Служить маяком. Часть 1-я

Служить маяком. Часть 1-я
28 Августа 2020

Маяк – одно из самых древних средств безопасной навигации


Маяком является средство навигационного оборудования побережья крупных водоёмов в виде капитального сооружения, нередко башенного типа, предназначенное для сопоставления наблюдаемой судоводителем картины с определённым местом на географической карте, имеющим точно установленные координаты, что способствует уточнению места положения судна на водной поверхности. Основное требование, предъявляемое к маякам, – возможность их обнаружения и безошибочной идентификации в любую погоду и в любое время суток с использованием, как средств визуального наблюдения, так и средств радиолокации и обнаружения по звуку.


Классификация

По месту установки маяки разделяются на:

  • береговые – маяки, устанавливаемые на берегу либо в непосредственной близости от него, например, на прибрежных островах;

  • морские или плавучие – маяки, устанавливаемые на кораблях, которые используются вдали от береговой линии и при входах в порт в качестве лоцманской станции.

По выполняемой функции береговые маяки разделяются на:

  • опознавательные (одиночные), обозначающие определённую точку на земной или водной поверхности, которые, служащие знаками при входе в порт или стоящие в том месте, где суда меняют курс, а также для обозначающие опасные участки;

  • створные (работающие обязательно в паре) – служат для обозначения определённой линии на карте и используются для указания места изменения курса судна, например для входа в гавань или порт.

В роли створных используются два маяка разной высоты. Дальний маяк всегда выше ближнего – таким образом, если судно на правильном курсе, то с него можно наблюдать одновременно оба маяка, находящихся на линии курса, визуально один над другим. Благодаря разнице высот створных знаков можно точно определить, в какую сторону производить корректировку курса.

Такая система обозначения была внедрена в Европе в 1837 году и получила название «ведущих огней». Она применяется не только в морской, но и в речной навигации. Несмотря на развитие техники, визуальное наблюдение остаётся важнейшим средством ориентации на море, и потому маячным сооружениям придают характерную форму и окраску, визуально выделяющую их на фоне окружающей обстановки.

Для обеспечения своей оптической заметности в неблагоприятных условиях наблюдения маяки оснащаются сильным источником света и, как правило, снабжаются оптическими устройствами, служащими для концентрации света в заданных направлениях и увеличения силы света используемого источника излучения. Чрезвычайно часто используется модуляция по заданному временному закону силы света с тем, чтобы отличить световые сигналы маяка от света постоянных источников (как береговых, так и ходовых огней судов) и отличить от сигналов других маяков.


Навигационные свойства маяков

Для упрощения прохождения судами опасных мест и мелей башня маяка может иметь характерную цветную окраску из нескольких полос. Это так называемая «дневная метка». В ночное время применяются секторные огни, устроенные таким образом, что позволяют определить, с какой стороны судно подходит к маяку.

Цвета секторных огней:

  • белый – обозначает безопасный для прохода сектор;

  • красный – обозначает левую от безопасного сектора область для приближающихся судов;

  • зелёный – обозначает правую от безопасного сектора область для приближающихся судов.


Принцип работы маячного излучателя

Маячный излучатель представляет собой прожектор, сила света которого пропорциональна площади собирающего свет элемента (зеркала или линзы), а телесный угол, в котором распространяется свет, обратно пропорционален этой площади. Так достигается увеличение силы света в заданном направлении, то есть его концентрация.

Поскольку изготовление цельного оптического элемента больших размеров связано с увеличением его веса, его собирают из отдельных элементов. При этом оказалось, что технологически более выгодно эти элементы делать не отражающими, а работающими на просвет, то есть использовать для концентрации света составную линзу. Такая линза была предложена в первой четверти XIX века французским физиком и инженером Огюстеном-Жаном Френелем. Для простейшей модуляции силы света оказалось целесообразным использовать сборку линз, вращающихся вокруг излучающего во всех направлениях источника и постоянного по интенсивности света.

В древности на маяках просто разводили и поддерживали открытый огонь. А до изобретения электричества источником света маяков были керосиновые лампы. При этом вращение линз осуществлялось часовым механизмом с пружиной или грузом, приводимым в рабочее состояние мускульной силой смотрителя маяка. Тяжёлая сборка линз для уменьшения трения делалась плавающей на поверхности ртути. В современных маяках с вращающимися зеркалами часовой механизм приводится в движение электродвигателями, а для уменьшения трения используются подшипники различных видов.

В современных маяках источниками света служит электроэнергия, подводимая от электростанций на берегу, солнечная батарея или дизель-генератор. В морских маяках могут применяться радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Например, такой генератор поначалу был смонтирован на Ирбенском морском маяке, расположенном в районе банки Михайловская в Ирбенском проливе Балтийского моря. В настоящее время Ирбенский маяк работает от солнечной энергии и имеет резервный дизель-генератор.

В современных автоматизированных маяках система вращающихся линз заменена источником импульсного света, который совместно с оптической системой даёт направленный пучок света. При этом сила излучения такого маяка может изменяться по определённому закону, свойственному только этому маяку. Применение источника, сила света которого меняется по определённому закону, позволяет создать для каждого маяка определённую световую схему, позволяющую наблюдателю идентифицировать маяк. К примеру, маяк в нидерландском Схевенингене даёт вспышки с интервалами 2,5 и 7,5 секунд. В дневное время дополнительным средством опознавания маяка является окраска и форма башни.

Более того, применение импульсного источника света позволяет обеспечить отличающиеся как по цвету, так и по направлению сигналы для разных секторов обзора со стороны маяка.

Маяк может также подавать судам звуковые сигналы или передавать радиосигнал, чтобы выполнять свою функцию и в условиях недостаточной видимости – временной, как во время тумана, или постоянной, вызванной условиями рельефа местности. Требование туманной сигнализации является необходимым условием эксплуатации маяка. Для этих же целей применяется и установка радиолокационных сигналов в виде уголковых отражателей, позволяющих для различных секторов сформировать характерные для них радарные метки. Из-за применения современных навигационных технологий роль маяков как навигационного средства несколько снизилась, и в настоящее время количество работающих маяков во всём мире не превышает полутора тысяч.


История развития маяков

Маяки строились с древнейших времён. Самым известным маяком в истории, безусловно, является одно из древних чудес света — Александрийский маяк, построенный в III веке до н.э. Так греки и финикийцы огнями костров маяка размечали опасные морские проходы.

По мере усложнения конструкции маяков в качестве источника света использовался каменный уголь, рапсовое масло, керосин. Важным этапом развития оптического оснащения маяков стало изобретение в 1820 году линз Френеля, позволивших значительно увеличить силу света маяка в определённых направлениях. Совершенствовалась несущая конструкция, появилось несколько типов маяков.

Первый речной плавучий маяк появился в 1729 году в устье Темзы. Первый морской плавучий маяк – спустя 60 лет в Северном море. Первые маяки в России были построены в начале XVIII века. Интенсивность строительства маяков в России связана с развитием флота при императоре Петре I. В 1807 году по указу императора Александра I все маяки России были переведены из частного владения в подчинение морского ведомства. Делалось это для обеспечения надлежащего надзора за состоянием маяков и, следовательно, ради безопасности мореплавания.

В Северной Америке первый деревянный маяк близ Бостона был построен в 1716 году. Вообще же строительство маяков шло очень медленно – во всём мире к началу XIX века их было не более ста. В конце XIX века система маяков была создана в Японии. Работами по её созданию руководил шотландский инженер Ричард Генри Брантон, который получил прозвище «отец японских маяков», а построенные по его проектам маяки известны в Японии, как «дети Брантона».

Существенный вклад в совершенствование конструкции маяков был сделан в начале XX века шведским учёным Нильсом Густавом Даленом. Он изобрёл устройство для зажигания сигнального огня – солнечный клапан, который позволил автоматизировать работу маяков, включая маяк ночью и выключая при солнечной погоде. В 1912 году за это изобретение Дален получил Нобелевскую премию по физике.

В настоящее время необходимость в смотрителях маяков практически отпала. Их задачи теперь сводятся только к экстренному ремонту маяков. Наиболее важные маяки полностью автоматизированы. Усовершенствования в навигации, применение системы GPS привели к сокращению маяков, требующих постоянного присутствия обслуживающего персонала. Последний такой маяк был демонтирован в 1990-е годы.


Сигналы маяков

Сигналы, передаваемые современными маяками, могут быть:

  • оптическими – маячные огни (лампы накаливания, светодиоды), при этом огонь маяков бывает постоянным, проблесковым, группопроблесковым, постоянным с проблесками, постоянным с группой проблесков;

  • акустическими воздушными – наутофон (электромагнитный излучатель звуков высокого тона мембранного типа), диафон (мощный электромагнитный излучатель), сирена;

  • акустическими подводными – подводный колокол, осциллятор (система, совершающая колебания, периодически повторяющиеся во времени), с активными или отражёнными радиосигналами, что превращает маяк в радиомаяк.


Интересные факты

Во Франции береговая линия не обозначалась огнями вплоть до XVII века, делалось это для предотвращения нападения пиратов.

Статуя Свободы (США) с 1886 по 1902 год использовалась как маяк и за её обслуживание отвечала Служба маяков США.

Маяк Вестерлихтторен (Westerlichttoren) был изображён на нидерландской банкноте в 250 гульденов.

Самый древний из ныне действующих маяков, построенный ещё во времена римского императора Траяна (II век н.э.), находится в испанском городе Ла-Корунья.

В городе Виргиния-Бич (штат Виргиния, США) два маяка стоят в 100 метрах друг от друга.


Маяки как объекты морского наследия

В связи с бурным развитием систем навигации роль маяков в ХХ-XXI веках падает. За многими из них перестают следить, что приводит к их разрушению. С целью сохранения исторических маяков в некоторых странах приняты специальные законы.

Так, в США в 2000 году принят закон National Historic Lighthouse Preservation Act, в Канаде в 2008 году – Heritage Lighthouse Protection Act. В России порядка двухсот маяков и навигационных знаков можно отнести к объектам морского наследия, представляющим историческую и культурную ценность.


Галерея

Багаевский гидроузел - судоходное гидротехническое сооружение XXI века, обеспечивающее транспортную эффективность и экологическую безопасность, восстанавливающее рыбные запасы Дона.