Inhalt: Modernisierung der leuchtfeuertechnichen Einrichtung des Leuchtturms Hohe Weg (WSA Bremerhaven)
Text: C. Mauel u. F. Hermann / Fotos: C. Urmetzer
Bild 1: Der Leuchtturm Hohe Weg.
Allgemeines
Der Leuchtturm Hohe Weg (WSA Bremerhaven) zählt zu den ältesten deutschen Leuchttürmen (Inbetriebnahme 1856). Aber auch heute noch erfüllt er seine Aufgabe als wichtige Navigationshilfe in dem schwierigen Fahrwasser der Außenweser.
Über die vielen Jahrzehnte hinweg waren immer wieder technische Änderungen an Bauwerk und Leuchtfeuertechnik notwendig. Im Zuge dieser Arbeiten wurde es sogar erforderlich die Optik auszutauschen. Die alte ausgemusterte Optik ist heute im Schifffahrtsmuseum Bremerhaven ausgestellt.
Vorhandene Leuchtfeuertechnik
Das Leuchtfeuer ist auch eines der letzten Feuer gewesen, die mit einer klassischen Seezeichenlampe ausgerüstet waren. Zwar konnten in den 1990er Jahren noch Lampen in Sonderfertigung beschafft werden, dies war nun aber nicht mehr wirtschaftlich.
Daher beauftragte das WSA Bremerhaven die FVT zur Ausarbeitung von Alternativen und Hilfe bei der Realisierung einer neuen Leuchtfeuertechnik.
Beim Leuchtfeuer Hohe Weg ist zu beachten, dass die Gürteloptik für zwei unterschiedliche nautische Aufgaben benutzt wird:
- Im Winkelbereich 138,5° bis 150° (rechtweisender Kurs) wird ein Leitfeuer mit farbigen Sektoren gebildet.
- In den anderen Richtungen dient das Feuer als Quermarke oder Orientierungsfeuer.
Die erforderlichen Tragweiten für Leitfeuer und Quermarke sind unterschiedlich, da die Quermarkenfunktion nur im Nahbereich benötigt wird.
Um mit einer Gürteloptik - ohne zusätzliche optische Hilfsmittel - horizontale Vorzugsrichtungen mit höherer Lichtstärke zu erzeugen, benutzte man hier ein für Gürteloptiken ungewöhnliches Leuchtmittel mit transversaler Wendelanordnung.
Wegen der schlechten Lieferbarkeit geeigneter Seezeichenlampen musste in den letzten Jahren mehrmals auf andere Lampentypen umgerüstet werden.
Der zuletzt eingesetzte Lampentyp 24 V / 1000 W besaß eine Lebensdauer von nur 600 Stunden.
Technisch problematisch war der hohe Lampenstrom (ca. 40 A), der eine enorme Belastung für die Sockelkontakte darstellt. In den rauhen Umgebungsbedingungen auf einem Leuchtturm können solche Ströme immer wieder zu Frühausfällen an den Kontakten führen.
Inhalt des Überarbeitungsprogramms
- Ausarbeitung einer lichttechnischen Lösung mit dem Schwerpunkt der Minimierung des Wartungsaufwandes und des Einsatzes eines sicher beschaffbaren Leuchtmittels,
- Beschaffung der notwendigen Komponenten einschließlich Abnahme der beschafften Teile,
- Konstruktion und Fertigung nicht handelsüblicher Teile (mechanisch und elektronisch),
- Anpassung der Ortssteueranlage,
- Aufbau und Inbetriebnahme vor Ort,
- Zusammenstellung der lichttechnischen Parameter für die leuchtfeuertechnischen Angaben.
Kenndaten der Leuchtfeuertechnik Hohe Weg
- Optik: Gürteloptik
- Brennweite: 250 mm
- Höhe: 503 mm
- Spannwinkel: 360°
- Zweifach-Wechselvorrichtung
- Kennung: F. WRG
| weiß | 102°-138,5 | Orientierungsfeuer |
| grün | 138,5°-142,5° | Steuerbordwarnsektor |
| weiß | 142,5°-145,5° | Leitsektor durch die Hohewegrinne |
| rot | 145,5 - 184,0° | BB-Warnsektor und Quermarke |
| Farbe | 184°- 278,5° | Orientierungsfeuer |
| 278,5°- 11,0° | verdunkelt / ohne Funktion |
Suche nach einem geeigneten Leuchtmittel
Die Doppelfunktion der Gürteloptik Leitfeuer und Quermarke würde man heute mit zwei getrennten optischen Einrichtungen realisieren und zwar mit einem Präzisionssektorenleitfeuer und einer kleinen Kunststoff-Gürtellinse.
Um Aufwand und Kosten der Umrüstung minimal zu halten, kam jedoch ausschließlich ein Austausch des Leuchtmittels und des Wechslers in Frage.
Die FVT ist bei der Ermittlung von geeigneten Lampen für Leuchtfeuer und Lichtsignalanlagen bemüht die Anzahl der in der WSV eingesetzten Lampentypen möglichst gering zu halten. Dadurch ergeben sich zahlreiche Vorteile in Beschaffung und Lagerhaltung.
Beim Umbau von Leuchtfeuern wird in der Regel zuerst nach bereits eingelagerten Lampentypen gesucht.
Da Hohe Weg ein Festfeuer ist, kann man den Einsatz von Entladungslampen trotz der Gürtellinse erwägen. Es konnten zwei Halogenglühlampen und zwei Halogen-Metalldampflampen als prinzipiell geeignet ermittelt werden. Alle vier Lampen wurden mit einer baugleichen Gürteloptik in der FVT vermessen und mit der vorhandenen Bestückung verglichen.
Die nachstehenden Lampen wurden untersucht:
| Leuchtmittel | WSV-Kat.-Nr. | ||
|---|---|---|---|
| Halogenglühlampe | 120V/600W | Axiale Wendel | 6240-1668 |
| Halogenglühlampe | 230V/1000W | Flachwendel | 6240-2635 |
| Halogen-Metalldampflampe HRI-T250W/D |
230V/250W | Axialer Lichtbogen | 6240-0882 |
| Halogen-Metalldampflampe HQI-T400W/N |
230V/400W | Axialer Lichtbogen | 6240-0883 |
Die Messungen und Berechnungen ergaben folgende Ergebnisse:
| Leuchtmittel | Photometrische Lichtstärke | Wirksame Lichtstärke | Tragweite in Seemeilen bei s |
Lebensdauer in h |
Empfohlene Bestückung / Wechsler | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Iph in cd | IW in cd | 0,7411 | 0,4 | 0,3 | |||
| Glühlampe 24V/1000W seit 1992 mit Ausrichtung der Wendel | 50000 | 37500 | 17,4 | 7,5 | 6,1 | 600 | - |
| Halogenglühlampe 120V/600W | 18000 | 13500 | 14,8 | 6,7 | 5,4 | 2000 | - |
| Halogenglühlampe 230V/1000W mit Ausrichtung der Wendel | 50000 | 37500 | 17,4 | 7,5 | 6,1 | 900 | 4-fach- Wechsler |
| Entladungslampe HRI-T 250W/D | 17000 | 12750 | 14,8 | 6,6 | 5,4 | 10000 | 2-fach- Wechsler |
| Entladungslampe HQI-T400W/N | 30000 | 22500 | 16,2 | 7,1 | 5,7 | 10000 | 2-fach- Wechsler |
Tabelle 2: Vergleich der untersuchten Leuchtmittel.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass bei Einsatz einer Entladungslampe die benötigte Lichtstärke nicht erreicht wird. Hinzu kommt, dass wegen der axialen Symmetrie der Lampe bzw. des Bogens rundum die gleiche Lichtstärke abgestrahlt wird. Somit würde in die Richtung des Leitsektors die gleiche Lichtstärke abgestrahlt wie bei der Quermarke.
Obwohl die Halogen-Metalldampflampen sehr gute betriebliche Eigenschaften haben (lange Lebensdauer und geringer Energieverbrauch ) wurde daher zugunsten der Halogenglühlampe 230 V / 1000 W entschieden.
Durch die Flachwendel ergibt sich die benötigte Vorzugsrichtung für den Leitsektor. Da Netzspannung verwendet wird, liegt der Lampenstrom bei rund 4 Ampere und stellt für den verwendeten Sockel eine geringe Belastung dar.
Etwas nachteilig schien die Nennlebensdauer von 900 Stunden (Die Lampe stammt aus dem Marktsegment der Studiobeleuchtung, wo die Lebensdauer keine so große Bedeutung wie im Schifffahrtszeichenwesen einnimmt.). Daher wurde entschieden die Lampe mit dem FVT-Vierfachwechsler zu betreiben. Die Lampenaustauschintervalle können damit gegenüber der alten Lösung immerhin verdreifacht werden.
Zusätzlich zu beachten ist, dass sich durch die zum Leitsektor ausgerichtete Flachwendel eine relativ große Unschärfe des Sektors ergibt.
Die Schärfe des Leitsektors ergibt sich durch die geometrischen Verhältnisse zwischen Lampe und Filterscheiben (siehe Bild 2).
Bild 2: Skizze zur Beschreibung des unsicheren Sektors.
Für die neue Lampe konnte eine Unschärfe von ca. 0,5° ermittelt werden. Dieser Werte ist für den Leitsektor von Hohe Weg akzeptabel.
Realisierung
Nach Festlegung der Maßnahme wurde von der FVT-Sonderwerkstatt ein Vierfachwechsler aufgebaut. Gegenüber der sonst verwendeten Standardausführung war jedoch eine kleine Modifikation erforderlich, damit die Lampe beim Einsetzen immer automatisch zum Leitsektor ausgerichtet ist.
Die Einführung eines Vierfachwechslers gegenüber des bisherigen Zweifachwechslers bedingte auch eine Änderung der Fernwirkeinrichtung. Daher wurde die Wechseleinrichtung zuerst der Fachgruppe Nachrichtentechnik des WSA Bremerhaven übergeben. Diese entwickelte dann eine kostengünstige Adaption an das vorhandene Fernwirksystem.
Der Umbau der Einrichtung erfolgte durch Mitarbeiter des WSA Bremerhaven und der FVT.
Bild 3: Alte lichttechnische Ausrüstung LT Hohe Weg mit 2-fach-Wechsler und 24 V / 1000 W Glühlampe.
Bild 4: Neue Lichttechnische Ausrüstung mit 4-fach-Wechsler und Halogenglühlampe 230 V / 1000 W.
Bild 5: Anordnung der Sektoren und Positionierung der Transversalwendel.
Bildnachweis: FVT