KURSRADIOFYRAR FÖR SJÖFARTEN
Av civilingenjör F. Fransson
1956
För angörande av hamnar eller för navigering i trånga farleder i tjocka äro kurs- radiofyrar eller s. k. riktade radiofyrar av största betydelse.
En rundstrålande radiofyr och pejlapparat ombord kan ej användas för detta ändamål, och krysspejling på två dylika radiofyrar ger ofta en otillräcklig säkerhet på grund av avdrift genom vind eller ström och är i de flesta fall för tidsödande och besvärlig för säker navigering i riskabla vatten. Kursradiofyrarna äro anting- en i kontinuerlig drift eller endast inkopplade vid tjocka, direkt eller, som ofta är fallet, då radiofyren är uppställd på en otillgänglig plats, medelst fjärrmanöver.
Den enklast tänkbara utrustning för mottagningen erfordras, såsom en vanlig radiomottagare och en tråd till en masttopp som antenn.
Kursanvisningen erhålles medelst signaler från högtalaren, hörtelefonen eller eventuellt en visuell indikator. Kursradiofyrar äro till stor nytta för alla fartyg och i synnerhet för fiskebåtar och andra mindre fartyg, där ofta styrning och navigering utföres av en man, och tydliga och direkta kursanvisningar erfordras i varje ögonblick utan kalkylering. 
Princip: Den hittills vanliga kursradiofyren sänder Morsebokstäver såsom E, A eller F etc. på ena sidan av kurslinjen och motsvarande komplementbokstäver T, N eller L etc. på den andra sidan. I och med att man närmar sig kurslinjen, sammansmälta dessa bokstäver till en enda lång signal. Fig. 1 visar ett signaldiagram för Morsebokstäverna A-N.
AGAs kursradiofyrar ha ett antennsystem med två ramantenner i rät vinkel mot varandra. Ena antennen är placerad i kurslinjens riktning och den andra i rät vin- kel mot densamma. Signalerna åstadkommas genom ändring av fasrelationen mellan strömmarna i ramantennerna.
AGAs lcomplement codesystem: Fasändringen göres i ramen, som är vinkelrät mot kursen genom en kapacitiv fasvändare, och strömmen i kursramen hålles konstant. Fasrelationen är antingen 0° eller 180°. Om fasvändaren stannar i fasposition för en tid som motsvarar ett Morsestreck (bokstaven T), sedan ändras till antifas position för en kort tid som motsvarar en Morsepunkt (bokstaven E) och sedan går tillbaka till den första positionen o. s. v. kommer antennfälten att omväxlande adderas och subtraheras på båda sidor om kursen, så att bokstaven T kommer att gradvis framträda på ena sidan och bok-

staven E på andra sidan om kursen. De fält, som åstadkommas av de två antennerna, visas i fig. 2 och det resulterande fältstyrkeförhållandet F 2/F 1 för de 2 fasrelationerna 0°  och 180° visas i fig. 3.
Fältstyrkeförhållandet vid fasvändning i 90° ramen är:

De cirkulära fälten fko och fto uppkomma om osymmetri förefinnes d. v. s. om spänningar till jord på var sida om ramsystemets centrum äro olika. En dylik cirkulär strålning åstadkommer oskärpa och elimineras genom balansering av antennsystemen i förhållande till jord varvid fko och fto = 0.

vid en viss vinkel a = ao är F2/F1= O och
tgao = W. Vid denna vinkel au erhålles rena T på ena sidan och rena E på den andra sidan om kursen d. v. s. ao är vinkeln för 100 % signaler. I kursen förefinnes endast fältet från kursramen och detta fält är ostört av fasändringen i 90°-ramen, om fasändringen sker på sådant sätt, att strömmen i kursramen förblir konstant. För att hålla denna ström konstant måste sändaren belastas lika även under det ögonblick, fasvändaren passerar mittläget d. v. s. när strömmen i 90°-ramen är noll. För den skull är en ballastkrets anordnad på sådant sätt att sändaren är ständigt lika belastad. Fig. 4.



AGAs AGAs kursradiofyr typ NAFU-32 arbetar enligt denna princip. Ett stort antal dylika radiofyrar har upprättats och äro i bruk sedan många år tillbaka.
AGAs förenklade system: Ett nytt och förenklat system har utvecklats, och AGAs kursradiofyrar NAFU-33,  NAFU-34 och NAFU-35 byggas enligt detta nya system. Signalen i kurslinjen är inte en lång sammanhängande ton utan ett antal korta signaler av lika längd och styrka. På ena sidan är 3 på varandra följande signaler svaga och var fjärde stark, och på den andra sidan är 3 på varandra följande signaler starka och den fjärde svag o. s. v. Signalerna visas i signaldiagrammet fig. 5. Andra kombinationer enligt samma system äro användbara t. ex. 2 på varandra följande svaga signaler, som följs av en stark på den ena sidan och motsatsen på den andra sidan, På samma sätt som hos det vanliga systemet fås 100 % signaler vid vinkeln ao, (fig, 2) d. v, s. endast en signal på den ena sidan och endast tre på den andra sidan av kursen. Fasvändningen kan här ut- föras på kurs- eller 90°-ramen och sker under den korta tysta perioden mellan signaler- na, d. v. s. när det inte finns någon ström i någon av antennerna. En enkel fasvändare, bestående av ett relä, som kastar om riktningen på strömmen i ena ramen, är tillräcklig, fig. 6, ingen ballastkrets erfordras eftersom sändaren är lika belastad då signal utgår och fasförhållandet är korrekt, eftersom ramkretsarna äro parallellkopplade och fasvinkeln 0k för kursfältet är lika med fasvinkeln  för 90°-fältet genom att Xk/Rk  för kurssram- kretsen göres = Xt /Rt för 90°-ramen. Medelst en balanseringskondensator kan spän- ningen mellan ramarnas båda poler och jord inställas lika, varvid cirkulära fälten to och fko äro = 0. Fig. 6. Förutom den stora enkelheten i detta system har det en annan fördel i det att upprepade signaler av lika längd äro lättare att urskilja vid störningar än den oav- brutna signalen vid det vanliga systemet.
Frekvensband: AGAs kursradiofyrar äro gjorda för 2 olika frekvensband, nämligen 250-400 kc/s och 1600-1700 kc/s. Reflexer från berg, höga byggnader, kraftledningar, etc. uppkomma lättare vid högre än vid lägre frekvenser, men på grund av det stora antalet radiofyrar inom sjöfarten och flyget, som arbetar på det låga frekvensbandet, kan det oftavara svårt att erhålla en ledig plats för kursradiofyren.
 


 Det höga frekvensbandet är användbart, där det inte finns några märkbara reflexer, som kan förorsaka allvarliga kursändringar eller multipelkurser .
Räckvidd: Den användbara distansen för en kursradiofyr beror på mark- och utbred- ningsförhållanden, mottagaregenskaper och önskad kursbredd. En skarp kurs erhålles på bekostnad av fältstyrkan i eller nära kurslinjen i jämförelse med fyrens maximala fält- styrka (fig. 2). Kursen bör inte vara skarpare än vad som är nödvändigt för säker naviga- tion. Vinkeln för 100% signaler, ao, bestämmes av vinkeln av fritt vatten i kursriktning- en. Om möjligt bör vinkeln ao vara hälften av vinkeln för fritt vatten, varigenom en stor säkerhetsmarginal erhålles (fig. 7) . Om ß är kursbredden eller osäkerhetsvinkeln, definieras kursen som mycket skarp för ß <=0°.5, skarp för ß = 0 ° .5 - 1°, medelskarp för ß=1°-1°.5 och bred för ß>1°.5. Förhållandet mellan vinkeln ao och kursbreddens vinkel ß ar ß=ao/10
Enligt internationella bestämmelser skall en cirkulär radiofyr normalt ha en fältstyrka av 50 uV/m vid räckviddsgränsen. En pejlapparat ombord på ett fartyg skall ha en sådan känslighet, att onoggrannheten ej överstiger +-3° . Signalen skall således vara hörbar vid en avvikelse av 3° åt ena eller andra sidan om nolläget. Den verksamma fältstyrkan är där: 50*tg3° = 2.6 uV/m. Som man kan anse en kursradiofyr och cirkulärupptagande antenn vara omvändningen till en cirkulär radiofyr och pejlapparat, bör fältstyrkan i kurs riktningen vara minst 2.6 uV/m vid räckviddsgränsen. Den maximala fältstyrkan ft hos kursradiofyren bör ej överstiga den nominella fältstyrkan 50 uV/m vid den för fyren avsedda räckvidden. Den största användbara kursskärpan för en given räckvidd är vid dessa förhållanden således:

                               ß=1/10*arctg 2,6/50= 0 ° ,3
Räckvidden för dessa frekvenser och upp till omkring 50 nautiska mil:
~= k *tgao/V¯1+tgao


k är konstanten för fyren och mottagarutrustningen. Vid utbredning över saltvatten, en vanlig mottagarkänslighet på 10 uV, vid standardiserad utgångseffekt och en mottagar- antenn med en höjd av omkring 6 m för högfrekvensbandet och omkring 12 m för låg- frekvensbandet, är konstanten k ~= 240 för dessa typer av kursradiofyrar. Kursskärpan försämras, om mottagaren är utrustad med automatisk volymkontroll. Den automatiska volymkontrollen utjämnar styrkan på signalerna, och kursen kommer därigenom att bli skenbart bredare. Detta är särskilt märkbart nära fyren, där fältstyrkan är hög, men en mottagare med automatisk volymkontroll kan utan större nackdel användas även på nära håll, om kopplingen till antennen minskas, t. ex. genom att en liten kondensator inkopp- las mellan antennen och mottagaren. Systemet med 2 olika kursbredder: I fritt vatten på större avstånd från inloppet till hamnen kan ofta en bredare kurs användas, som ökar fy- rens räckvidd utan att sändarstyrkan behöver ökas. Metoden med 2 olika kursbredder består av en sändning med omväxlande smal och bred kurs. För att känna igen en kurs- radiofyr utsändes vanligtvis 2 Morsebokstäver eller bokstavskombinationer en eller två gånger varje minut. Om dessa bokstäver utsändes med bred kurs på ett sådant sätt, att en bokstav utsändes med fasvändaren i dess första läge och den andra bokstaven med fasvändaren i dess andra läge, så kommer den första bokstaven att bli tydlig på den ena sidan och den andra bokstaven att dominera på den andra sidan. I kursen äro dessa bokstäver lika starka. Om vi anta, att den smala kursen är 0°.5 och att identifierings- bokstäverna utsändas med en kursbredd av 1°,5, kommer fyren att vara användbar inom ett större område än nominella räckvidden på 20 nautiska mil, och förutsatt att fritt vatten förefinnes utanför 20-milsområdet, kan fyren användas upp till omkring 50 mil med en kurs bredd som närmar sig 1 ° ,5. Fig. 8 visar ett exempel på användningen av två olika kursbredder. De två olika kursbredderna äro inte bara användbara för att öka räckvidden; av betydelse är garantin mot osäkerhet när man närmar sig kurslinjen från omkring 90° på stora avstånd, och den höga fältstyrkan på identifieringssignalerna är ibland värdefull i händelse av statiska störningar eller störningar från andra stationer. En navigatör kan på ett stort avstånd få en ungefärlig bäring med hjälp av dessa signaler

Fig 14. 2-vägskurs.

 och sedan steg för steg göra korrektioner, tills han är inne på den skarpa kursen. Avståndsbedömning: Om avståndsbedömning erfordras genom en synkroniserad ljud- signal, lämpar sig det förenklade systemet utmärkt. Ljudsignalen utsändes efter identifie- ringssignalerna, d. v. s. vid början av kurssignalerna. Ljudsignalen kommer då att höras en viss tid efter mottagandet av ett antal kurssignaler. Antalet kurssignaler, som erhålles innan ljudsignalen höres, ger ett mått på avståndet. Eftersom ljudhastigheten i luften för detta ändamål kan anses vara tillräckligt konstant - representerar ett visst antal signaler, vanligtvis 8 eller 10, ett avstånd av I nautisk mil. Radiofyr- och mistsignalerna visas å fig. 9.
Fyrens placering: Innan man installerar en kursradiofyr i synnerhet en för det högre frekvensbandet, är det vanligtvis nödvändigt att utföra prov med en transportabel utrust- ning eller med fyren provisoriskt placerad på den slutgiltiga platsen. Det finns emellertid några enkla fall där svårigheter äro sällsynta. Dessa fall visas i fig. 10 och 11. Fig. 10 visar ett fall, där kurslinjen går 90° eller nära 90° mot kusten, och i fig. 11 går kurslinjen in i mitten av en vik. Fig. 12 och 13 visar fall där kursavböjningar kan tänkas uppstå, d. v. s. där kurslinjen går tätt intill kusten eller lägges osymmetriskt genom en vik. Ibland är kursavböjningarna inte allvarliga, men gör likväl prov oundvikliga.
Höga föremål i fyrens närhet och omkring 90° frän kurslinjen, och som närmar sig en 1/4 väglängd, d. v. s. omkring 250 m för en fyr på det lägre frekvensbandet och omkring 40 m för en på det högre, förorsakar vanligtvis avvikelser på grund av kraftig återut- strålning.
En bred kurs är mindre känslig för reflekterande föremäl än en mycket smal kurs, och felen uppträda först på större avstånd vid en bred än vid en smal kurs. Systemet med 2 olika kursbredder ökar den användbara räckvidden av kursradiofyren, som annars är begränsad på grund av multipelkurser. Om fyren placeras på en ö, kan två-vägskurs användas, som visas i fig. 14. Det bör observeras, att samma allmänna regel kan tillämpas för båda riktningarna, d. v. s. samma signalkaraktär mottages på samma sida vid gång mot fyren.

Två radiofyrar med korsande kurslinjer, som visas i fig. 15, kan användas för avståndsbedömning.
Ett fartyg från öppna havet navigerar på radiofyren A. Vid punkt 1 mottager navigatören 100 %  styrbordsigenkänningssignalen från fyren B, om han ställer in sin mottagare på B, eller om han har två mottagare, en inställd på A och den andra på B. Vid punkt 2 kommer han att få 100 % styrbordssignalen från B, vid punkt 3 får han kurssignalen från B och ändrar sin kurs och navigerar in på fyren B. Vid punkt 4 får han 100% styrbordssignal från A och vid punkt 5, 100 % styrbordsigenkänningssignalen från A. Genom denna metod kan en ljudsändare vid A utelämnas, medan en ljudsändare vid B blir användbar för avståndsbedömning på närmare håll.
AGAs radiofyrsändare typ NAFS-6, beskriven i AGA Journalen No.74, 1955, är lämplig för såväl komplementcode-systemet som det förenklade systemet.

Denna sändare tillsammans med antennavstämningsenheten med kapacitiva fasvända- ren fig. 16 samt ramantennsystemet fig. 17 ingå i kursradiofyren för lågfrekvensbandct typ NAFU-32. Principen framgår av fig. 4. Sändaren är ansluten medelst en feederkabel till avstämningsenheten fig. 16 som är direkt placerad på ramen. Fasvändaren dirigeras via en manöverkabel från teckengivaren som befinner sig i sändaren.
Genom att fasvändaren med tillhörande kretsar är placerad intill antennsystemet är det lättare att erhålla korrekta fasförhållanden och balans till jord.
Samma sändare med en enklare antennanpassningsenhet och samma ramantennsystem enl. fig. 17 ingå i utrustningen för kursradiofyren för låga frekvenser enligt förenklade systemet typ NAFU-34. Denna radiofyr sänder kursanvisningssignaler med en smal kurs och en eller två gånger i minuten igenkänningssignaler med bred kurs. Principen framgår av fig. 6.
I och med att kursradiofyrens princip förenklades låg det nära till hands att även söka förenkla sändaren. Ett önskemål var att framställa en radiofyr särskilt för fiskehamnar till lägsta pris och av så enkel konstruktion att montage och service kunde utföras av icke specialutbildad personal.

Sändarna NAFS-7 för högre frekvensbandet och NAFS-8 för lägre frekvensbandet sakna likriktare, modulator och tankkrets. 3 fas växeIspänning 50 eller 60 p/s tillföres en statisk frekvensomvandlare varifrån uttages 150 resp. 180 p/s enfas växelström som direkt tillföres rören i såväl försteg som slutsteg i sändaren.
Härigenom erhålles en med 300 resp. 360 p/s modulerad radiofrekvens. Detta modula- tionssystem ger 100 % modulation med undertryckt bärvåg. Fig. 18. Max. antenneffek- ten är 175 watt vid ca 800 watt från nätet. Kursradiofyren NAFU-33 i vilken ingår sän- daren NAFS-7 visas på fig. 19. Fig. 20 visar enheten med antennanpassning, fasvändare och teckengivare. Denna radiofyr arbetar på det högre frekvensbandet. Antennsystem, sändare och övriga apparater äro sammanbyggda till en enhet avsedd för uppställning i en kiosk av trä.
Kursradiofyren NAFU-35 är motsvarigheten till NAFU-33 för det lägre frekvensbandet.

Tillbaka/Back
Home