tårnet af Hercules fyrtårn

før udviklingen af klart definerede havne blev søfarende styret af brande bygget på bakketoppe. Da hævning af ilden ville forbedre synligheden, blev det en praksis at placere ilden på en platform, der førte til udviklingen af fyret. I antikken fungerede fyret mere som en indgangsmarkør til havne end som et advarselssignal for rev og forbjerge, i modsætning til mange moderne fyrtårne. Den mest berømte fyrstruktur fra antikken var Faros af Aleksandria, Egypten, som kollapsede efter en række jordskælv mellem 956 og 1323.

det intakte tårn af Hercules ved en coru-litra, Spanien giver indsigt i gammel fyrkonstruktion; andre beviser om fyrtårne findes i skildringer på mønter og mosaikker, hvoraf mange repræsenterer fyret ved Ostia. Der findes også mønter fra Aleksandria, Ostia og Laodikea i Syrien.

moderne konstruktion

den moderne æra af fyrtårne begyndte ved begyndelsen af det 18.århundrede, som fyr konstruktion boomede i lockstep med spirende niveauer af transatlantisk handel. Fremskridt inden for konstruktionsteknik og nyt og effektivt belysningsudstyr muliggjorde oprettelsen af større og mere kraftfulde fyrtårne, herunder dem, der blev udsat for havet. Fyrtårnets funktion skiftede mod tilvejebringelse af en synlig advarsel mod forsendelsesfarer, såsom klipper eller Rev.

Vinstanleys fyrtårn ved Eddystone Rocks markerede begyndelsen i en ny fase af fyrudvikling.

Eddystone-klipperne var en stor fare for skibbrud for søfolk, der sejlede gennem den Engelske Kanal. Det første fyrtårn, der blev bygget der, var en ottekantet træstruktur, forankret af 12 jernstanchioner sikret i klippen og blev bygget af Henry Vinstanley fra 1696 til 1698. Hans fyrtårn var det første tårn i verden, der var fuldt udsat for det åbne hav.

civilingeniøren, John Smeaton, genopbyggede fyret fra 1756-59; hans tårn markerede et stort skridt fremad i designet af fyrtårne og forblev i brug indtil 1877. Han modellerede formen på sit fyrtårn på et egetræ ved hjælp af granitblokke. Han genopdagede og brugte “hydraulisk kalk”, en form for beton, der vil sætte sig under vand, der blev brugt af romerne, og udviklede en teknik til at sikre granitblokkene sammen ved hjælp af svalehalefuger og marmordykler. Svalehalefunktionen tjente til at forbedre den strukturelle stabilitet, skønt Smeaton også måtte tilspidse tårnets tykkelse mod toppen, som han buede tårnet indad på en blid gradient. Denne profil havde den ekstra fordel at lade noget af bølgenes energi sprede sig ved påvirkning med væggene. Hans fyrtårn var prototypen for det moderne fyrtårn og påvirkede alle efterfølgende ingeniører.

John Smeatons genopbyggede version af Eddystone Fyrtårn, 1759. Dette repræsenterede et stort skridt fremad i fyrdesign.

en sådan indflydelse var Robert Stevenson, selv en skelsættende figur i udviklingen af fyr design og konstruktion. Hans største præstation var opførelsen af Bell Rock Lighthouse i 1810, en af de mest imponerende tekniske præstationer i alderen. Denne struktur var baseret på Smeatons design, men med flere forbedrede funktioner, såsom inkorporering af roterende lys, skiftevis mellem rød og hvid. Stevenson arbejdede for Northern Lighthouse Board i næsten halvtreds år, i hvilket tidsrum han designede og overvågede konstruktionen og senere forbedring af adskillige fyrtårne. Han innoverede i valget af lyskilder, beslag, reflektordesign, brugen af Fresnel-linser og i rotations-og forskallingssystemer, der leverede fyrtårne med individuelle underskrifter, så de kunne identificeres af søfarende. Han opfandt også den bevægelige fok og balancekranen som en nødvendig del til fyrkonstruktion.hans fyrtårn blev bygget på bunker, der blev skruet ind i den sandede eller mudrede havbund. Opførelsen af hans design begyndte i 1838 ved mundingen af Themsen og blev kendt som Maplin Sands lighthouse, og først tændt i 1841. Selvom dens konstruktion begyndte senere, var det første lys i Flådetræ, Lancashire, der blev tændt (i 1840).

Lysforbedringer

lyskilden havde generelt været træpyrer eller brændende kul. Argandlampen, som blev opfundet i 1782 af den svenske videnskabsmand, aim Larsen Argand, revolutionerede fyrbelysningen med sin konstante røgfri flamme. Tidlige modeller brugte malet glas, som undertiden blev tonet rundt om vægen. Senere modeller brugte en kappe af thorium diokse ophængt over flammen, hvilket skabte et lyst, stabilt lys. Argand-lampen brugte hvalolie, raps, olivenolie eller anden vegetabilsk olie som brændstof, der blev leveret af et tyngdekraftfoder fra et reservoir monteret over brænderen. Lampen blev først produceret af Mattæus Boulton i partnerskab med Argand i 1784 og blev standarden for fyrtårne i over et århundrede.South Foreland Lighthouse var det første tårn, der med succes brugte et elektrisk lys i 1875. Fyrets carbon arc lamper blev drevet af en dampdrevet magneto. John Richardson var den første til at udvikle et system til gasbelysning af fyrtårne. Hans forbedrede gas’ crocus ‘ brænder ved Baily Lighthouse nær Dublin var 13 gange kraftigere end det mest strålende lys, der dengang var kendt.

en 85mm Chance Brothers glødelampe Petroleumsdampinstallation, der producerede lyset til Sumburgh Head lighthouse indtil 1976. Lampen (lavet i ca. 1914) brændt fordampet petroleum (paraffin); fordamperen blev opvarmet af en denatureret alkohol (methyleret spiritus) brænder til lys. Når tændt blev noget af det fordampede brændstof omdirigeret til en Bunsen-brænder for at holde fordamperen varm og brændstoffet i dampform. Brændstoffet blev tvunget op til lampen med luft; holderne måtte pumpe luftbeholderen op hver time eller deromkring. Dette pressede igen paraffinbeholderen for at tvinge brændstoffet til lampen. Den” hvide sok ” er faktisk en uforbrændt kappe, hvorpå dampen brændte.

den fordampede oliebrænder blev opfundet i 1901 af Arthur Kitson og forbedret af David Hood på Trinity House. Brændstoffet blev fordampet ved højt tryk og brændt for at opvarme kappen, hvilket gav et output på over seks gange lysstyrken af traditionelle olielys. Brugen af gas som illuminant blev bredt tilgængelig med opfindelsen af Dal Karrn-lyset af svensk ingeniør, Gustaf Dal Karrn. Han brugte Agamassan (Aga), et substrat, til at absorbere gassen, der muliggør sikker opbevaring og dermed kommerciel udnyttelse. Dal krostn opfandt også ‘solventilen’, som automatisk regulerede lyset og slukkede det om dagen. Teknologien var den dominerende form for lyskilde i fyrtårne fra 1900 ‘erne til 1960’ erne, da elektrisk belysning var blevet dominerende.

optiske systemer

Diagram, der viser, hvordan en sfærisk Fresnel-linse kolliderer lys

med udviklingen af den stabile belysning af Argand-lampen, anvendelsen af optiske linser til at øge og fokusere lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys, Lys lysintensiteten blev en praktisk mulighed. Hutchinson udviklede det første praktiske optiske system i 1763, kendt som et katoptrisk system. Dette rudimentære system kollimerede effektivt det udsendte lys til en koncentreret stråle, hvilket i høj grad øgede lysets synlighed. Evnen til at fokusere lyset førte til de første roterende fyrbjælker, hvor lyset ville fremstå for søfarende som en række intermitterende blink. Det blev også muligt at transmittere komplekse signaler ved hjælp af lyssignalerne.den franske fysiker og ingeniør Augustin-Jean Fresnel udviklede Fresnel-objektivet i flere dele til brug i fyrtårne. Hans design tillod konstruktion af linser med stor blænde og kort brændvidde uden masse og volumen af materiale, der ville være påkrævet af en linse med konventionelt design. En Fresnel-linse kan gøres meget tyndere end en sammenlignelig konventionel linse, i nogle tilfælde i form af et fladt ark. En Fresnel-linse kan også fange mere skråt lys fra en lyskilde, hvilket gør det muligt for lyset fra et fyrtårn udstyret med et at være synligt over større afstande.

den første Fresnel-linse blev brugt i 1823 i Cordouan fyrtårn ved mundingen af Gironde-flodmundingen; dens lys kunne ses fra mere end 20 miles (32 km) ud. Fresnels opfindelse øgede fyrlampens lysstyrke med en faktor på fire, og hans system er stadig i almindelig brug.

seneste

fremkomsten af elektrificering og automatiske lampeskiftere begyndte at gøre fyrholdere forældede. I mange år havde fyrtårne stadig brugere, dels fordi fyrholdere kunne tjene som redningstjeneste, hvis det var nødvendigt. Forbedringer i maritim navigation og sikkerhed som Global Positioning System (GPS) har ført til udfasning af ikke-automatiserede fyrtårne over hele verden. I Canada er denne tendens stoppet, og der er stadig 50 bemandede lysstationer, med 27 alene på vestkysten.

resterende moderne fyrtårne har normalt solopladede batterier og har et enkelt stationært blinkende lys, der sidder på et stålskeletårn.

berømte fyrbyggere

John Smeaton er bemærkelsesværdigt for at have designet det tredje og mest berømte Eddystone fyrtårn, men nogle bygherrer er kendt for deres arbejde med at bygge flere fyrtårne. Stevenson-familien (Robert, Alan, David, Thomas, David Alan og Charles) gjorde lighthouse til et tre-generations erhverv i Skotland. Irlænderen Aleksandr Mitchell opfandt og byggede en række skruebunke fyrtårne på trods af hans blindhed. Englænderen James Douglass blev riddere for sit arbejde med fyrtårne.United States Army Corps of Engineers løjtnant George Meade byggede adskillige fyrtårne langs atlanterhavs-og Golfkystene, før han fik større berømmelse som den vindende general i Slaget ved Gettysburg. Oberst Orlando M. Poe, ingeniør til General Vilhelm Tecumseh Sherman i belejringen af Atlanta, designet og bygget nogle af de mest eksotiske fyrtårne i de mest vanskelige steder på de amerikanske Store Søer.den franske handelsflåde Marius Michel Pasha byggede næsten hundrede fyrtårne langs det osmanniske imperiums kyster i en periode på tyve år efter Krimkrigen (1853-1856).

Fyrteknologi

strøm

i et fyrtårn kaldes lyskilden “lampen” (hvad enten den er elektrisk eller drevet af olie), og koncentrationen af lyset er af “linsen” eller “optisk”. Oprindeligt oplyst af åben ild og senere stearinlys, Argand hule væge lampe og parabolsk reflektor blev introduceret i slutningen af det 18.århundrede.

hvalolie blev også brugt med væger som lyskilde. Petroleum blev populært i 1870 ‘ erne, og elektricitet og hårdmetal (acetylengas) begyndte at erstatte petroleum omkring begyndelsen af det 20.århundrede. Carbide blev fremmet af Dal Larsn light, som automatisk tændte lampen ved mørkets frembrud og slukkede den ved daggry.

under Den Kolde Krig blev mange fjerntliggende sovjetiske fyrtårne drevet af radioisotop termoelektriske generatorer (RTG ‘ er). Disse havde fordelen ved at levere strøm dag eller nat og behøvede ikke tankning eller vedligeholdelse. Men efter Sovjetunionens sammenbrud er der ingen officielle optegnelser over placeringen eller tilstanden af alle disse fyrtårne. Efterhånden som tiden går, er deres tilstand nedværdigende; mange er blevet offer for hærværk og skrottyve, som måske ikke er opmærksomme på det farlige radioaktive indhold.

Lens

Se også: Fresnel lens

Cape Meares Lighthouse; første ordens Fresnel-linse

før moderne strobelys blev linser brugt til at koncentrere lyset fra en kontinuerlig kilde. Lampens lodrette lysstråler omdirigeres til et vandret plan, og vandret fokuseres lyset i en eller nogle få retninger ad gangen med lysstrålen fejet rundt. Som et resultat er lyset ud over at se siden af lysstrålen direkte synligt fra større afstande og med en identificerende lyskarakteristik.

denne koncentration af lys opnås med en roterende linsesamling. I tidlige fyrtårne, lyskilden var en petroleumslampe eller, tidligere, et dyr eller vegetabilsk olie Argand lampe, og linserne roteres af en vægtdrevet urværkssamling såret af fyrholdere, undertiden så ofte som hver anden time. Linsesamlingen flød undertiden i flydende kviksølv for at reducere friktion. I mere moderne fyrtårne blev elektriske lys og motordrev brugt, generelt drevet af dieselelektriske generatorer. Disse leverede også elektricitet til fyrholderne.

effektiv koncentrering af lyset fra en stor omnidirektionel lyskilde kræver en linse med meget stor diameter. Dette ville kræve en meget tyk og tung linse, hvis der blev brugt en konventionel linse. Fresnel-objektivet (udtales /freirisn) fokuserede 85% af en lampes lys mod 20% fokuseret med datidens parabolske reflektorer. Dens design muliggjorde konstruktion af linser af stor størrelse og kort brændvidde uden vægt og volumen af materiale i konventionelle linsedesign.

Fresnel lighthouse-linser rangeres efter ordre, et mål for brydningskraft, hvor en første ordens linse er den største, mest kraftfulde og dyre; og en sjette ordens linse er den mindste. Ordren er baseret på objektivets brændvidde. En første ordens linse har den længste brændvidde, hvor den sjette er den korteste. Kystnære fyrtårne bruger generelt første, anden eller tredje ordens linser, mens havnelys og fyrtårne bruger fjerde, femte eller sjette ordens linser.nogle fyrtårne, såsom dem på Cape Race, nyfundne og Makapuu punkt, brugte en mere kraftfuld hyperradiant Fresnel linse fremstillet af firmaet Chance Brothers.

i nyere tid er mange Fresnel-linser blevet erstattet af roterende aerobeacons, som kræver mindre vedligeholdelse. I moderne automatiserede fyrtårne erstattes dette system med roterende linser ofte af et lys med høj intensitet, der udsender korte omnidirektionelle blink (koncentrerer lyset i tid snarere end retning). Disse lys ligner obstruktionslys, der bruges til at advare fly om høje strukturer. Nylige innovationer er “Vega Lights” og indledende eksperimenter med lysdiode (LED) paneler.

lysegenskaber

Se også: Lyskarakteristik

i et hvilket som helst af disse designs ser en observatør snarere end at se et kontinuerligt svagt lys et lysere lys i korte tidsintervaller. Disse øjeblikke med stærkt lys er arrangeret til at skabe en lyskarakteristik eller et mønster, der er specifikt for et fyrtårn. For eksempel blinker Scheveningen Fyrtårn skiftevis 2,5 og 7,5 sekunder. Nogle lys har sektorer af en bestemt farve (normalt dannet af farvede ruder i lygten) for at skelne sikre vandområder fra farlige stimer. Moderne fyrtårne har ofte unikke reflektorer eller Racon transpondere, så radarsignaturen af lyset er også unik.

bygning

Design

for effektivitet skal lampen være høj nok til at ses, før faren nås af en mariner.

hvor farlige stimer er placeret langt væk fra en flad sandstrand, er det prototypiske høje murværk kystfyr konstrueret til at hjælpe navigatøren med at lande efter en havovergang. Ofte er disse cylindriske for at reducere vindens virkning på en høj struktur, såsom Cape May Light. Mindre versioner af dette design bruges ofte som havnelys til at markere indgangen til en havn, såsom nyt London Harbor Light.

hvor der findes en høj klippe, kan en mindre struktur placeres ovenpå, f.eks. Nogle gange kan en sådan placering være for høj, for eksempel langs USAs vestkyst, hvor hyppige lave skyer kan skjule lyset. I disse tilfælde er fyrtårne placeret under clifftop for at sikre, at de stadig kan ses på overfladen i perioder med tåge eller lave skyer, som ved Point Reyes Lighthouse. Et andet offer for tåge var Old Point Loma lighthouse, som blev erstattet i 1891 med et lavere fyrtårn, nyt Point Loma lighthouse.

som avanceret teknologi havde præfabrikerede skeletjern-eller stålkonstruktioner tendens til at blive brugt til fyrtårne bygget i det 20.århundrede. Disse har ofte en smal cylindrisk kerne omgivet af en åben gitter arbejde afstivning, såsom finnerne punkt rækkevidde lys.

Nogle gange skal der bygges et fyrtårn i selve vandet. Bølgevaskede fyrtårne er murstrukturer konstrueret til at modstå vandpåvirkning, såsom Eddystone Lighthouse i Storbritannien og St. George Reef Light fra Californien. I lavere bugter skrues fyrjernkonstruktioner med skruebunke ind i havbunden, og en lav træstruktur placeres over den åbne ramme, såsom Thomas Point Shoal Lighthouse. Da skruebunker kan forstyrres af is, anvendes stålkasse fyrtårne som Orient Point Light i kolde klimaer. Orient Long Beach Bar Light (Bug Light) er en blanding af en skrue bunke lys, der blev omdannet til en sænkekasse lys på grund af truslen om isskader.

i farvande, der er for dybe til en konventionel struktur, kan et lysskib bruges i stedet for et fyrtårn, såsom Det tidligere lysskib Columbia. De fleste af disse er nu blevet erstattet af faste lysplatforme (såsom Ambrose Light) svarende til dem, der bruges til offshore olieefterforskning.

komponenter

Lighthouse lantern room fra midten af 1800 ‘ erne