SISTEMA ILLUMINANTE A OTTICA ROTANTE
APPARATI LENTICOLARI
Sono sistemi ottici basati sulla proprietà delle lenti convesse di far convergere, nel loro fuoco, tutti i raggi luminosi paralleli all'asse ottico, provenienti da una sorgente luminosa collocata all’infinito, che attraversano le lenti.
Analogamente, disponendo una sorgente luminosa puntiforme nel fuoco di una lente convergente, si ottiene l'uscita dalla lente, di un fascio di raggi luminosi, paralleli all'asse ottico e diretti all'infinito.
La costruzione di menischi piano convessi, in cristallo d'ottica, con le dimensioni necessarie per la realizzazione di apparati lenticolari per i fari marittimi, poneva grandissimi problemi, di natura meccanica e fisica per l'eccessivo peso delle ottiche e per lo scarso rendimento luminoso delle lenti, dovuto allo spessore dei dischi in cristallo. Tali inconvenienti furono risolti dal fisico francese Agostino Fresnel, che nel 1790, mediante l'intaglio di una serie di gradini modificò il classico profilo della lente convergente in un nuovo profilo, che assunse il suo nome, in modo da rendere la nuova lente convergente più leggera e conferirle un rendimento luminoso notevolmente maggiore.-
Facendo ruotare, intorno all'asse orizzontale, la lente con profilo Fresnel si genera una lente convergente a scaglioni, che costituisce l'elemento base dei pannelli ottici delle ottiche rotanti.
Facendo ruotare, intorno all'asse verticale, passante per il fuoco, la lente di Fresnel si ottiene un tamburo che costituisce la parte centrale delle ottiche fisse.
L’elettrificazione dei segnalamenti marittimi, resa possibile dall'espansione verso coste del fenomeno di urbanizzazione e dall'utilizzazione dell'energia solare, ha permesso di eliminare il gas AD e GPL per l’alimentazione delle sorgenti luminose. In conseguenza é stato possibile adottare nuovi tipi di fanali dotati di ottiche in policarbonato resine acriliche, sempre con profilo Fresnel, che hanno un rendimento luminoso notevolmente maggiore del cristallo d'ottica, sono quindi più leggere ed economicamente vantaggiose.
OTTICHE ROTANTI
Sono apparati lenticolari costituiti da un’intelaiatura metallica sulla quale sono sistemati, in modo che i fuochi coincidano nel punto centrale dell'intelaiatura di supporto, dei pannelli rettangolari costituiti con lenti convergenti a scaglioni, caratterizzati da una parte centrale, detta diottrica, e da una parte catadiottrica formata da una serie di segmenti di anelli concentrici.
La disposizione dei pannelli ottici sull'intelaiatura e, di conseguenza, le loro dimensioni, dipendono dalla caratteristica luminosa che si vuole ottenere con la rotazione dell'ottica.-
Collocando una sorgente. Luminosa, con nucleo quasi puntiforme, nel fuoco di un'ottica rotante, si otterranno un numero di fasci luminosi uguale al numero dei pannelli ottici che costituiscono l'ottica.
Il numero dei pannelli ottici, l'angolo formato dai loro assi e l'ampiezza del fascio luminoso, determineranno, con la rotazione dell'ottica con velocità angolare costante, la caratteristica luminosa del faro, vale a dire la successione del lampi e delle eclissi che il navigante vede dal largo.
Il pannello dell'ottica, osservato a distanza da un punto situato sull'asse del fascio luminoso che emette, appare come una superfice luminosa, corrispondente all'area della lente anulare proiettata su un piano perpendicolare all'asse ottico, avente in ogni sezione unitaria intensità luminosa specifica uguale all'intensità specifica unitaria della sorgente luminosa.
ARMATURE GIREVOLI
Sono strutture metalliche di sostegno delle ottica rotanti sistemate sulla estremità delle torri dei fari, in modo che gli assi ottici degli apparati lenticolari coincidano con i piani orizzontali passanti per i centri vetrate delle lanterne.
Le armature girevoli in opera nei fari Italiani sono di tipi e dimensioni diversi e, in ordine al tipo di ottica che sopportano, possono avere una o quattro colonne di supporto.
Sulla parte superiore delle strutture sono installati, su cuscinetti reggispinta e liberi di ruotare, robusti dischi metallici portaottica, completi di corone dentate.
La rotazione dell'ottica è determinata dal movimento, comunicato ai dischi portaottica, da sistemi di trasmissione a ruote dentate.
OROLOGERIE A PESO MOTORE
Sono congegni meccanici che sfruttano l'energia potenziale di una massa sospesa, per conferire il movimento di rotazione agli apparati ottici rotanti.
Sono costituiti da un cilindro orizzontale sul quale, per mezzo di un sistema di ricarica a manovella, si avvolge una corda metallica, alla cui estremità è fissati i dischi di piombo o in ghisa del peso motore.
Le orologerie a peso motore, racchiuse in custodie metalliche dotate di finestrelle d'ispezione, sono sistemate: di fianco la colonna di sostegno dell'armatura girevole di tipo piccolo, all'interno delle quattro colonne di sostegno delle armature girevoli di tipo grande.
Il movimento di rotazione dei tamburi, prodotto dalla libera discesa del peso motore lungo apposite tracce ricavate nelle torri del fari, viene trasmesso ai piatti porta-ottica mediante un sistema di ingranaggi con ruote dentate.
La velocità di rotazione dell’ottica rotante è mantenuta costante per effetto della regolazione della velocità di rotazione del tamburo orizzontale, esercitata da un apparecchio regolatore centrifugo a masse espandibili:
Da qualche anno, per la rotazione delle ottiche rotanti vengono impiegati, al posto delle orologerie a peso motore che sono rimaste in servizio, sistemi elettromeccanici (Cemag), fissati sull'armatura girevole, che trasmettono direttamente al piatto porta-ottica il moto di rotazione con velocità costante.
CEMAG
(Congegno Elettromeccanico per la rotazione delle Armature Girevoli)
La elettrificazione dei fari con ottica rotante ha reso possibile il comando della rotazione degli apparati lenticolari, con motori elettrici sincroni, che mantengono costante il numero di giri anche con variazioni della tensioni di alimentazione.
Con il distacco dell'orologeria a peso motore, che tuttavia resta di riserva, è stata eliminata l'impegnativa operazione di ricarica del peso motore.
Il Cemag, fissato su una colonna dell'armatura girevole, trasmette direttamente il movimento al piatto-portaottica.
Il congegno risulta composto da:
motore elettrico sincrono, 220V - 50 Hz, ad asse verticale, completo di riduttore del numero di giri/min.
ruota dentata in segaleos
meccanismo centrifugo di allarme interruttore, fusibile, morsettiera
piastra di fissaggio.
S.T.A.C.0.R.
(Sistema di Trascinamento Allarme Controllo Ottiche Rotanti)
Lo Stacor è un sistema, in corso di sperimentazione presso il faro di Livorno, per l’automazione dei fari con ottica rotante, nei quali sono previste le sostituzioni dei F.I.R., dotati di impianti IE/AD, con fari elettronici rotanti PRB-46/Mark-2.
Le funzioni svolte dallo STACOR sono:
accensione del PRB-46/Mark-2, all'imbrunire, e funzionamento ininterrotto per cinque minuti;
spegnimento del PRB e contemporanea accensione del faro principale;
intervento del PRB per qualsiasi avaria o irregolarità di funzionamento del faro principale, che dovrà comunque risultare spento e con l'OR ferma;
ripristino del funzionamento del faro principale, e contemporaneo spegnimento del PRB, al cessare della causa che determinava l’avaria o la irregolarità di funzionamento;
spegnimento, all'alba, del faro principale e del PRB;
Inoltre sarà possibile verificare, mediante comandi diretti o con simulazione di avaria, il regolare svolgimento delle funzioni automatizzate.
IMPIANTI E.A.S.
(Elettrico Automatico di Soccorso)
Tutti i fari con ottica rotante sono allacciati, in bassa tensione, alla rete nazionale di distribuzione dell'energia elettrica.
I gruppi di misura; (contatori monofase 220V - 50Hz), della società erogatrice e gli organi di protezione, (interruttori magnetotermici), sono generalmente sistemati nel vani d'ingresso degli edifici del fari, da cui partono le linee elettriche per l'alimentazione degli alloggi del personale farista, (utenze domestiche), e, tramite il quadro elettrico di comando e controllo per il segnalamento marittimo, (sorgente luminosa del faro, ambienti di servizio automatismi e controllo impianto EAS)
Gli Impianti EAS, sono Impianti di soccorso ad intervento automatico, che, in mancanza di tensione di rete, assicurano, senza interruzione la continuità di funzionamento del faro e dei servizi.
FARO ROTANTE CON LAMPADE A PROIETTORE - PRB-46
Il PRB-46 è un faro che utilizza lampade a protettore, montate in coppia su 6 pannelli, sistemati su una piattaforma rotante.
Le lampade tipo LASE/28-6 costituiscono la sorgente luminosa e il sistema ottico e vengono alimentate, attraverso un regolatore di tensione ed un circuito di commutazione, per la sostituzione automatica, con un gruppo di lampade di riserva, dall'intero gruppo di lampade in servizio, quando una di quest'ultime va in avaria.
La rotazione della piattaforma è realizzata con accoppiamento magnetico diretto, con commutazione e controllo elettronico della velocità.
In base al numero di lampade in servizio per ciascun gruppo, si possono ottenere fino a 5 gruppi di riserva.
Il coperchio e la base del PRB-46 sono in alluminio anodizzato le altri parti metalliche sono in alluminio o in acciaio inox.
La copertura trasparente è in resina acrilica con spessore di mm 4.
FARI ELETTRONICI ROTANTI PRB-46/ MARK-2
Il faro elettronico rotante PRB-46/Mark-2, utilizza un dispositivo motore a riluttanza che imprime la rotazione ad una piattaforma sulla quale é montato il sistema ottico, costituito da lenti piatte a profilo Fresnel.
La sorgente luminosa, costituita da lampade con doppio filamento, 100W -12V, con bulbo in vetro trasparente od opaco, è opportunamente sistemata in una delle tre possibili posizioni focali, in modo da ottenere tempi di durata dei lampi e ampiezza degli angoli di divergenza dei fasci luminosi corrispondenti a tutte le caratteristiche luminose prodotte dai tradizionali fari con ottica in cristallo, in servizio lungo le coste italiane.