Строительство маяков
Маяки строят, исходя из навигационной необходимости — там, где есть серьёзная опасность для кораблей: риф, мель, узкий и сложный участок или поворот фарватера. Архитектурно-инженерный проект разрабатывается индивидуально под каждый конкретный маяк в зависимости от места, где его возводят.
До появления четко обозначенных портов моряки ориентировались по кострам, разведенным на вершинах холмов. Поскольку поднятие костра улучшало видимость, размещение костра на платформе стало распространенной практикой, которая привела к появлению маяков. В древности маяк функционировал скорее как указатель входа в порты, чем как предупреждающий сигнал о рифах и мысах, в отличие от многих современных маяков. Самым известным маяком древности был Александрийский маяк в Египте, который рухнул после серии землетрясений между 956 и 1323 годами.
Характерные черты маяков: как правило, башня, внизу которой расположен вход, винтовая лестница ведёт наверх, к фонарю. Рядом с фонарным помещением всегда предусмотрен балкон для наблюдения за фарватером.
Технологии[править]
В маяке источником света является «лампа» (электрическая или работающая на масле), а свет, при необходимости, концентрируется с помощью «линзы» или «оптического элемента». Источники питания маяков в XX—XXI веках различались.
Первоначально освещавшиеся открытыми очагами, а позже свечами, лампы Арганда с полым фитилем и параболическим отражателем были введены в конце XVIII века.
В качестве источника света также использовался китовый жир с фитилями. Керосин стал популярен в 1870-х годах, а электричество и ацетилен, получаемые на месте из карбида кальция, начали заменять керосин примерно на рубеже XX века. Карбид получил распространение благодаря лампе Далена, которая автоматически зажигала лампу с наступлением темноты и гасила ее на рассвете.
Во второй половине XX века многие удаленные маяки в России (тогда Советском Союзе) работали на радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РТГ). Их преимуществом было обеспечение электропитания днем и ночью, и они не нуждались в заправке или техническом обслуживании. Однако после распада советского правительства в 1990-х годах большая часть официальных записей о местоположении и состоянии этих маяков, как сообщается, была утеряна. Со временем состояние РТГ в России ухудшилось; многие из них стали жертвами вандализма и краж металлолома, которые, возможно, не знали об опасном радиоактивном содержании.
Энергоэффективные светодиодные светильники могут питаться от солнечных батарей, а вместо дизельного генератора в качестве резервного источника питания использовать батареи.
Источник света[править]
Многие установки с линзами Френеля были заменены вращающимися аэромаяками, которые требуют меньше технического обслуживания.
В современных автоматизированных маяках система вращающихся линз часто заменяется источником света высокой интенсивности, испускающим короткие всенаправленные вспышки, концентрируя свет во времени, а не в направлении. Эти огни похожи на сигнальные огни, используемые для предупреждения самолетов о высоких сооружениях. Более поздними инновациями стали «огни Вега» и эксперименты с панелями светодиодов (LED).
Светодиодные светильники, которые потребляют меньше энергии и проще в обслуживании, получили широкое распространение к 2020 году. В Соединенном Королевстве и Ирландии около трети маяков были переведены с источников света на нитях накаливания на светодиоды, и переход продолжался примерно на три маяка в год. Источники света разработаны таким образом, чтобы максимально точно воспроизводить цвет и характер традиционного света. Изменение часто остается незамеченным жителями региона, но иногда предлагаемое изменение приводит к призывам сохранить традиционный свет, включая в некоторых случаях вращающийся луч. Типичная светодиодная система, разработанная для установки в традиционный корпус линзы Френеля 19-го века, была разработана Trinity House и двумя другими организациями, отвечающими за маяки, и стоит около 20 000 евро в зависимости от конфигурации, по данным поставщика; она имеет большие ребра для рассеивания тепла. Срок службы светодиодного источника света составляет от 50 000 до 100 000 часов, по сравнению с примерно 1000 часами для источника света на нитях накаливания.
Линза[править]
До появления современных стробоскопов для концентрации света от непрерывного источника использовались линзы. Вертикальные лучи света лампы перенаправлялись в горизонтальную плоскость, а по горизонтали свет фокусировался в одном или нескольких направлениях одновременно, при этом световой луч перемещался по горизонтали. В результате, помимо боковой части светового луча, свет становился видимым непосредственно с больших расстояний и обладал характерными световыми признаками.
Такая концентрация света достигается с помощью вращающегося линзового узла. В ранних маяках источником света служила керосиновая лампа или, еще раньше, лампа Аргана на животном или растительном масле, а линзы вращались с помощью часового механизма, приводимого в движение грузом и заводимого смотрителями маяка, иногда каждые два часа. Линзовый узел иногда плавал в жидкой ртути для уменьшения трения. В более современных маяках использовались электрические лампы и электроприводы, обычно работающие от дизель-электрогенераторов. Они также обеспечивали электроэнергией смотрителей маяка.
Для эффективной концентрации света от большого всенаправленного источника света требуется линза очень большого диаметра. При использовании обычной линзы потребовалась бы очень толстая и тяжелая линза. Линза Френеля фокусировала 85 % света лампы по сравнению с 20 %, фокусируемыми параболическими отражателями того времени. Ее конструкция позволила создавать линзы больших размеров и с коротким фокусным расстоянием без веса и объема материала, характерных для обычных конструкций линз.
Линзы Френеля для маяков ранжируются по порядку, мере преломляющей способности, при этом линза первого порядка является самой большой, самой мощной и самой дорогой; а линза шестого порядка — самой маленькой. Порядок основан на фокусном расстоянии линзы. Линза первого порядка имеет самое большое фокусное расстояние, а линза шестого порядка — самое короткое. В прибрежных маяках обычно используются линзы первого, второго или третьего порядка, в то время как в портовых маяках и маяках используются линзы четвертого, пятого или шестого порядка.
В некоторых маяках, например, на мысе Рейс в Ньюфаундленде и на мысе Макапуу на Гавайях, использовалась более мощная гиперизлучающая линза Френеля, изготовленная фирмой Chance Brothers.
Здание[править]
Компоненты[править]
Хотя здания маяков различаются в зависимости от местоположения и назначения, они, как правило, имеют общие элементы.
Маяк включает в себя маячную башню и все хозяйственные постройки, такие как жилые помещения смотрителя, заправочная станция, эллинг и здание для подачи сигналов в туманную погоду. Сам маяк представляет собой башенную конструкцию, поддерживающую фонарную комнату, где работает свет.
Фонарная комната — это застекленный корпус на вершине башни маяка, в котором размещены лампа и линза. Ее стеклянные панели поддерживаются металлическими перекладинами (рейками), расположенными вертикально или по диагонали. На вершине фонарной комнаты находится вентиляционное отверстие, защищенное от грозы, предназначенное для удаления дыма от ламп и тепла, накапливающегося в стеклянном корпусе. Молниеотвод и система заземления, соединенные с металлической купольной крышей, обеспечивают безопасный канал для отвода молний.
Непосредственно под фонарной комнатой обычно находится сторожевая комната или служебное помещение, где хранилось топливо и другие припасы, и где смотритель готовил фонари на ночь и часто стоял на вахте. Там же располагался часовой механизм (для вращения линз). На маячной башне часто располагается открытая платформа, называемая галереей, за пределами сторожевой комнаты (называемой Главной галереей) или фонарной комнаты (Фонарной галереей). Она в основном использовалась для очистки наружной стороны окон фонарной комнаты.
Расположенные рядом друг с другом маяки, похожие по форме, часто окрашены в уникальный узор, чтобы их было легко узнать при дневном свете — такой узор называется дневным знаком. Примером может служить черно-белый спиральный узор в виде столбиков на маяке Кейп-Хаттерас. Маяк Рейс-Рокс на западе Канады окрашен горизонтальными черно-белыми полосами, чтобы выделяться на фоне горизонта.
Дизайн[править]
Для эффективной работы фонарь должен быть расположен достаточно высоко, чтобы его было видно до того, как моряк достигнет опасной зоны. Минимальная высота рассчитывается по тригонометрии.
В местах, где вдали от плоского песчаного пляжа расположены опасные отмели, для помощи мореплавателю, прибывающему на берег после океанского перехода, возводится типичный высокий каменный прибрежный маяк. Часто они имеют цилиндрическую форму, чтобы уменьшить воздействие ветра на высокое сооружение, например, маяк Кейп-Мэй. Меньшие по размеру версии этой конструкции часто используются в качестве портовых маяков для обозначения входа в гавань, например, маяк Нью-Лондонской гавани.
Там, где есть высокий утес, на его вершине может быть установлено меньшее сооружение. Иногда такое место может быть слишком высоким, например, вдоль западного побережья Соединенных Штатов, где часто низкая облачность может заслонять свет. В таких случаях маяки размещают ниже вершины утеса, чтобы обеспечить их видимость на поверхности даже в периоды тумана или низкой облачности.
С развитием технологий для маяков, строившихся в XX веке, стали использоваться сборные железные или стальные каркасные конструкции. Зачастую они имеют узкое цилиндрическое ядро, окруженное открытой решетчатой системой распорок.
Иногда маяк необходимо строить прямо в воде. Маяк, подверженный воздействию волн, представляет собой каменную конструкцию, построенную для противостояния ударам воды, например, маяк Эддистоун в Великобритании и маяк на рифе Сент-Джордж в Калифорнии. В более мелких заливах железные конструкции маяков на винтовых сваях ввинчиваются в морское дно, а над открытым каркасом устанавливается низкая деревянная конструкция. Поскольку винтовые сваи могут быть повреждены льдом, в холодном климате используются стальные кессонные маяки. Маяк Ориент-Лонг-Бич-Бар (Маяк Баг) представляет собой сочетание маяка на винтовых сваях, который был переоборудован в кессонный маяк из-за угрозы повреждения льдом. На Флоридском рифе вдоль Флоридских островов были построены каркасные железные башни с фундаментом на винтовых сваях, начиная с маяка на рифе Кэрисфорт в 1852 году.
В водах, слишком глубоких для обычного сооружения, вместо маяка может использоваться плавучий маяк, например, бывший плавучий маяк «Колумбия». Большинство из них теперь заменены стационарными световыми платформами (такими как маяк Амброуз), аналогичными тем, которые используются для разведки нефти на шельфе.
В водах, слишком глубоких для обычного сооружения, вместо маяка может использоваться плавучий маяк, например, бывший плавучий маяк «Колумбия». Большинство из них теперь заменены стационарными световыми платформами (такими как маяк Амброуз), аналогичными тем, которые используются для разведки нефти на шельфе.
Зеркала заднего вида[править]
Совмещение двух фиксированных точек на суше обеспечивает навигатору линию позиционирования, называемую в Северной Америке дальностью хода, а в Великобритании — транзитом. Дальность хода может использоваться для точного выравнивания судна в узком канале, например, в реке. Благодаря ориентирам на линии хода, подсвеченным маяками, становится возможной ночная навигация.
Такие парные маяки в Северной Америке называются дальними маяками, а в Соединенном Королевстве — передними. Ближний маяк называется маяком или передним рядом; дальний — задним рядом. Задний маяк почти всегда выше переднего.
Когда судно движется правильным курсом, два огня выравниваются вертикально, но когда наблюдатель находится не в том положении, разница в выравнивании указывает направление движения для корректировки курса.
Существует два типа маяков: расположенные на суше и находящиеся в море.
Оффшорные маяки — это маяки, расположенные вдали от берега. Существует ряд причин для строительства таких маяков. Оффшорные маяки обычно используются для демонстрации суверенитета или территориальных претензий на морские территории, часто проявляясь в качестве ранних государственных услуг и государственного строительства. Примерами таких маяков являются маяк Раффлз, который подтверждает южные морские претензии Сингапура, маяк на рифе Суби, который подтверждает спорные претензии Китая на Южно-Китайское море, и маяк на острове Макиас-Сил, который подтверждает спорные претензии Канады в ее пограничном споре с Соединенными Штатами Америки в заливе Мэн и заливе Фанди. В нескольких милях от берега могут находиться отмели, рифы или подводные острова.
Нынешний маяк Кордуан был построен в 1611 году в 7 километрах (4,3 мили) от берега на небольшом островке, но он был возведен на месте предыдущего маяка, история которого восходит к 880-м годам, и является старейшим сохранившимся маяком во Франции. Он соединен с материком дамбой. Старейшим сохранившимся океаническим маяком в открытом море является маяк Белл-Рок в Северном море, у побережья Шотландии.
Смотритель маяка[править]
До повсеместной автоматизации маяков в XX веке функционирование маяка обеспечивал смотритель. Его основной обязанностью являлось круглосуточное поддержание маячного огня и обеспечение технической исправности оборудования. Профессия смотрителя требовала высокого уровня ответственности, а иногда и личной храбрости, готовности рисковать собой ради терпящих бедствие мореплавателей.
В XXI веке профессия смотрителя является намного менее востребованной, однако продолжает существовать. Наряду с основными обязанностями, маячник может осуществлять технические работы, контролировать навигационные системы, изучать данные метеостанции и т. п. Кроме того, возник новый тип смотрителя, обеспечивающего в первую очередь сохранность маяка как памятника, объекта культурного наследия
Сохранение[править]
По мере того как маяки становились все менее важными для навигации, многие из их исторических сооружений подвергались сносу или запустению. В Соединенных Штатах Закон о сохранении национальных исторических маяков 2000 года предусматривает передачу сооружений маяков местным органам власти и частным некоммерческим группам, в то время как Береговая охрана США продолжает поддерживать лампы и линзы. В Канаде Общество сохранения маяков Новой Шотландии добилось присвоения маяку на острове Самбро статуса объекта культурного наследия и выступило спонсором Закона о защите маяков, чтобы изменить канадские федеральные законы в целях защиты маяков.
Многие группы были созданы для восстановления и сохранения маяков по всему миру, включая Всемирное общество маяков и Общество маяков США, а также Общество любительских радиомаяков, которое направляет радиолюбителей для популяризации сохранения удаленных маяков по всему миру.
