Leuchtturm
Antike LeuchttürmeBearbeiten
Der Leuchtturm des Herkules
Vor der Entwicklung von klar definierten Häfen wurden die Seeleute von Feuern geleitet, die auf Bergkuppen errichtet wurden. Da eine Erhöhung des Feuers die Sicht verbessern würde, wurde das Aufstellen des Feuers auf einer Plattform eine Praxis, die zur Entwicklung des Leuchtturms führte. Im Gegensatz zu vielen modernen Leuchttürmen diente der Leuchtturm in der Antike eher als Markierung für die Einfahrt in Häfen als als Warnsignal für Riffe und Landzungen. Das berühmteste Leuchtturmbauwerk der Antike war der Pharos von Alexandria, Ägypten, der nach einer Reihe von Erdbeben zwischen 956 n. Chr. und 1323 n. Chr. einstürzte.
Der intakte Herkulesturm in A Coruña, Spanien, gibt Einblick in den antiken Leuchtturmbau; weitere Hinweise auf Leuchttürme existieren in Darstellungen auf Münzen und Mosaiken, von denen viele den Leuchtturm von Ostia darstellen. Es gibt auch Münzen aus Alexandria, Ostia und Laodicea in Syrien.
Moderne Konstruktion
Die moderne Ära der Leuchttürme begann an der Wende zum 18. Jahrhundert, als der Bau von Leuchttürmen im Gleichschritt mit dem aufkeimenden transatlantischen Handel boomte. Fortschritte in der Bautechnik und neue, effiziente Beleuchtungseinrichtungen ermöglichten den Bau größerer und leistungsfähigerer Leuchttürme, auch solche, die dem Meer ausgesetzt waren. Die Funktion der Leuchttürme verlagerte sich auf die sichtbare Warnung vor Gefahren für die Schifffahrt, wie Felsen oder Riffe.
Die Eddystone Rocks waren eine große Gefahr für Schiffbrüchige, die durch den Ärmelkanal segelten. Der erste Leuchtturm, der dort errichtet wurde, war eine achteckige Holzkonstruktion, verankert durch 12 im Felsen befestigte Eisenstützen, und wurde von Henry Winstanley von 1696 bis 1698 erbaut. Sein Leuchtturm war der erste Turm der Welt, der vollständig dem offenen Meer ausgesetzt war.
Der Bauingenieur John Smeaton baute den Leuchtturm von 1756-59 um; sein Turm markierte einen großen Fortschritt in der Konstruktion von Leuchttürmen und blieb bis 1877 in Betrieb. Er modellierte die Form seines Leuchtturms nach dem Vorbild eines Eichenbaums und verwendete Granitblöcke. Er entdeckte und benutzte „hydraulischen Kalk“, eine Form von Beton, die unter Wasser aushärtet und von den Römern verwendet wurde, und entwickelte eine Technik, um die Granitblöcke mit Schwalbenschwanzverbindungen und Marmordübeln miteinander zu verbinden. Die Schwalbenschwanzverbindung diente dazu, die strukturelle Stabilität zu verbessern, obwohl Smeaton auch die Dicke des Turms zur Spitze hin verjüngen musste, wofür er den Turm mit einer leichten Neigung nach innen wölbte. Dieses Profil hatte den zusätzlichen Vorteil, dass ein Teil der Energie der Wellen beim Aufprall auf die Mauern abgeleitet werden konnte. Sein Leuchtturm war der Prototyp für den modernen Leuchtturm und beeinflusste alle nachfolgenden Ingenieure.
Ein solcher Einfluss war Robert Stevenson, selbst eine bahnbrechende Figur in der Entwicklung des Leuchtturmdesigns und -baus. Seine größte Errungenschaft war der Bau des Bell Rock Lighthouse im Jahr 1810, eine der beeindruckendsten Ingenieurleistungen der damaligen Zeit. Dieses Bauwerk basierte auf Smeatons Entwurf, jedoch mit einigen verbesserten Merkmalen, wie z. B. dem Einbau von rotierenden Lichtern, die abwechselnd rot und weiß leuchten. Stevenson arbeitete fast fünfzig Jahre lang für das Northern Lighthouse Board. In dieser Zeit entwarf und beaufsichtigte er den Bau und die spätere Verbesserung zahlreicher Leuchttürme. Er war innovativ in der Wahl der Lichtquellen, der Halterungen, des Reflektordesigns, der Verwendung von Fresnel-Linsen und der Rotations- und Verschlusssysteme, die den Leuchttürmen eine individuelle Signatur verliehen, damit sie von Seeleuten identifiziert werden konnten. Er erfand auch den beweglichen Ausleger und den Balancierkran als notwendiges Teil für den Leuchtturmbau.
Alexander Mitchell entwarf den ersten Schraubpfahl-Leuchtturm – sein Leuchtturm wurde auf Pfählen gebaut, die in den sandigen oder schlammigen Meeresboden geschraubt wurden. Der Bau seines Entwurfs begann 1838 an der Themsemündung und wurde als Maplin Sands-Leuchtturm bekannt und 1841 erstmals befeuert. Obwohl sein Bau später begann, war das Wyre Light in Fleetwood, Lancashire, das erste, das angezündet wurde (1840).
Beleuchtungsverbesserungen
Bis 1782 war die Beleuchtungsquelle im Allgemeinen ein Holzscheiterhaufen oder brennende Kohle. Die Argand-Lampe, die 1782 von dem Schweizer Wissenschaftler Aimé Argand erfunden wurde, revolutionierte die Leuchtturmbeleuchtung mit ihrer gleichmäßigen, rauchlosen Flamme. Frühe Modelle verwendeten geschliffenes Glas, das manchmal um den Docht herum gefärbt war. Spätere Modelle verwendeten einen Mantel aus Thoriumdioxid, der über der Flamme schwebte und ein helles, gleichmäßiges Licht erzeugte. Die Argand-Lampe verwendete Walöl, Rapsöl, Olivenöl oder ein anderes Pflanzenöl als Brennstoff, der durch Schwerkraft aus einem über dem Brenner angebrachten Reservoir zugeführt wurde. Die Lampe wurde erstmals 1784 von Matthew Boulton in Zusammenarbeit mit Argand hergestellt und wurde für mehr als ein Jahrhundert zum Standard für Leuchttürme.
South Foreland Lighthouse war der erste Turm, der 1875 erfolgreich ein elektrisches Licht verwendete. Die Kohlebogenlampen des Leuchtturms wurden von einem dampfbetriebenen Magneten angetrieben. John Richardson Wigham war der erste, der ein System zur Gasbeleuchtung von Leuchttürmen entwickelte. Sein verbesserter Gas-„Krokus“-Brenner im Baily-Leuchtturm bei Dublin war 13-mal stärker als das brillanteste damals bekannte Licht.
Der Ölverdampfungsbrenner wurde 1901 von Arthur Kitson erfunden und von David Hood im Trinity House verbessert. Der Brennstoff wurde unter hohem Druck verdampft und verbrannt, um den Mantel zu erhitzen, was eine mehr als sechsmal höhere Leuchtkraft als bei herkömmlichen Öllampen ergab. Die Verwendung von Gas als Leuchtmittel wurde mit der Erfindung des Dalén-Lichts durch den schwedischen Ingenieur Gustaf Dalén weit verbreitet. Er benutzte Agamassan (Aga), ein Substrat, um das Gas zu absorbieren, wodurch das Gas sicher gelagert und somit verwendet werden konnte. Dalén erfand auch das „Sonnenventil“, das das Licht automatisch regulierte und tagsüber abschaltete. Diese Technologie war die vorherrschende Lichtquelle in Leuchttürmen von den 1900er bis in die 1960er Jahre, als die elektrische Beleuchtung dominant geworden war.
Optische SystemeBearbeiten
Mit der Entwicklung der gleichmäßigen Beleuchtung der Argand-Lampe, wurde die Anwendung von optischen Linsen zur Erhöhung und Fokussierung der Lichtintensität eine praktische Möglichkeit. William Hutchinson entwickelte 1763 das erste praktische optische System, ein sogenanntes katoptrisches System. Dieses rudimentäre System bündelte das ausgestrahlte Licht effektiv zu einem konzentrierten Strahl und erhöhte damit die Sichtbarkeit des Lichts erheblich. Die Fähigkeit, das Licht zu fokussieren, führte zu den ersten rotierenden Leuchtturmstrahlen, bei denen das Licht den Seeleuten als eine Reihe von intermittierenden Blitzen erschien. Es wurde auch möglich, komplexe Signale mit Hilfe der Lichtblitze zu übertragen.
Der französische Physiker und Ingenieur Augustin-Jean Fresnel entwickelte die mehrteilige Fresnellinse für den Einsatz in Leuchttürmen. Seine Konstruktion ermöglichte den Bau von Linsen mit großer Öffnung und kurzer Brennweite, ohne die Masse und das Volumen an Material, die für eine Linse herkömmlicher Bauart erforderlich wären. Eine Fresnel-Linse kann viel dünner als eine vergleichbare konventionelle Linse hergestellt werden, in einigen Fällen in Form einer flachen Platte. Eine Fresnel-Linse kann auch mehr schräges Licht von einer Lichtquelle einfangen, so dass das Licht eines damit ausgestatteten Leuchtturms über größere Entfernungen sichtbar ist.
Die erste Fresnel-Linse wurde 1823 im Leuchtturm von Cordouan an der Mündung der Gironde eingesetzt; ihr Licht war aus einer Entfernung von mehr als 32 km sichtbar. Fresnels Erfindung erhöhte die Leuchtkraft der Leuchtturmlampe um das Vierfache, und sein System ist immer noch in Gebrauch.
Moderne LeuchttürmeBearbeiten
Das Aufkommen der Elektrifizierung und der automatischen Lampenwechsler machte die Leuchtturmwärter allmählich überflüssig. Viele Jahre lang hatten Leuchttürme noch Wärter, auch weil Leuchtturmwärter im Bedarfsfall als Rettungsdienst dienen konnten. Verbesserungen in der maritimen Navigation und Sicherheit, wie z. B. Satellitennavigationssysteme wie GPS, führten dazu, dass nicht-automatisierte Leuchttürme auf der ganzen Welt allmählich aus dem Verkehr gezogen wurden. In Kanada wurde dieser Trend gestoppt und es gibt noch 50 bemannte Leuchttürme, davon allein 27 an der Westküste.
Die verbliebenen modernen Leuchttürme werden in der Regel durch ein einziges stationäres Blinklicht beleuchtet, das von solarbetriebenen Batterien gespeist wird und auf einem Stahlskelett-Turm montiert ist. Wo der Energiebedarf für die Solarenergie zu groß ist, wird eine zyklische Aufladung durch einen Dieselgenerator verwendet: um Treibstoff zu sparen und die Zeiträume zwischen den Wartungsarbeiten zu verlängern, wird das Licht mit Batterien betrieben, wobei der Generator nur dann zum Einsatz kommt, wenn die Batterie geladen werden muss.
Berühmte Leuchtturmbauer
John Smeaton ist dafür bekannt, den dritten und berühmtesten Eddystone-Leuchtturm entworfen zu haben, aber einige Bauherren sind für ihre Arbeit beim Bau mehrerer Leuchttürme bekannt. Die Familie Stevenson (Robert, Alan, David, Thomas, David Alan und Charles) machte den Leuchtturmbau in Schottland zu einem Beruf für drei Generationen. Der Ire Alexander Mitchell erfand und baute trotz seiner Erblindung eine Reihe von Schraubenpfahl-Leuchttürmen. Der Engländer James Douglass wurde für seine Arbeit am vierten Eddystone-Leuchtturm zum Ritter geschlagen.
Lieutenant George Meade vom United States Army Corps of Engineers baute zahlreiche Leuchttürme entlang der Atlantik- und Golfküste, bevor er als siegreicher General in der Schlacht von Gettysburg größere Bekanntheit erlangte. Colonel Orlando M. Poe, Ingenieur von General William Tecumseh Sherman bei der Belagerung von Atlanta, entwarf und baute einige der exotischsten Leuchttürme an den schwierigsten Stellen der Großen Seen der USA.
Der französische Handelsmarineoffizier Marius Michel Pasha baute in einem Zeitraum von zwanzig Jahren nach dem Krimkrieg (1853-1856) fast hundert Leuchttürme entlang der Küsten des Osmanischen Reiches.