: Optisches Prinzip nach Gaschler

Die Kennungserzeugung ist in Bild 5 veranschaulicht.

Bild 5
Bild 5: Entstehung der Kennung beim Sektorenfeuer nach Gaschler

Auf der rotierenden Scheibe sind vier Felder hervorgehoben, die von den beiden Lampen ausgeleuchtet werden. Diese vier Felder erzeugen durch die abbildende Optik insgesamt vier Sektoren mit unterschiedlichen Hell- und Dunkelphasen.

Die beiden innen liegenden Felder werden durch die Bild umkehrende Abbildung nach außen projiziert und stellen die Warnsektoren dar. Die Kennung des oben dargestellten Sektors ist eine so genannte Blitzgruppe mit einer längeren Pause, der unterste Sektor zeigt einen einfachen Blitz. Die Wiederkehr beträgt in diesem Sektor nur ein Viertel gegenüber der Blitzgruppe.

Der zweite Sektor von oben bildet einen Vorwarnsektor mit einer kurzen Hellzeit, die schnell von einer längeren Hellzeit gefolgt wird. Es handelt sich um die Darstellung des Buchstabens "A" im so genannten Morsealphabet. Die Verwendung von Buchstaben des Morsealphabetes für Kennungen von Leuchtfeuern ist international vereinbart und kann daher auch in die Seekarten eingezeichnet werden.

Der Trick an der Sache ist, dass es einen Buchstaben im Morsealphabet gibt, der die umgekehrte Anordnung von kurzer und langer Lichterscheinung hat: der Buchstabe "N". Dieser wird von dem vierten Sektor angezeigt. Die Lichterscheinungen von zweitem und viertem Sektor werden nun so gelegt, dass sich im überlappenden dritten Sektor wieder Festfeuer einstellt.

Man erhält dadurch von oben nach unten die folgenden Sektoren:

- Blz (4) Blitzgruppe mit vier Blitzen
- Mo.(A) Morsebuchstabe A
- Festfeuer
- Mo.(N) Morsebuchstabe N
- Blz einfacher Blitz

Solche Hochleistungs-Sektorenleitfeuer wurden in den 1970er Jahren von dem Seezeichenversuchsfeld in Zusammenarbeit mit mehreren deutschen Firmen entwickelt und aufgebaut. Als Leuchtmittel dienen entweder Xenon-Kurzbogenlampen oder Halogenmetalldampflampen. Die Baulänge beträgt bis zu 2 Meter, der Durchmesser der Projektionslinse ca. 25 cm.

Für das dargestellte Prinzip der Überlappung der Lichterscheinung zweier Projektoren mit einer gemeinsamen Blende wurde der Mitarbeiter des Seezeichenversuchsfeldes Werner Gaschler vom damaligen Verkehrsministerium als Erfinder  ausgezeichnet.

Das Prinzip wird auf dem Leuchtfeuer Mellumplate eingesetzt. Da der vorhandene Projektor technisch abgängig war, wurde er in 2007 neu aufgebaut. Die alte Leuchtfeuertechnik wurde dem Deutschen Technikmuseum Berlin übergeben.


LED-Projektoren

Mehrfachprojektoren werden in der Regel auch bei Sektorenleitfeuern in LED-Technik verwendet. Dies ist dadurch bedingt, dass die hohe Lichtausbeute von Leuchtdioden nur dann genutzt werden kann, wenn man sie ohne absorbierende Filter verwendet.

Für jeden Sektor wird ein eigener Projektor mit einer Hochleistungsdiode aufgebaut.

Bild 6
Bild 6: Geometrische Anordnung bei LED-Projektoren