Vuurtoren
Vuurtorens uit de oudheidEdit
Vóór de ontwikkeling van duidelijk afgebakende havens, werden zeelieden geleid door vuren die op heuveltoppen werden gebouwd. Omdat een hoger vuur het zicht zou verbeteren, werd het plaatsen van het vuur op een platform een praktijk die leidde tot de ontwikkeling van de vuurtoren. In de oudheid fungeerde de vuurtoren meer als een toegangsweg tot havens dan als een waarschuwingssignaal voor riffen en voorgebergten, in tegenstelling tot veel moderne vuurtorens. De beroemdste vuurtoren uit de oudheid was de Pharos van Alexandrië, Egypte, die instortte na een reeks aardbevingen tussen 956 en 1323 n.C.
De intacte Toren van Hercules in A Coruña, Spanje geeft inzicht in de vuurtorenbouw in de oudheid; andere bewijzen over vuurtorens zijn te vinden in afbeeldingen op munten en mozaïeken, waarvan vele de vuurtoren van Ostia voorstellen. Er bestaan ook munten uit Alexandrië, Ostia en Laodicea in Syrië.
Moderne bouwEdit
Het moderne tijdperk van vuurtorens begon rond de eeuwwisseling, toen de bouw van vuurtorens een hoge vlucht nam in gelijke tred met de bloei van de transatlantische handel. Dankzij de vooruitgang op het gebied van de bouwtechniek en nieuwe, efficiënte verlichtingsapparatuur konden er grotere en krachtigere vuurtorens worden gebouwd, ook vuurtorens die aan zee waren blootgesteld. De functie van vuurtorens verschoof naar het geven van een zichtbare waarschuwing tegen gevaren voor de scheepvaart, zoals rotsen of riffen.
De Eddystone Rocks vormden een groot gevaar voor schipbreuken voor zeelieden die door het Engelse Kanaal voeren. De eerste vuurtoren die daar werd gebouwd was een achthoekige houten constructie, verankerd met 12 ijzeren staken die in de rots waren vastgezet, en werd gebouwd door Henry Winstanley van 1696 tot 1698. Zijn vuurtoren was de eerste toren ter wereld die volledig blootstond aan de open zee.
De civiel ingenieur, John Smeaton, herbouwde de vuurtoren van 1756-59; zijn toren betekende een grote stap voorwaarts in het ontwerp van vuurtorens en bleef in gebruik tot 1877. De vorm van zijn vuurtoren was gebaseerd op die van een eik, waarbij hij granietblokken gebruikte. Hij herontdekte en gebruikte “hydraulische kalk”, een vorm van beton die onder water verhardt en die door de Romeinen werd gebruikt, en ontwikkelde een techniek om de granieten blokken met elkaar te verbinden door middel van zwaluwstaartverbindingen en marmeren deuvels. De zwaluwstaartverbinding diende om de stabiliteit van de constructie te verbeteren, hoewel Smeaton ook de dikte van de toren naar de top toe moest laten afnemen, waarvoor hij de toren op een lichte helling naar binnen boog. Dit profiel had als bijkomend voordeel dat een deel van de energie van de golven bij de botsing met de muren kon worden afgevoerd. Zijn vuurtoren was het prototype voor de moderne vuurtoren en beïnvloedde alle latere ingenieurs.
Een van deze invloeden was Robert Stevenson, zelf een sleutelfiguur in de ontwikkeling van vuurtorenontwerp en -bouw. Zijn grootste prestatie was de bouw van de Bell Rock vuurtoren in 1810, een van de indrukwekkendste staaltjes van techniek van die tijd. Dit bouwwerk was gebaseerd op Smeatons ontwerp, maar met een aantal verbeterde kenmerken, zoals de integratie van roterende lichten, afwisselend rood en wit. Stevenson werkte bijna vijftig jaar voor de Noordelijke Vuurtorenraad. In die periode ontwierp en overzag hij de bouw en latere verbetering van talrijke vuurtorens. Hij innoveerde in de keuze van lichtbronnen, bevestigingen, reflectorontwerp, het gebruik van Fresnel-lenzen, en in rotatie- en sluitingsystemen waardoor vuurtorens een eigen signatuur kregen waardoor ze door zeelieden konden worden geïdentificeerd. Hij vond ook de beweegbare fok uit en de balanskraan als noodzakelijk onderdeel voor de vuurtorenbouw.
Alexander Mitchell ontwierp de eerste vuurtoren met schroefpalen – zijn vuurtoren werd gebouwd op palen die in de zanderige of modderige zeebodem werden geschroefd. De bouw van zijn ontwerp begon in 1838 bij de monding van de Theems en stond bekend als de vuurtoren van Maplin Sands, en brandde voor het eerst in 1841. Hoewel de bouw ervan later begon, werd het Wyre Light in Fleetwood, Lancashire, als eerste ontstoken (in 1840).
Verbetering van de verlichtingEdit
Tot 1782 was de bron van verlichting over het algemeen houtstapels of brandende kolen. De Argand-lamp, in 1782 uitgevonden door de Zwitserse wetenschapper Aimé Argand, bracht een revolutie teweeg in de verlichting van vuurtorens met zijn constante rookloze vlam. De eerste modellen maakten gebruik van geslepen glas dat soms rond de pit werd gekleurd. Latere modellen gebruikten een mantel van thoriumdioxide die boven de vlam hing, waardoor een helder, constant licht ontstond. De Argand-lamp gebruikte walvisolie, koolzaad, olijfolie of andere plantaardige olie als brandstof, die door middel van zwaartekracht werd toegevoerd uit een reservoir dat boven de brander was gemonteerd. De lamp werd voor het eerst geproduceerd door Matthew Boulton, in samenwerking met Argand, in 1784, en werd de standaard voor vuurtorens gedurende meer dan een eeuw.
De vuurtoren van South Foreland was de eerste toren die met succes een elektrisch licht gebruikte in 1875. De kooldraadlampen van de vuurtoren werden aangedreven door een door stoom aangedreven magneto. John Richardson Wigham was de eerste die een systeem ontwikkelde voor gasverlichting van vuurtorens. Zijn verbeterde gas-‘crocus’-brander in de Baily Lighthouse bij Dublin was 13 keer krachtiger dan het meest briljante licht dat toen bekend was.
De verdampte oliebrander werd in 1901 uitgevonden door Arthur Kitson, en verbeterd door David Hood in Trinity House. De brandstof werd onder hoge druk verdampt en verbrand om de mantel te verwarmen, waardoor een lichtopbrengst werd verkregen die meer dan zes maal zo groot was als die van traditionele olielampen. Het gebruik van gas als lichtbron werd algemeen beschikbaar met de uitvinding van het Dalén-licht door de Zweedse ingenieur Gustaf Dalén. Hij gebruikte Agamassan (Aga), een substraat, om het gas te absorberen, waardoor het gas veilig kon worden opgeslagen, en dus gebruikt. Dalén vond ook de “zonneklep” uit, die het licht automatisch regelde en het overdag uitschakelde. De technologie was de belangrijkste lichtbron in vuurtorens van de jaren 1900 tot de jaren 1960, toen elektrische verlichting dominant was geworden.
Optische systemenEdit
Met de ontwikkeling van de gestage verlichting van de Argand-lamp, werd de toepassing van optische lenzen om de lichtintensiteit te verhogen en te focussen een praktische mogelijkheid. William Hutchinson ontwikkelde in 1763 het eerste praktische optische systeem, dat bekend staat als een catoptrisch systeem. Dit rudimentaire systeem collimeerde het uitgezonden licht tot een geconcentreerde lichtbundel, waardoor de zichtbaarheid van het licht aanzienlijk werd vergroot. De mogelijkheid om het licht te concentreren leidde tot de eerste roterende vuurtorenstralen, waarbij het licht voor de zeelieden verscheen als een reeks intermitterende flitsen. Het werd ook mogelijk om complexe signalen over te brengen met behulp van de lichtflitsen.
De Franse natuurkundige en ingenieur Augustin-Jean Fresnel ontwikkelde de meerdelige Fresnel-lens voor gebruik in vuurtorens. Zijn ontwerp maakte de constructie mogelijk van lenzen met een grote opening en een korte brandpuntsafstand, zonder de massa en het volume van materiaal dat nodig zou zijn voor een lens van conventioneel ontwerp. Een Fresnel-lens kan veel dunner worden gemaakt dan een vergelijkbare conventionele lens, in sommige gevallen in de vorm van een vlakke plaat. Een Fresnel-lens kan ook meer schuin licht van een lichtbron opvangen, waardoor het licht van een daarmee uitgeruste vuurtoren over grotere afstanden zichtbaar is.
De eerste Fresnel-lens werd in 1823 gebruikt in de vuurtoren van Cordouan aan de monding van de Gironde; het licht ervan was van meer dan 20 mijl (32 km) ver te zien. Fresnels uitvinding vergrootte de lichtsterkte van de vuurtorenlamp met een factor vier en zijn systeem wordt nog steeds veel gebruikt.
Moderne vuurtorensEdit
De komst van de elektrificatie en automatische lampenwisselaars begon de vuurtorenwachters overbodig te maken. Jarenlang hadden vuurtorens nog vuurtorenwachters, deels omdat vuurtorenwachters zo nodig als reddingsdienst konden dienen. Verbeteringen in de navigatie en veiligheid op zee, zoals satellietnavigatiesystemen zoals GPS, leidden ertoe dat niet-geautomatiseerde vuurtorens over de hele wereld geleidelijk werden afgeschaft. In Canada is deze trend gestopt en zijn er nog 50 bemande lichtstations, waarvan 27 alleen al aan de westkust.
Overgebleven moderne vuurtorens worden meestal verlicht door een enkel stationair zwaailicht dat wordt gevoed door batterijen die op zonne-energie werken, gemonteerd op een stalen skelettoren. Waar het benodigde vermogen te groot is voor zonne-energie, wordt gebruik gemaakt van cyclisch opladen door een dieselgenerator: om brandstof te besparen en de perioden tussen onderhoudsbeurten te verlengen wordt het licht door batterijen gevoed, waarbij de generator alleen in gebruik wordt genomen wanneer de batterij moet worden opgeladen.
Bekende vuurtorenbouwers
John Smeaton is vooral bekend omdat hij de derde en beroemdste vuurtoren van Eddystone ontwierp, maar sommige bouwers zijn bekend om hun werk bij de bouw van meerdere vuurtorens. De familie Stevenson (Robert, Alan, David, Thomas, David Alan, en Charles) maakte van vuurtorenbouw een beroep van drie generaties in Schotland. De Ier Alexander Mitchell bedacht en bouwde een aantal schroefvuurtorens ondanks zijn blindheid. De Engelsman James Douglass werd geridderd voor zijn werk aan de vierde Eddystone-vuurtoren.
Luitenant George Meade van het US Army Corps of Engineers bouwde talrijke vuurtorens langs de Atlantische kust en de kust van de Golf voordat hij grotere bekendheid verwierf als de winnende generaal in de Slag om Gettysburg. Kolonel Orlando M. Poe, ingenieur van generaal William Tecumseh Sherman tijdens het beleg van Atlanta, ontwierp en bouwde enkele van de meest exotische vuurtorens op de moeilijkste locaties aan de Grote Meren van de V.S..
De Franse koopvaardijofficier Marius Michel Pasha bouwde in een periode van twintig jaar na de Krimoorlog (1853-1856) bijna honderd vuurtorens langs de kusten van het Ottomaanse Rijk.