История маяков

Втр, 03/25/2014 - 20:10

Как светить? Источники света для маяков



На верхнем фото линза Френеля старого оптического аппарата.

Ильинский (Феодосийский) маяк

Херсонесский маяк.


Культовое сооружение находится возле Алушты, в селе Малореченское, на обрыве. Храм Святого Николая Мирликийского посвящен тем, кто погиб на воде, и путешественникам. Высота двухпрестольного храма с верхним и нижним уровнями составляет, по разным сведениям, 54 — 65 метров. Вместо традиционного купола церковь венчает золотой крест, под которым шар — символ Земли. Именно в шаре и устроен маяк для морских судов.
В декоративном обрамлении использована морская тематика

Дальность видимости маячного огня зависит не только от возвышения его над уровнем моря и яркости источника света, но и оттого, в какой мере свет направлен в желаемую сторону. Во времена, когда на маяках жгли костры, говорить о направленном излучении было бесполезно. На небольшой площадке навершия, где располагалась жаровня с углем или дровами, сфокусировать огонь костра практически невозможно. Поэтому сообщения Плутарха (46-120 н.э.) о фокусировке пламени Александрийского маяка полированными бронзовыми зеркалами и линзами из прозрачного камня вызывают сомнения. Однако попытки реализовать заманчивую идею предпринимались не раз. Пионерами в этом деле оказались французы, а испытательным полигоном на долгие годы стал Кордуанский маяк (открыл освещение в 1611 году), установленный на осыхающей скале посредине эстуария реки Жиронд в четырех милях к SW от мыса Тер-Негр. Там в 1727 году впервые над угольным костром подвесили широкий конус из полированной жести, вершиной обращенный к огню. По замыслу изобретателей, приспособление должно было отражать световые лучи в горизонтальном направлении, увеличивая яркость огня. Но желаемого эффекта получить не удалось: поверхность конуса быстро покрывалась сажей. Однако идея продолжала витать в умах — и ее реализовали, практически одновременно, в Англии, Франции и России. Отражательные приборы стали называть рефлекторами. Их изготавливали из деревянных или жестяных шаровых сегментов диаметром от 0,5 до 3,5 метров, покрывая внутреннюю поверхность мелкими кусочками посеребренного стекла (зеркалами). На оптической оси поставленного на ребро рефлектора размещали плошку с маслом так, чтобы середина пламени находилась в фокусе отражателя. Потом вместо плошек стали использовать рожковые лампы, а чтобы не заслонять свет, резервуар с маслом убрали за рефлектор. Новый способ освещения, названный катоптрическим, быстро внедрили во многих европейских столицах для уличного освещения. В маячном деле его испробовали в 1780 году французы на все том же Кордуанском маяке. На вертикальной стойке установили полусферические отражатели с лампами. Однако с первых же опытов стало ясно: то, что годится для освещения улиц, не подходит для маячного дела. Рефлекторы большую часть света рассеивали впустую, а плоские светильни, даже с тремя фитилями, давали больше копоти, чем огня.

Идея швейцарского ученого Эмме Арганда, реализованная в 1782 году, оказалась невероятно простой. В обычной лампе он заменил плоский фитиль трубчатым. Благодаря большому притоку воздуха (с внутренней и наружной сторон) на торце полого фитиля горело яркое, устойчивое и компактное пламя. Мощность светового излучения легко варьировалась вводом в зону горения дополнительных (от трех до восьми) коаксиально расположенных на головке лампы фитилей. Успешно работали лампы Арганда и на газе. Для этого использовали согнутую в кольцо трубку с равномерно просверленными отверстиями.
Сферические рефлекторы заменили параболическими отражателями из листовой меди с посеребренной и тщательно отполированной внутренней поверхностью. Нашлась и светлая голова — французский инженер Тейлер, объединивший в одно устройство лампу Арганда и параболический отражатель. Такие устройства появились в 1783 году и получили название фотофоров. В 1790 году двенадцать фотофоров диаметром по 812 мм установили на Кордуанском маяке. Их разместили на стойке по кругу (через 1200) тремя вертикальными группами по четыре фотофора в каждой. Вся конструкция приводилась во вращение шестеренчатым механизмом. Так впервые получили проблесковый огонь. Для кругового освещения фотофоры располагали в шахматном порядке, равномерно распределяя по окружности ярусами. В этом случае при вращении получался непрерывный кольцевой сноп света. Катоптрический способ освещения оказался весьма удачным и в кратчайшие сроки был внедрен на большинстве маяков мира. В России его впервые применил на Кокшхерском маяке (остров Кери на входе в Таллиннский залив, Балтийское море) в ноябре 1803 года основатель маячного дела Леонтий Васильевич Спафарьев. Но фотофоры по-прежнему сильно рассеивали свет, и многочисленные попытки исправить дело, сочетая сферическую и параболическую поверхности, существенных результатов не давали, а посеребренные поверхности от паров керосина и высокой температуры быстро тускнели. Обслуживать фотофоры, особенно во время долгих зимних ночей, было делом утомительным, и вновь зазвучали призывы смелее внедрять на маяках электричество.

Но в 1885 году двадцатисемилетний венский физик Ауэр фон Вельсбах изобрел и запатентовал газокалильную сетку («ауэровский колпачок»), многократно усиливающую яркость пламени за счет свечения при высоких температурах солей редкоземельных элементов тория и церия. Газокалильная сетка оказалась применима не только в газовых рожках, но и отлично сочеталась с керосиновым пламенем. Достоинства керосинокалильных горелок сразу оценили специалисты: «…свет керосинокалильного огня, — читаем в одном из отчетов, — отличается от пламени обыкновенной горелки интенсивною, ровною яркостью; он чисто белый, кажущийся вечером голубоватым и приятным для глаз. Помимо достоинств самого огня, керосинокалильное освещение дешево в устройстве, отличается прочной конструкцией механизмов, легкостью замены частей, простотой ухода и дешевизной эксплуатации. Горелки безопасны в пожарном отношении и являются одной из лучших систем маячного освещения». Ауэровские колпачки произвели переворот в маячном деле. Керосинокалильными установками в кратчайшие сроки оснастили все маяки передовых морских держав, надолго похоронив идею внедрения электричества. Правда, теперь вахтенный в фонарном сооружении надевал темные очки «консервы» для защиты глаз от яркого света.

О том, что свет выходит из плосковыпуклой линзы параллельным пучком, было известно давно. Однако воспользоваться этим для маячного огня не представлялось возможным — размер линзы получался настолько большим, а вес настолько великим, что ни изготовить, ни установить ее на маяке было нельзя. К тому же в такой массивной линзе, даже при идеально однородной отливке, потери на поглощение света были бы недопустимо велики. Но сама идея была хороша, и многие ученые искали пути ее реализации. Первым в 1748 году нащупал верную тропинку далекий от забот маячного освещения сорокалетний французский ученый-натуралист Жорж Бюффон. Руководствуясь принципом: «природа всегда рациональна», он пришел к выводу, что оптические свойства плоско-выпуклой линзы не пострадают, если из нее убрать всю ненужную массу стекла, оставив на выпуклой внутренней поверхности прямоугольные кольцевые концентрические уступы, а в центре тонкую чечевицу. Затем Бюффон параллельным переносом совместил плоскости выступов, перпендикулярные оптической оси линзы, с плоскостью центральной чечевицы — и получил плоскую полизональную линзу. Но до практической реализации свою идею не довел, углубившись в разработку «Естественной истории», принесшей ему мировую известность. Блестяще это сделал французский физик Августин Френель. В конце 1815 года талантливый двадцатисемилетний выпускник парижской инженерной «Школы мостов и дорог» случайно услышал о поляризации света и буквально «заболел» оптикой. За короткий срок он существенно расширил и дополнил знания в этой малоизвестной области, а в 1818 году, по ходатайству профессора Политехнической школы Доминика Франсуа Араго, стал секретарем комиссии маяков. Как специалисту-оптику, Августину поручили «производство опытов и изыскание лучших способов освещения маяков».

Не слыхавший о разработках Бюффона, Френель после упорных поисков тоже пришел к идее полизональной линзы. Тщательно рассчитав погибь поверхности центральной чечевицы, число концентрических колец, форму и размеры их выступов, он создал приемлемые для изготовления плоские полизональные пластины (филенки) и объединил их металлическим каркасом в восьмигранный цилиндр. Установив внутри цилиндра, в фокусе всех центральных чечевиц, лампу Арганда, Френель получил первый диоптрический светооптический аппарат, посылавший восемь направленных пучков света. Рассматривая свое детище, ученый понял: если начать вращать аппарат вокруг вертикальной оси, то световые пучки последовательно пройдут через все точки горизонта, оставляя затемненными угловые секторы (450) на стыках пластин. Подобрав подходящую скорость вращения, Френель получил отчетливо видимый проблесковый огонь. Первый вращающийся диоптрический светооптический аппарат был опробован 23 июля 1823 года на Кордуанском маяке. Эффект оказался чрезвычайным. Аппараты Френеля с невероятной быстротой стали устанавливать на маяках.

В России по инициативе Директора Балтийских маяков Леонтия Васильевича Спафарьева в январе 1827 года новшество продемонстрировали членам Адмиралтейского Департамента. Адмиралы признали френелевские аппараты заслуживающими установки на российских маяках. Но чиновники, от которых зависело внедрение, аппарат, изготовленный по французским лекалам на Петербургском стекольном заводе, приказали разобрать и отправить в Ревель на склады Дирекции маяков, где он и пылился долгие годы «без всякого дальнейшего употребления». В 1846 году, когда в Европе было уже 210 маяков, оснащенных аппаратами Френеля, Морское Министерство получило предложение от парижского фабриканта оснастить российские маяки новыми системами. После годичного блуждания по кабинетам бумага упокоилась в архиве, а из канцелярии Морского ведомства французам отписали: «… в настоящее время русское адмиралтейство не имеет намерения ни строить новых маяков, ни изменять в них существующие системы». Потребовалось еще десять лет, чтобы, преодолев флотскую рутину, новшество, наконец, появилось и у нас. Первый френелевский осветительный аппарат был установлен и опробован на Кокшхерском маяке в ночь с 15 на 16 мая 1858 года. Вот как об этих испытаниях докладывал в Гидрографический департамент Директор Балтийских маяков генерал-лейтенант Корпуса флотских штурманов Бернгард Васильевич Врангель: «Тотчас по захождении солнца, 15 мая в 8 часов 52 минуты вечера, зажгли лампы временного Кокшхерского маяка с 13 рефлекторами в два ряда и лампу внутри френелевских рефлекторов. До двух миль от маяка, оба огня казались одинаковыми, но огонь Френеля был гораздо больше и имел вид огненного цилиндра значительной вышины. Далее двух миль, огонь Френеля стал значительно выигрывать и, наконец, установилось содержание рефлекторов к френелевому аппарату, как 1:3. Проходив в виду маяка с разных его сторон и убедясь, что свет везде одинаков, я в 2 часа по полуночи 16 числа возвратился на Кокшхер, погасил лампы отражательной системы и тем открыл, с 15 сего мая, освещение Кокшхерского маяка по способу Френеля, надеясь уже не прерывать этого освещения» (Стиль и орфография подлинника — С.А.)

На Черном море первый френелевский аппарат установили в 1862 году на маяке острова Змеиный (северо-западная часть Черного моря, в 19 милях от дельты Дуная). На северных и дальневосточных морях новинка появилась много позже. Например, в приемном акте Зимнегорского маяка (северо-восточный входной мыс Двинского залива, Белое море) сообщалось: «... действие осветительного диоптрического светооптического аппарата, освещавшегося керосином, найдено правильным и открыто 1 августа 1878 года». На Дальнем Востоке первый френелевский аппарат установили лишь в 1886 году на маяке Речной (устье реки Суйфун, Амурский залив, Японское море).
Долго приглядывались к новшеству и консервативные англичане. Они устанавливали френелевские аппараты на свои маяки лишь по мере ветшания проверенных временем параболических отражателей. Даже в 1862 году, когда новшество стало общепризнанным, старшины «Trinity House» упорствовали: «…рефлекторы, содержимые в порядке, во многих случаях не уступают френелевским аппаратам и при хорошем присмотре и чистке рефлекторов некоторые вертящиеся катоптрические маяки Англии не уступают такого же рода диоптрическим французским…».

Что же до самого Френеля, то он с первых же опытов понял, что в таком виде через линзы проходит лишь третья часть света, и решил установить сверху цилиндра плоские отражательные зеркала, а снизу горизонтальные стеклянные кольца, треугольного сечения. Аппараты, сочетающие преломление и отражение света, назвали катодиоптрическими. Преимущество их было несомненным. Требовалась лишь доводка до практически пригодных образцов. Но судьбе было угодно прервать блестяще начатые опыты. Отлаживая свои осветительные приборы, Френелю подолгу приходилось жить на маяках, где сырость — явление обычное. От рождения слабый здоровьем Августин заболел чахоткой. Тяжело больного Френеля перевезли в курортное местечко Билль д’Авре под Парижем, где талантливый изобретатель скончался 14 июля 1827 года, в возрасте 39 лет…

Дело Августина Френеля продолжил его брат Леонард, но наибольших успехов добился английский инженер Томас Стивенсон, дед знаменитого писателя. Установив сверху и снизу призмы Френеля конусообразные секторные стеклянные чечевицы, концентричные кольцам полизональной филенки, он получил проблесковый аппарат, в котором ни один луч не пропадал зря. Такой аппарат из отдельных круглых катодиоптрических колец и круглой же центральной полизональной линзы давал непрерывный круговой луч, хорошо видимый на большом удалении. Эта конструкция практически без изменений сохранилась и в нынешних осветительных аппаратах.

Позаботился Стивенсон и о маяках, которые должны показывать один проблеск или давать свет в строго определенном направлении. Для этого он создал олофатальный (от сочетания греческих слов «весь свет») оптический аппарат. В нем полизональная филенка Френеля, полусферический и параболический отражатели располагались так, что, имея общий световой фокус, собирали лучи со всей светящейся поверхности пламени (а не только с передней, как у Френеля) и выпускали их из аппарата ярким направленным параллельным пучком света.

Первый олофатальный аппарат Стивенсона был установлен в 1849 году на маяке Питерхед (Северное море). Но аппарат был сложен по конструкции и хрупок в обращении. Эти недостатки новатор устранил, заменив сферическое зеркало призмами, расположенными по поверхности полушара, а к полизональной линзе добавил преломляющие (треугольные в сечении) кольца, с разными углами наклона к оптической оси.

Вскоре стало ясно: световой импульс тем сильнее, чем меньше филенок в проблесковом аппарате и чем быстрее и равномернее он вращается. Эти важные наблюдения учел инженер французского маячного управления Эмиль Бурделль, создав проблесковый аппарат из двух чечевиц большого преломления с фокусным расстоянием 0,6 метра. Источником света служила керосинокалильная горелка. Вся арматура (включая баллоны с воздухом и керосином) монтировалась на металлическом ободе, соединяющем чечевицы. Стеклянные чечевицы (диаметром 2,285 метра), схваченные бандажом, надежно крепились на четырех уголковых опорах круглого поплавка, погруженного в кольцевую ванну, заполненную ртутью. Так, благодаря малому трению, были достигнуты желаемые плавность и скорость вращения. После сборки конструкция винтовым домкратом, одновременно служившим центральной опорой, поднималась на нужную высоту и закреплялась четырьмя откидными чугунными колоннами, упиравшимися в массивное основание. По приставной лестнице служитель мог в любое время (даже при вращении) попасть внутрь чечевиц для совершения всех необходимых операций по поддержанию огня. Во вращение аппарат приводился шестеренчатым механизмом наподобие часов с гирями. Груз с заранее подобранным весом плавно опускался на тросе, сматываемом с барабана приводного механизма. Скорость вращения регулировалась тормозными колодками. Раз в год аппарат опускали на землю, сливали ртуть, чистили чашу и поплавок. Ртуть фильтровали, а оптику полировали специальной пастой и мыли винным спиртом.

Проблесковыми аппаратами с ртутными поплавками начали повсеместно оснащать маяки. В России первый олофатальный аппарат первого разряда установили в 1861 году на Херсонесском маяке. В извещении мореплавателям Гидрографический департамент сообщал: «…на юго-западном берегу Таврического полуострова на мысе Херсонес, вместо прежнего вертящегося катоптрического аппарата поставлен новый, вертящейся же, катодиоптрический, олофатальный аппарат 1-го разряда. Белый огонь виден между румбами NO 650 через N, W и S до SO 350 22΄ и является каждую минуту в виде сильного проблеска».

Другие материалы рубрики


  • Этиловый спирт используется в промышленности. Очищенный от примесей, он выступает основой многих алкогольных напитков. В свою очередь, неочищенный спирт – бражка, ее перегоняют на специальных аппаратах несколько раз, чтобы получился спирт-сырец (еще его называют неочищенным самогоном). Процесс изготовления, перегонки сложен, состоит из нескольких стадий. Большое значение имеет сырье, его качество и обработка, о чем подробнее поговорим во второй части статьи. А пока в двух-трех словах опишем каждую «ступеньку» изготовления.


  • Не только в школах, но и на исторических, юридических, экономических и некоторых других факультетах ВУЗов учащиеся часто обращаются к таким изданиям, как общий курс русской истории. Это обоснованно тем, что знание истории своей страны показывает высокий и незыблемый уровень нации. Каждый уважающий себя гражданин должен знать о том, как строилась страна, в которой он проживает.


  • Бухгалтерский учёт появился примерно 6 веков назад. В древности он имел другое название – "тайна богов". В то время в Вавилоне для "системы учёта" использовали таблички из глины, в Египте-папирус, в Риме – таблички из воска. Только во втором веке нашей эры, с появлением бумаги учёт стали вести на ней.
    С развитием в 13-14 веках системы двойной записи, где каждый счёт учёта имеет две стороны (дебет и кредит), в любой момент времени уравновешивающие равенство, возможность развития частных капиталов получила поддержку в виде осуществления документированного контроля за средствами. Данный принцип использовался в центрах торговли Северной Италии, где в годы её Возрождения и получил название сам термин "бухгалтерский учёт".



  • Создание первого глобуса было отмечено ещё около 150 г. до н. э. греческим философом Кратеcом Малльским. Но ни модель, ни её изображение не дошли до нашей дней.
    Второй раз уменьшенную копию нашей планеты изобрёл в 1492 году немецкий учёный Мартин Бехайм. Глобус получил название «Земное яблоко» и был создан с помощью натягивания кожи телёнка на металлический каркас диаметром около половины метра. На нём отсутствовали данные о половине мира, так как Америку к тому времени ещё не открыли. Глобус не имел указаний долготы и широты, но на нём присутствовало неполное описание известных стран. Также на копии планеты можно было найти отметки меридиан. Сейчас этот глобус находится в музее Нюрнберга.



  • Появление в мире нейл-дизайна моды на покрытие ногтя гель лаками случилось не так много лет назад, но стало настоящей революцией в техниках маникюра, предоставив достойную альтернативу обычному покрытию эмалью.



  • Принято считать, что строители средневековых городов не очень-то обременяли себя заботой о канализации. И, по большому счету, это правда.
    Еще не в такой уж и туманной исторической ретроспективе, в 1764 году, некто Ла Морандьер так живописал ароматы резиденции французских королей — Версальского дворца: «Парки, сады и сам замок вызывают отвращение своей мерзостной вонью. Проходы, дворы, строения и коридоры наполнены мочой и фекалиями; возле крыла, где живут министры, колбасник каждое утро забивает и жарит свиней; а вся улица Сен-Клу залита гнилой водой и усеяна дохлыми кошками».
    Все последующие годы парижская вонь только нарастала. (Впрочем, не только парижская. Имеется зарисовка с натуры одного английского путешественника, который в конце XVIII в. побывал в главном городе Оверни Клермон-Ферран: «Улицы по своей грязи и зловонию напоминали траншеи, прорезанные в куче навоза».)
    В своем фундаментальном труде «Картина Парижа» (1781-1788) Себастьян Мерсье дает такое, в полном смысле слова макабрическое, описание отхожих мест французской столицы: «Пусть те, кому дорого собственное здоровье, никогда не испражняются в эти дыры, именуемые отхожими местами, и пусть они никогда не подставляют свои задние проходы этим потокам чумного воздуха; лучше уж рты, так как желудочная кислота скорее справилась бы с ними. Многие болезни берут свое начало в этих опасных очагах, откуда испаряются гнилостные миазмы, проникая при этом в тело. Дети страшатся этих зараженных отверстий; им кажется, что здесь начинается дорога в ад; то же думал и я в детстве».

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Северный полюс — точка, в которой воображаемая ось протыкает земную поверхность в северном полушарии — находится в самом сердце Ледовитого океана, в районе, практически равноудаленном как от североамериканского, так и евразийского побережья. Но морские волны здесь не бушуют. Океан покрыт панцирем многолетних нетающих льдов. Долгие годы полюс оставался недоступным для людей. Льды вставали непреодолимой преградой на пути кораблей. Льды приходили в движение и громоздили непроходимые горы-торосы перед собачьими упряжками, тянущими нарты. Внезапно разверзающиеся во льдах трещины поглощали целые экспедиции.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • «Варяг», «Аврора», «Титаник»… Знаменитые названия этих кораблей знает каждый. А слышали ли Вы, уважаемый читатель, о корабле Т-36? Хотя это даже не корабль, а так, самоходная баржа, не удостоенная имени собственного, морской грузовичок, задача которого — доставлять на берег груз с крупных кораблей. Возможно, люди постарше вспомнят что-то об этом суденышке, если назвать четыре фамилии: Зиганшин, Поплавский, Федотов, Крючковский. Хотя и они формально не являлись моряками, а были военными строителями, приписанными к пограничной заставе. Маленький самоходный катер, четыре молодых бойца, один из которых был младшим сержантом, а остальные и вовсе рядовыми… Все как-то незначительно, что же такого могли сделать эти четверо, чтобы навеки вписать свои имена в историю? А между тем в начале 1960-х годов каждый житель Советского Союза знал, кто такие Зиганшин, Поплавский, Федотов, Крючковский. Мало того, их имена гремели и по ту сторону океана, в стане «главного идеологического врага» подвигом советских матросов восхищались не меньше, чем на родине. И еще — пускай невольно, но четверо простых матросов сделали для сближения двух супердержав, СССР и США, едва ли не больше, чем многочисленные делегации политиков и дипломатов…

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Новейшие бронетранспортеры на базе колесной платформы «Бумеранг», проходящие войсковые испытания, станут частью вооружения морской пехоты России. Предполагается, что первые серийные образцы бронированной машины сойдут с конвейера уже в 2017 году. Как утверждает Александр Красовицкий, который является главой «Военно-промышленной компании», новая машина является практически «неубиваемой», с высокими показателями защищенности, управляемости и боевой мощи, которые сравнимы и превышают показатели лучших западных аналогов.



  • ...Одним из важных направлений деятельности концерна было производство сухопутных артиллерийских орудий. Krupp производил противотанковые орудия (Pak43/41), 150-мм гаубицы образца 1918 г., осадные 211-мм орудия (К-38). Изготовление огромных пушек, используемых для разрушений фортификационных узлов противника, было одной из прерогатив Krupp наряду с другой немецкой фирмой Reinmetall-Borsig («Рейнметалл-Борзиг»). Последней были изготовлены 6 самоходных 600-мм орудий «Карл». На заводах Krupp были созданы два 807-мм орудия особой мощности — «Дора» и «Густав». Эти пушки, весившие 1344 тонны, были смонтированы на железнодорожных платформах и могли перемещаться только по двум параллельным железнодорожным колеям. Их использовали как мощное средство психологического устрашения и как осадные орудия. Ко всем видам пушек Krupp огромными партиями выпускались боеприпасы...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5