HÄLLGRUND EN FYRANLÄGGNING ENLIGT DELVIS NYA PRINCIPER

Av Byrådirektör Bengt Holm, Kgl. Sjöfartsstyrelsen 
1956
 

I föregående artikel har en redogörelse givits för de moderna byggnadsmetoder för uppförande av fyrtorn direkt på havsbottnen, varigenom en sedan långliga tider närd önskan om fasta fyrar som ersättning för fyrskepp kunnat realiseras. De bottenfasta fyrarna komma givetvis i fråga icke enbart då det gäller ersättning av fyrskepp; tack vare att kostnaden för fyrar av detta slag blir relativt måttlig, kunna värdefulla fyr- och mistsignalanläggningar nu uppföras i sådana farvatten, där man tidigare blott haft lys- och ljudbojar som yttre angöringspunkter .
För fyringenjören är idealet nått, när en fyranläggning »sköter sig själv». Tyvärr torde detta mål ligga ganska avlägset - åtminstone om man kräver anläggningar med mera avancerade prestationer. Med de enkla gasfyrarna med öppen låga har AGA lyckats uppnå en driftsäkerhet, som knappast lämnar något övrigt att önska. Elektriciteten kan dock icke längre undvaras för fyrar, där hög ljusstyrka är nödvändig. Man får då välja mellan följande tre alternativ: kabelförbindelse till fyren, ackumulatorbatteri för regelbundet utbyte i fyren, eget kraftmaskineri i fyren. Det första alternativet är välbeprövat och här avgjorda fördelar i de fall ledningsavståndet icke blir för stort och bottenbeskaffenheten är lämplig för kabelförläggning. Det andra alternativet med utbytesbatterier har sin givna begränsning och kan i varje fall inte komma i fråga för mera avlägsna fyrar, då man har behov av hög effekt för fyrljus och mistsignalering. Det tredje alternativet har - i varje fall i Norden - hitintills icke 
kommit  till användning för obemannade fyrar förrän i bör- jan av 1950-talet men synes nu komma att tillämpas i större omfattning.
Vid den obemannade fyren Hällgrund, som avhandlats i föregående artikel, sker elkraftförsörjningen uteslutande med i fyren inrymda dieselmotordrivna genera- toraggregat, som manövreras och kontrolleras helt med radio. Radiomanövrering har med gott resultat använts tidigare i Sverige, nämligen sedan 1947, då fyren Utgrunden färdigställdes och försågs med utrustning, huvudsakligen tillverkad av AGA.
Manövrering och tillsyn a v fyren Hällgrund ombesörjes av personalen vid en lotsplats, belägen på en liten ö närmare fastlandet, ca 3,5 sjömil från fyren. Icke heller lotsplatsen är elektrifierad genom anslutning till kraftnät, utan även här alst- ras elkraften lokalt med dieselmotorer eller, då vindstyrkan är tillräcklig, med ett vindelverk.

Utrustning i fyren

Sammanfattningsvis finnes i fyren följande utrustning:
Elkraftanläggning, omfattande två 33 hk dieselgeneratoraggregat för 230/130 V trefas växelström samt start-, instrument- och kontrollutrustning för de båda aggregaten. till varje generator är en likriktare ansluten för batteriladdning.
Ackumulatorbatteri av alkalisk typ, 12 V, 1000 Ah, för start av dieselmotorerna samt för matning av radioutrustning och reläapparatur .
Mistsignalanläggning , bestående av en 4 enheters elektromagnetisk membran- sändare med tonfrekvensen 300 p/s. 
Fyrljusapparatur, bestående av dels en huvudfyr med 500 mm:s trumlins och växlare för antingen 35 liters dalénbrännare eller 500 W elektrisk glödlampa, dels en mindre, i sektorer skärmad bifyr med 300 mm:s trumlins och öppen acetylen- gaslåga.
Radio- och fjärrkontrollapparatur, innefattande bl. a, följande dubblerade enheter: ultrakortvågsradioutrustning (sändare och mottagare) , frekvensselektiva man- överreläer med förstärkarsteg och hjälpreläer, reläer för indikering av vissa till- stånd i fyren, tidkopplingsorgan för in- och urkoppling av mottagare och sändare (bl. a. för kontroll av radioförbindelsen mellan fyren och manöverplatsen) .

Elkraftanläggningen

Eftersom fyren Hällgrund är självförsörjande i fråga om elkraften, är det en nöd- vändig förutsättning, att elkraftanläggningen är synnerligen driftsäker. Utvecklingen av den moderna dieselmotorn, jämsides med en högt driven teknik beträffande automatisk start- och kontrollutrustning har möjliggjort denna till synes djärva driftform. Det är uppenbart, att den elektriska energien alstrad på detta sätt blir dyrare än om kraften kunde erhållas från allmänt kraftnät. Det har därför ansetts lämpligt, att elkraftalstringen i fyren begränsas till att äga rum under ogynnsamma siktförhållanden, då man har verkligt behov av hög ljusstyrka och därtill mistsignalering. Under övriga förhållanden, d. v. s. övervägande delen av tiden, användes gas för såväl huvudfyr som bifyr.
Vilket som helst av de båda elverken kan sättas i gång och stoppas genom man- övrer från lotsplatsen; elverken kunna dock icke vara i gång samtidigt. Start kan också ske helt automatiskt, för den händelse spänningen på ackumulatorbatteriet sjunker till alltför lågt värde.
Dieselmotorerna (fabrikat Bolinder-Munktell) ha utrustats med extra stora smörj- oljebehållare för att utan risk kunna köras under så långa perioder som 800 á 1000 timmar. Kylanordningarna äro också speciella såtillvida, att särskilda värme- växlare anordnats nedsänkta i den vattenbassäng, som finns nederst i fyren och som står i förbindelse med havsvattnet genom ett antal horisontella kanaler.
För att tillgodose motorernas behov av förbränningsluft och för att bortföra deras strålningsvärme finnes en fläkt, som blåser in friskluft i maskinrummet under den tid motorerna äro i gång. Överskottsluften strömmar ut genom en särskild trumma tillsammans med ventilationsluft från den våning, där ackumulatorbatterierna och de två laddningslikriktarna äro placerade. En särskild, mindre evakueringsfläkt bidrar till att ge likriktarna den erforderliga kylningen och säkerställer utsugningen av gaserna från batteriet.
De båda likriktarna - en för vardera generatorn - äro av selentyp med strömbe- gränsning och automatisk omställning till hålladdning vid fulladdat batteri. Maximala laddningsströmstyrkan är ca 150 A vid 14 V.

Fyr- och mistsignalutrustningen

Som tidigare nämnts användes i fyren vid klar väderlek endast gasljus, nämligen dalénljus i huvudfyren och öppen acetylengaslåga i bifyren. Huvudfyren har en 

lampväxlare av ny konstruktion. Den är uppbyggd i två vertikalt rörliga »våningar», den ena för dalénljus med 35 liters brännare och automatiskglöd- nätsbytare för 8 glödnät, den andra för en elektrisk lampa om 500 W, 130 V. Växlingen mellan dalénljus och elektriskt ljus sker genom en vertikalrörelse, som åstadkommes på elektrohydraulisk väg. Huvudfyrens ljusstyrka är 4200 cd vid dalénljus och 18000 cd vid elektriskt ljus. Bifyren är endast utrustad med en 15 liters brännare. Ljusstyrkan är 55 cd för rött och ca 30 cd för grönt ljus. Mistsignalanläggningen består av en 4 enheters riktad elektromagnetisk membransändare, statiska frekvenstransformatorer, avstämningsorgan och instrumentering samt karaktärgivare. Hela anläggningen är i elektriskt avseende delad i två hälfter, vilka manövreras var för sig; endast karaktärgivaren är gemensam. Denna del av anläggningen är emellertid även den dubblerad på så sätt, att en karaktärgivare är ansluten till vardera generatorn. Tonfrekvensen är 300 p/s. I.judsändaren matas således med 150 p/s, d. v. s. tredubbla generatorfrekvensen. Den till ljudsändaren inmatade effekten är totalt ca 4,5 kW.

Manöver- och kontrollapparatur

Den radioutrustning som användes för fjärrkontroll av fyren Hällgrund, är ultrakortvågsapparatur av standardtyp för fartyg. Sändning och mottagning sker på en och samma frekvens i bandet 156-174 Mc/s. Antennerna såväl vid manöverplatsen som på fyren äro utförda för vertikal polarisation och äro försedda med vertikala vinkelreflektorer. I fyren är antennen delvis inbyggd i tornkroppen, varvid ett cylindriskt segment av plastglas skyddar själva dipolantennen och reflektorns inre delar mot isbeläggning o. d.
För manövrering av de båda elverken och mistsignalanläggningen användes ett system, som baseras på frekvensseparation. Varje manöver- totalt sex- motsvaras av en låg frekvens inom området 8-14 p I s, som i sin tur modulerar en för manöverkanalerna gemensam 400 p/s ton. För separationen användas elektrodynamiska filter eller s. k. frekvensreläer av en ny, av AGA utvecklad konstruktion. Den rörliga delen av ett sådant filter består i princip av en kring en vertikalaxel i ett magnetfält vridbar strömslinga, vilken utgör kopplingslänk mellan primär- och sekundärkretsarna. Till sekundärkretsen kan endast transformeras signaler av den frekvens, vartill den rörliga slingan är avstämd och som sålunda bringar slingan att oscillera. Avstämningen såväl som dämpningen injusteras med hjälp av förskjutbara permanentmagneter. Den spänning, som vid slingans oscillation induceras i sekundärkretsen, matas in på ena styrgallret hos en dubbeltriod. Efter förstärkning i första trioddelen likriktas signalen i den 


 


Fig. 3. Manöver- och kontrollapparatur vid manöverplatsen (lotsplatsen).

andra trioddelen, varvid anodströmmen strypes vid inkommande signal. I anod- kretsen till vart och ett av de sex rören - ett för varje frekvensrelä - finnes ett relä, vilket i sin tur påverkar det organ, som skall manövreras. För indikering av till- ståndet hos de olika anläggningsdelarna i fyren användes ett impulskodsystem. Vid den kontroll av radioförbindelsen mellan manöverplatsen och fyren, som automatiskt sker var 20:e minut på initiativ från manöverplatsen, utgöres svarssig- nalen från fyren av två impulser, såvida tillståndet i fyren är normalt. Impulserna äro båda korta, om fyrens ordinarie radio- och signalreläutrustning är i funktion samt fyrens elverk nr 1 (egentligen dess startutrustning) är inkopplat för att mot- taga startorder. Om reservradioutrustningen i fyren trätt i funktion - vilket t. ex. skall ha skett om den normala kontrollsignalen icke mottagits där inom rätt tid - blir den första av de båda svarsimpulserna lång. Om elverk nr 2 är inkopplat - vilket i så fall skett genom särskild manöver - blir den andra av svarsimpulserna lång. Av de båda normala svarsimpulserna ger sålunda den första besked om vilken av de två radioutrustningarna som är i funktion; den andra impulsen ger besked om vilket elverk som är redo för startorder eller är i drift.
Om fel av något slag skulle uppstå i fyren, ökas antalet svarsimpulser vid förbindelsekontrollen till sex, varav de fyra sista ge besked om arten av felet eller felen. Särskiljningen sker även i detta fall genom impulsernas längd. Långa impulser anger onormalt tillstånd, korta impulser normalt tillstånd.
På manöverplatsen omsättas svarsimpulserna via en reläväljare till optiska signaler med indikeringslampor för de olika slagen av fel. Vid varje felindikering, d. v. s. så snart sex svarsimpulser mottagas i stället för två normalt, ringer dessutom en larmklocka. Förutom den kontroll över fyranläggningen, som man får genom svarsimpulssystemet, har man en viktig kontroll genom direkt överföring av de ljud, som uppfångas av mikrofoner på olika ställen i fyren. På detta sätt kontrol- leras mistsignalerna, och man hör dessutom, om dieselmotorn arbetar eller om något av larmsignalorganen ljuder. Vidare har denna radioöverföring möjliggjort kontroll av förloppet vid laddning av batterierna. Detta sker på så sätt, att laddningsströmmen från likriktaren passerar en amperetimmätare, som försetts med en kontaktanordning, så att mätarens roterande skiva under varje varv åstad- kommer en knäpp i utsändningen. Ju tätare dessa knäppar höras vid manöverplatsen, desto högre är laddningsströmstyrkan. Då inga knäppar längre höras, är batteriet fulladdat. Som förut nämnts sker kontroll av radioförbindelsen var 20:e minut, varvid svaret från fyren samtidigt ger besked om tillståndet där.

Manövrering kan emellertid ske var 10:de minut. Anledningen till att manövreringen icke kan ske när som helst utan endast under bestämda minuter är, att radioutrustningen i fyren förbrukar alltför hög effekt för att kunna vara inkopplad ständigt. Det har därför ansetts nödvändigt att låta inkoppling av mottagare och sändare ombesörjas av tidkopplingsorgan. Styrningen sker med hjälp av en kontaktkronometer på manöverplatsen. Kronometern ger en impuls varje minut till ett stegmatat programverk, som sålunda bestämmer sändning och mottagning för manöverstationen. I fyren synkroniseras ett programverk i och med mottagning av kontrollsignalen var 20:de minut.

Manöver- och kontrollfunktioner

Följande manövrer kunna utföras:

1. Nautofon 1 Till 
2. Nautofon 2 Till 
3. Start av elverk 
4. Stopp av elverk (samtidigt Nautofon 1 och 2 Från)
5. Reserv

Var och en av dessa fem manövrer har sin egen lågfrekvens, som modulerar den 400-periodiga manöversignalen. Dessutom har förbindelsekontrollen sin egen lågfrekvens, också den inom området 8-14 p/s.
Manöver nr 5, betecknad Reserv, användes endast tillfälligt, t. ex. om man vill 

släcka fyrljuset helt genom att stänga av gastillförseln, när sjöfarten upphört för vintern och man på grund av havsisen inte kan komma ut till fyren.Val av elverk - nr 1 eller nr 2 - sker i samband med tillkopplingsmanöver för nautofonanläggningen. Om nautofon 1 till- kopplas före nautofon 2, innebär detta att elverk 1 inkopplas för att mottaga startorder. Om nautofon 2 tillkopplas först, blir elverk 2 inkopplat. Om startmanöver utföres utan att någon nautofon först tillkopplats, t. ex. för batteriladdning, startas det aggregat som senast varit i drift.
Följande indikeringar erhållas med signallampor på manöverplatsen:
Radioutrustning:  1    eller    2
Elverk:               1    eller     2
Radioförbindelse:Normalt eller Avbrott
Funktionsfel: Elverk 1          Elverk 2
                   Onormal           Onormal
                   Temperatur       Spänning

Vid indikering för förbindelsefel eller funktionsfel av något slag erhålles larmsignal med ringklocka såväl i fyren som på manöverplatsen.

Nödmanövrering

Trots att radio- och manöverutrustningen på manöverplatsen och i fyren är dubblerad, kan det inträffa, att någon länk i förbindelsekedjan - totalt räknat från manöverströmställarna fram till fyrens olika anläggningsdelar och därifrån åter till manöverplatsens kontrolltablå - kan bli avbruten. Tidkopplingsorganen, som äro så viktiga för manöversystemets funktion, kunna svårligen dubbleras med auto- matisk omkoppling.
För att man även i händelse av ett sådant avbrott i förbindelsen, som icke beror på fel i radioutrustningen utan i synkronismen, skall ha möjlighet till kontakt med fyren, har man infört ett förenklat nödmanöversystem, som träder i funktion vid totalt förbindelsefel, d. v. s. när kontrollsignalerna icke mottagas i fyren, trots att växling av radioutrustning har ägt rum.
I ett sådant fall startar automatiskt det elverk som senast varit i gång, och mistsig- nalanläggningen träder i funktion. Ett synkronmotordrivet programverk övertar nu inkoppling av sändare och mottagare växelvis i fyren. Dessutom skiftas fyrens båda radioutrustningar var tredje timme. Man har således möjlighet att utföra manövrering och genom avlyssning kontrollera, att manövern blivit verkställd, trots att synkroniseringen mellan manöverplatsen och fyren är satt ur spel. Om man stoppar maskineriet genom sådan nödmanövrering, står mottagaren i fyren inkopplad ständigt ända tills startmanöver ånyo sker. Strömförbrukningen blir av denna anledning högre än normalt. Batteriet är dock tillräckligt stort för åtmin- stone tre dygn; efter denna tid startas maskineriet automatisktigen.

Erfarenheter och framtidsplaner

Fyren Hällgrund togs i drift med sin kompletta utrustning hösten 1953. Anläggningen har under den tid den varit i bruk varit till synnerligen god hjälp för sjöfarten och har rönt stor uppskattning.
Det är uppenbart, att en anläggning av detta slag med så omfattande teknisk utrustning av komplicerat slag icke kan förväntas vara helt utan »barnsjuk- domar». Tack vare den genomgående dubbleringen samt metoden med automa- tisk igångsättning vid fel i radioförbindelsen har antalet verkliga driftavbrott varit få, och de ha varje gång varit kortvariga. 

Den norrländska vintern har visat sig innebära vissa påfrestningar för fyrens säkra funktion. Nedisning av fyrtornet kan efter svåra vinterstormar nära nog omöjliggöra tillträde till fyren för normala tillsynsarbeten. För övrigt är det på grund av havsis under långa perioder omöjligt att komma ut till fyren på annat sätt än med helikop- ter. Detta sätt har hittills behövt användas endast en gång, då den fotogeneldade centralvärmeanläggningen i fyren hade råkat i olag och temperaturen därför blev alltför låg för att dieselmotorerna skulle arbeta normalt. Trots speciella elektriska värmeelement i nautofonens ljudöppningar kan det vara svårt att hindra, att öpp- ningarna helt eller delvis täppas igen av is. Detta problem synes dock vara på väg att lösas på ett tillfredställande sätt.
Inom det svenska fyrväsendet är man optimistiskt inställd till självförsörjande fyrar av typen Hällgrund. Under nästa år skall en fyr av i huvudsak samma typ vara fär- digställd, och ytterligare en sådan anläggning är planerad. Driftskostnaderna ha visat sig tåla en jämförelse med motsvarande kostnader för en fyr med kabelan- slutning.
De avvikelser i förhållande till fyren Hällgrund, som komma att ske beträffande den nu närmast förestående fyranläggningen Kungsgrund äro icke stora. En betydelsefull förbättring är dock, att radioutrustningen skall utföras med en synner- ligen strömsnål mottagare, som i fyren skall matas direkt från ackumulatorbatteriet (24 V) utan omformare. Detta medför, att metoden med relativt korta och perio- diskt upprepade inkopplingar i strömbesparande syfte för sändare och mottagare kunnat frångås. I stället skola mottagarna såväl i fyren som på manöverplatsen stå inkopplade så gott som kontinuerligt, beredda att ta emot manöverimpulser resp. felindikeringssignaler .
Det torde för övrigt icke dröja länge, förrän ett mera allmänt allvändande av tran- sistorer i stället för elektronrör kommer att medföra betydande fördelar, som må hända omdanar hela fjärrkontrolltekniken mot större enkelhet och driftsäkerhet. Det finns alltså anledning till optimism, även om man inte skådar så långt som till atomkraftens användning för fyrar .
 
 
Tillbaka/Back
Home