Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes


Fachstelle der WSV für Verkehrstechniken

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Inhalt: Modernisierung der leuchtfeuertechnichen Einrichtung des Leuchtfeuers Hörnum (WSA Tönning)

Text: C. Mauel / Fotos: C. Mauel

Auf dieser Seite stellen wir Ihnen das Leuchtfeuer Hörnum und die von der Fachstelle für Verkehrstechniken (FVT), im Auftrage des WSA Tönning, durchgeführten Arbeiten an der leuchtfeuertechnischen Einrichtung vor.

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Bild 1: Leuchtturm Hörnum: Der Leuchtturm ist baugleich mit Pellworm und Westerheversand. Der Turmschacht besteht aus 600 miteinander verschraubten gusseisernen Mantelplatten. Die Feuerhöhe liegt 48 m über MThw.

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Bild 2: Die leuchtfeuertechnische Einrichtung besteht aus einem Drehspiegelfeuer mit Streuscheiben und Blendringen.
Insgesamt sind in dem Feuer 2x2 Parabolspiegel montiert, jeweils um 120° versetzt. Als Leuchtmittel dienen beidseitig gesockelte Halogenmetalldampflampen HQI-TS-250 W in Sofittenform. Gebaut wurde dieses Drehspiegelfeuer in den Jahren 1981 / 82.

Bei Kontrollfahrten des WSA-Tönning zeigte es sich, daß die lichttechnischen  Vorgaben für das Leuchtfeuer Hörnum nicht mehr gegeben waren. Eine Inspektion vor Ort ließ deutliche Oberflächenveränderungen auf den Spiegel des Drehfeuers erkennen. Durch die Wärmeentwicklung der Halogenmetalldampflampen waren oberhalb der Leuchtmittel Staub- und Salzpartikel auf die Spiegel aufgebrannt worden. Diese Oberflächenveränderungen reduzierten die Reflexionseigenschaften der Spiegel und waren damit auch für die verminderte Lichtstärke des Feuers verantwortlich. Weiterhin gab es Anhaltspunkte für eine veränderte Justage des optischen Systems.

Das WSA Tönning beauftragte daher die Fachstelle für Verkehrstechniken, den Einfluss der Oberflächenveränderungen auf den Spiegeln lichttechnisch zu bewerten, die Justage zu überprüfen und praxisnahe Lösungen anzubieten.

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Bild 3: Durch die Wärmeentwicklung des Leuchtmittels (Halogenmetalldampflampe) wurden Partikel auf die Spiegeloberfläche aufgebrannt, was zu einer deutlichen Verminderung der Reflexionseigenschaften führte. (Siehe roten Pfeil; obige Abb. zeigt nur den Lampensockel ohne Halogenmetalldampflampe.

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Bild 4: Die Ausschnittsvergrößerung zeigt deutlich die Veränderungen auf der Spiegeloberfläche.

Für die messtechnischen Untersuchungen stellte das WSA Tönning der FVT zwei verschmutzte Spiegel mit eingebauten Fassungen zur Verfügung. Im Lichtlabor der FVT wurden neue und gealterte / verschmutzte Spiegel vermessen und die gealterten / verschmutzten Spiegel anschließend durch die FVT-Werkstätten einer Reinigung unterzogen.

Die Reflexionseigenschaften der Spiegel konnten durch die Reinigung stark verbessert werden.

Es stellte sich jedoch heraus, daß die Reinigung der Spiegel sehr aufwändig war und mit großer Sorgfalt durchgeführt werden mußte, um die Beschichtung der Spiegel nicht noch weiter zu beschädigen. Es ist zu erwarten, dass wiederholte Reinigungen der Spiegel unweigerlich zu einer fortschreitenden Beschädigung der Spiegeloberflächen führen werden. Eine mehrfache Reinigung der Spiegel scheidet für die Zukunft daher aus.

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Bild 5: Drehstand im Lichtlabor der FVT. Justierung der Lampenfassung im Parabolspiegel vor den Messungen.


Ergebnisse der Labormessungen

Es wurden bei allen Messungen die horizontale und vertikale Lichtverteilung ermittelt. Da die Scheinwerfer rotationssymmetrisch aufgebaut sind, ergaben sich nur vernachlässigbare Unterschiede der vertikalen und horizontalen Lichtverteilung. Im weiteren werden deshalb nur die horizontale Messwergebnisse vorgestellt.


Messung des Referenzspiegels

Um die Ergebnisse der Messungen der verschmutzten / gereinigten Spiegel bewerten zu können, wurde ein neuwertiger Spiegel als Referenz vermessen.

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Diagramm 1: Achslichtstärke neuwertiger Referenzspiegel.


Messung der verschmutzten / gereinigten Spiegel

Als erste Maßnahme wurde jeweils die Fassungen in den Spiegeln neu justiert, um gleiche Bedingungen für die Messungen vor und nach der Reinigung zu garantieren. Es stellte sich heraus, dass die Justierung der Fassungen / Leuchtmittel in den Spiegeln bei Anlieferungszustand nicht mit ausreichender Genauigkeit gegeben war. Die Achslichtstärke ließ sich allein durch die Neujustierung deutlich von rund 250000 cd auf 450000 cd erhöhen. Dies zeigte sich bei beiden Spiegeln.

Die Reinigung der Spiegel erbrachte weiterhin eine Erhöhung der Achslichtstärke auf fast 600000 cd bei beiden Spiegeln. Dies bedeutet eine Steigerung um rund 25%. Ähnliche Verhältnisse ergaben sich für die effektiven Lichtstärken, die aus den zeitlichen Blitzverläufen nach der Methode von Schmidt-Clausen - berechnet wurden.

Mit der neuen Justierung und der Reinigung der Spiegel konnten nahezu die Werte für den Referenzspiegels erreicht werden.

Die Messungen zeigten deutlich, dass die Verschmutzungen der Spiegel zu einer erheblichen Verminderung der Lichtstärken geführt hatten.

Die nachfolgenden Messergebnisse gelten für beide vom WSA Tönning zur Verfügung gestellten Spiegel, da nahezu identische Werte ermittelt wurden.

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Diagramm 2: Achslichtstärke der verschmutzten Spiegel.

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Diagramm 3: Durch die Neujustierung und Reinigung konnte die Achslichtstärke der Parabolspiegel von 250000 cd (Anlieferungszustand) auf 600000 cd gesteigert werden.

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Diagramm 4: Messwerte der in Hörnum eingebauten, gereinigten Spiegel und Reservespiegel (jeweils 2 Stück).

Als Ergebnis der Untersuchungen wurde festgehalten, dass zukünftig alle 2 Jahre die verschmutzten Spiegel ausgetauscht und in der FVT durch neue Spiegel ersetzt werden. Der Austausch im Lichtlabor der FVT ist notwendig, da die richtige Justierung der Fassungen / Lampen im Parabolspiegel nur durch Messung der Lichtstärke überprüft werden kann. Die erforderlichen Meßmittel können vor Ort im Leuchtfeuer aus technisch physikalischen Gründen nicht eingesetzt werden.

Nach Abschluß der Untersuchungen wurden zwei neue und vorjustierte Spiegel gegen Reservespiegel des Leuchtfeuer Hörnum, vor Ort im Zusammenarbeit mit dem WSA Tönning, ausgetauscht. Weiterhin wurden zwei vorjustierte Reservespiegel bereitgestellt.

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Bild 6: Fassungseinheit im Parabolspiegel. Zusätzlich zu den Mess-, Reinigungs- und Justagearbeiten an den Spiegeln wurden durch die FVT-Werkstätten aus "Altbeständen" zwei Fassungen für den Einsatz in Hörnum umgebaut. Eine Neubeschaffung der Spezialfassungen war aufgrund des hohen Neupreises unwirtschaftlich.

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Bild 7: Die neuen Spiegel im Leuchtfeuer Hörnum.


Bildnachweis: FVT