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希望之光——灯塔发展史小述

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发表于 2018-4-10 14:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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 希望之光——灯塔发展史小述
灯塔是高塔形建筑物,在塔项装设灯光设备,位置应显要,并注意其应该有特定的建筑造型,易于船舶分辨,同时成为港口最高点之一。由于地球表面为曲面,故塔身须有充分的高度,使灯光能为远距离的航船所察见,一般视距为15-25海里;但灯光也不宜过高,以免受到高处云雾的遮蔽。根据灯塔大小和所在地点的特点灯塔可以有人看守,也可以无人看守,重要灯塔应该有人看守。
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建造历程
虽然早在公元前人类就已经开始构建灯塔,但当时的灯塔技术上还非常落后。由于施工手段的限制,彼时人们还无法离岸的远洋水域建筑灯塔,所谓的灯塔一般都构筑在海岸边或者离岸边不远的岛屿上,著名的世界七大奇观亚历山大灯塔(也有称法罗斯灯塔)即坐落在埃及亚历山大港附近的法罗斯岛上,它的形制也非常简单,就是一座115-150米高的方塔,在白天,它使用一面金属镜反射阳光,夜晚就在金属镜前点燃火盆(燃料是植物油脂),方便船只在规避海岸并找到港口的位置。
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此后的近两千年里,灯塔的运作方式一直没有发生太大的变化,但人类对海洋的开发和利用却愈发深入与频繁,踞守在岸边的灯塔并不能为深海航行的船只提供保障,油脂和木柴的微弱火光也无法投射的更远,许多船只在远离海岸的暗礁失事,也有许多船只在恶劣的天气下苦苦寻觅港口,这都对灯塔的技术升级提出了迫切的需求。
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传统的灯塔构筑在岸边,仅能在船只靠岸时发挥有限的作用。在英吉利海峡西侧的普利茅茨港外海22KM处有一个小礁盘,激流在此冲刷后往往形成大小不一的涡旋,故而得名涡石礁,几百年的时间里,这个小礁盘吞噬了数不尽的船只,为了指引过往船只躲避,英国人决心在此建立人类史上第一个真正意义上的离岸灯塔。
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1698年,第一座纯木质结构的涡石灯塔开始兴建,结果仅仅在5年后就被巨大的海浪冲垮,1708年又开始以木质和钢材修建第二座涡石灯塔,1755年又毁于火灾,1759约翰.史密斯主持开始修建第三座涡石灯塔,为了抵御巨浪,首次使用石头+混凝土为材质,又采用了类似广州小蛮腰塔的外部造型来减缓海浪冲击,这就是建筑史上非常著名的斯米顿灯塔。
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由于涡石礁被海浪冲刷的不太牢靠,第三座涡石灯塔后来也被拆除(左侧只剩半截那个就是),1879年又修建了第四座涡石灯塔并一直使用至今。
以后,阿拉伯人、印度人和中国人也都学会了这种用以保障海上行船安全的方法,在各自的周边海岸建造了灯塔。中国第一座灯塔是民间集资建于福建惠安县的崇武灯塔(1387年)。明代永乐十年(1412年),官府在长江口浏河口东南沙滩上筑起一座“方百丈、高三十余丈的土墩,其上昼则举烟,夜则明火”,指引船舶进出长江口。这是中国由官府出资建设航标的先例。

灯塔的光源

在旧式灯塔里,为了保存能源和集中光源:将发出光线以水平方向射出。塔顶光线水平不变,于塔顶设旋转装置,确保周围每个方向都能看见光芒。
非常古老的灯塔中,以煤油灯作光源,也有用动植物油脂(西方世界捕猎了大量的鲸熬制鲸油用来照明),由灯塔负责人手动操作发条装置转动集中光线的透镜系统。透镜系统常浮在水银中防止摩擦。
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19世纪后半叶,人们发现了乙炔这种气体可以发出极为白亮的光,不过乙炔却有一个致命的缺陷,那就是容器稍微磕碰一下就极易爆炸,这个时候,对现代灯塔影响最为深远的一个人——瑞典发明家尼尔斯·古斯塔夫·达伦 登上历史舞台了,他先是把乙炔溶解在丙酮里,然后高压灌注到一种内部呈微孔状结构的特殊储气罐里,一举解决了这个问题;他又发明了一种快速开合的阀门,可以让储气罐每隔几秒释放一次乙炔,让火焰人为的发生“频闪”(即能引起注意,又可以大幅度降低气体消耗);最为重要的发明是日光开关,在没有传感器的那个年代,达伦巧妙地利用了热胀冷缩的原理,安装在真空玻璃管、被漆成黑色的金属棒在被阳光照射后膨胀,挤压杠杆关闭气体开关,在夜晚或阴雨天金属棒收缩,杠杆随即打开气体开关并自动点火(真空玻璃管有效的排除了气温对热胀冷缩的影响)。
有了达伦的这三个发明,远洋灯塔就完全不需要工人常驻值守,原来巨量的燃料消耗也急剧下跌了97%!灯塔可以建的更小(不需要建工人住所和配套设施),维护成本可以降得更低(不需要频繁补充燃料,不需要支付工人工资):1907年,瑞典的一个远洋灯塔的建造成本从20万克朗下降到了9000克朗,一年的维修费用从2万5千克朗下降到了60克朗。
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要增强亮度及投送距离,则需要非常大的透镜,可能连灯塔也承受不了重量。菲涅尔透镜(Fresnel lens)因而应运而生,它的设计使透镜的重量和容量大大缩小而焦距距离不变。一些灯塔,如在纽芬兰的怀斯角灯塔(Cape Race)、夏威夷的马卡佩灯塔(Makapu'u Point),使用另一种由保斯公司(Chance Brothers)特别开发的佳帕哈迪宏透镜(hyperradiant Fresnel lens)。
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现代自动化的灯塔里,转动的透镜由全方向的系统散发非常明亮的光线(不再是空间大才能收集更多光线)。
在诸多设计和观察灯塔中,人们宁可看到连续不断但微弱的光,于是在微弱的光之后只短时间间隔放强光。这些瞬时明亮灯塔被安排成为发放间隔光线的特殊灯塔。例如,荷兰的Scheveningen灯塔,2.5式7.5秒间转换光线强弱。
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在此后的一百多年里,灯塔的光源又发生了几次变化,比如用了电弧光灯,以及用更敏锐的传感器替代了达伦的日光开关,还有的灯塔利用控制开关控制自己灯光的频闪频率,创造出属于自己灯塔的独特“指纹”,这样在有多个灯塔海域,船只可以通过特定的频率辨认出自己看到的是哪座灯塔。当然了,虽然灯塔技术以及日趋完善和成熟,但新的导航技术也在发展,比如GPS,AIS和雷达之类的,灯塔发挥的作用越来越有限,有些老灯塔逐步被废弃,现在新建的灯塔也越来越少了。

目前大连最有名的灯塔有哪些呢?

1、大连港灯塔
一红一白两座灯塔,是大连港最早的灯塔,红色“南灯塔”建成于1912年,白色“北灯塔”建成于1913年。灯塔为花岗岩石结构,距水面2.1米,光距12海里,为夜间船舶进出港引航。
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2、圆岛灯塔
圆岛是一个孤岛,位于大连港东南方向28海里,面积0.032平方公里,只有四五个标准足球场的面积。圆岛灯塔始建于1925年,塔身为白色圆柱形钢筋混凝土结构,塔高20米,灯高66米,灯光射程20海里。圆岛虽小,作用却大,岛上的灯塔为进出大连港的船舶提供助航服务。尤其是进港的船舶,看到圆岛灯塔,就感觉回到了大地母亲的怀抱。

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3、老铁山灯塔
老铁山灯塔位于辽宁省大连市旅顺口南端,三面环海。灯塔前沿南北方向的海面恰好是黄海和渤海的分界线。该灯塔建于1893年,装备有大型光学透镜,灯光射程达48公里;1977年增设了全球卫星高精度定位系统。老铁山灯塔是国际一流灯塔,它是渤海及旅顺口的重要助航灯塔,是大连市重点文物保护建筑。
灯塔主机为法国1892年制造,1893年英国人组装,是清海关第一个采用水银槽转镜机的灯塔,塔身铁质,呈圆柱形,塔身高14.2米,灯高100米,外径6米,燃煤油白炽气灯,射程25海里,塔身内有盘旋铁梯可登塔顶。
1997年际航标协会评为世界历史灯塔,2003年被辽宁省定为省级文物保护单位,2013年入选第七批全国重点文物保护单位。2013年7月,第十二届全国运动会圣火在老铁山灯塔下成功采集。
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4、大三山岛灯塔
1903年,俄国统治大连时期,在中山区黄海内部大三山岛南端,设立了大三山岛灯塔。白色石砌圆形塔,塔身高12.5米,灯高81米,闪白光,每15秒一闪光,照距23海里。
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1945年日本投降后,灯塔房屋被日本人破坏,海底电缆被切断,灯塔停止发光。苏军接管后,1947年进行了大修,并恢复发光。后来,又几度更新。大三山岛灯塔还装置有无线电指向标和电雾号,属“三合一”的有人值守灯塔。
5、大王家岛国际灯塔
位于庄河市王家镇大王家岛南端,建于1939年1月1日,塔身白色混凝土,高10.1米,灯高108米,灯光射程25海里,灯质闪白10秒,灯器为两面牛眼式500毫米透镜。由日本光机株式会社于1938年10月制造,初始发光采用煤油汽灯。为驶往丹东及庄河港的船只助航。
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1945年日本投降后撤离灯塔,国民党海关接管。1947年6月,庄河获得第二次解放,国民党撤离大王家岛,将灯塔约20公斤水银及煤气灯气管卸走,灯塔停光。1948年后,灯塔由大连区港务局安东办事处代管,灯塔配有3名灯塔工。1959年大修,并安装直流发电机做电源。
6、遇岩礁灯塔
在大连市正南37公里开阔的北黄海水域,有一座面积不足500平方米,岸线长度小于60米,岛陆高出高潮线仅2~3米的礁石。它是周边海域的唯一岛屿,也是进出渤海和往返于大连至烟台、天津之间船舶的必经之路,海图上名为“遇岩礁”。
在遇岩礁上有一座灯塔,白色圆柱形混凝土结构,塔高15.8米,射程14海里。这是进出渤海和往返于大连港至烟台港、天津港之间船舶的定位转向标志。
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7、黄白嘴灯塔
黄白嘴灯塔坐落在大连风景名胜区海之韵公园旁边。在“十八盘”上面的怪坡附近,有一条林间小道,直接通往海岸边的灯塔。黄白嘴灯塔建造于1925年。1987年,黄白嘴灯塔重建,提高了灯塔设备及其技术含量和管理水平。
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以上内容及图片整理自网络

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