Funkfeuer, Richtfunkfeuer und Racon

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Ein Funkfeuer ist ein Feuer, das Radiowellen aussendet. Das Funkfeuer kann sich am Boden befinden, zum Beispiel auf einem Leuchtturmgelände oder einem Leuchtturm, oder hoch Funkfeuersenderüber unseren Köpfen in einem Satelliten, zum Beispiel GPS. Ein Funkfeuer ist entweder rundstrahlend, d. h. es sendet gleichmäßig in alle Richtungen rund um den Horizont, also kreisförmig - oder es sendet gerichtet (Richtfunkfeuer), zum Beispiel wenn es durch eine Fahrrinne oder eine Anflugschneise eines Flughafens leitet. Funkfeuer gibt es sowohl für die Schifffahrt als auch für die Luftfahrt (Flugfeuer). Für Radar werden spezielle Radarantwortbaken, sogenannte Racons, verwendet. Das Signal erscheint als besondere Markierung auf dem Radarbildschirm des Navigators.

Feste Peilstationen

Mit einer Funkpeilung wird die Richtung eines Funksenders ermittelt. Der Funkempfänger verfügt über eine richtungsempfindliche Antenne und ist mit einem Empfänger verbunden. Die drehbare Peilantenne ist mit einer Skala ausgestattet, die die Richtung zum aktuellen Funksender/Schiff/Leuchtturm anzeigt.
Mit Informationen aus mindestens zwei Peilungen konnte der Navigator auf dem Schiff diese in der Karte eintragen und dadurch seine Position am Schnittpunkt der Peilungen ermitteln. Die Idee war gut, allerdings deckte der Ausbau der Peilstationen nicht die Möglichkeit einer Kreuzpeilung überall ab.
Mit der Weiterentwicklung der Technik erhielten die Schiffe eigene Funkpeilgeräte und die Leuchttürme erhielten Funksender und wurden so zu ortsfesten Funkbaken.

Funkpeiler

Goniometer-Funkpeiler TELEGON V von Telefunken Baujahr 1967

In den 1920er Jahren wurde mit dem Aufbau für kreisförmige (rundstrahlende) Seefunkfeuer begonnen und danach schrittweise erweitert. Indem der Navigator mit der schiffseigenen Ausrüstung Funkfeuer selbst kreuzte, konnte er sich die gewünschte Peilung verschaffen und so seine Position ermitteln. Die Sender arbeiten im Frequenzband: 285-315 kHz (sog. Langwelle) und haben eine  Strahlungsleistung von 10–1000 Watt. Die Reichweite geht von 25 bis 200 Seemeilen. Die Bodenwelle wird genutzt, um mit Hilfe einer Peilantenne die Richtung zum Leuchtturm zu ermitteln. Der Bediener dreht die Antenne, bis der minimale Schallpegel erreicht ist. (Ein Minimum ist leichter wahrzunehmen als ein Maximum). (Minimum liegt 90 Grad vom Maximum.) Die Ausrichtung der Antenne wird anhand einer Skala abgelesen. Mit Kenntnis des Schiffskurses wird die Peilung berechnet. Die Genauigkeit beträgt ca. ± 5°. Bei Verwendung hochwertiger Geräte und der Peilung von drei Funkfeuern kann die Genauigkeit etwa ± 0,3 Seemeilen (± 600 m) erreichen.
Um die Funkfeuer identifizieren zu können, hatt jedes eine eigene Bezeichnung. Ein Gerät (Zeichengenerator) formt diese Bezeichnung in ein Erkennungssignal, bestehend aus Morsecode.

Sichtfunkpeiler

Ein Sichtfunkpeiler  ist einem akustischen Funkpeiler deutlich überlegen, da die Peilung direkt abgelesen werden kann. Die Firma PLATH GmbH aus Hamburg hat sich auf die Entwicklung von Sichtfunkpeilgeräten für die maritime Verkehrssicherung spezialisiert.

Zusammenarbeit in nordischen Gewässern

1968 wurden die Netze mit den Rundfunkfeuern so weit ausgebaut, dass sie alle nordischen Gewässer umfassten. Für das Skagerrak und Kattegatt arbeiteten norwegische, dänische und schwedische Funkfeuer zusammen. Für das Baltikum arbeiteten dänische, schwedische, deutsche, ostdeutsche, polnische, baltische, russische und finnische Funkfeuer zusammen. Für das Bottnische Meer und den Bottnischen Meerbusen arbeiteten finnische und schwedische Funkfeuer zusammen. Darüber hinaus gab es Funkfeuer, die hauptsächlich für den Flugverkehr bestimmt waren (Aero-Beacon).

Richtfunkfeuer

Richtfunkfeuer senden hochfrequente Wellen in eine bestimmte Richtung. Sie wurden zur Führung von Schiffen in Hafeneinfahrten oder durch Meerengen eingesetzt.
Ein Richtfunkfeuer besteht aus einem Sender mit zwei Leitstrahlen, die gegeneinander eine geringfügige Abweichung in der Hauptstrahlrichtung sowie inkongruente Frequenzen Richtfunkantenne Tonnenbankaufweisen und deren Morsecode so ausgesucht ist, dass ein Dauerton im Kopfhörer zu hören ist, wenn beide Sender gleich stark empfangen werden, also der Kurs des Schiffs mit dem des Richtfunkfeuers übereinstimmt. Wenn der Schiffsnavigator von dieser Linie abweicht, hört er das aufmodulierte Morsezeichen in Form einer Folge von Punkten oder Strichen der einen oder der anderen Frequenz des Richtfunksenders. Bei einem optischen Signal wandert der Zeiger eines Messinstruments nach links oder rechts, je nachdem, zu welcher Seite der Schiffskurs abweicht.
Durch die starke Verbreitung der Radartechnik werden Richtfunkfeuer in der Schifffahrt heute fast gar nicht mehr angewendet.
Das Bild rechts zeigt die Sendeanlage eines Richtfunkfeuers, die in den 1970er Jahren in Verlängerung zur Landebahnachse des Peenemünder Militärflughafens aufgebaut wurde. Mit dieser Richtfunkfeuerlinie konnten die Flieger bei Dunkelheit oder Nebel  sicher in Peenemünde landen. Auf Flugplätzen werden Richtfunkfeuer bzw. Drehfunkfeuer im Bereich von 108,00 MHz bis 117,95 MHz zur Schlechtwetterlandung auch heute noch eingesetzt.

Leitkabel

Ein anderes Verfahren der Peilung waren Leitkabel. Mit diesen konnte man im Krieg Schiffe bei gelöschten Leuchtfeuern durch enge und schwierige Fahrwasser leiten. Dabei wurde auf dem Grund ein Kabel verlegt, das mit Wechselstrom gespeist wurde. An der Backbord- und Steuerbordseite des Schiffs waren Drahtrollen angebracht, in die ein je nach Schiffsposition ein mehr oder weniger hoher Strom induziert wurde. So war es dem Schiffsführer möglich, seine Lage zu dem Kabel kenntlich zu machen.

LORAN-C

Das Funknavigationssystem LORAN (LOng-RAnge-Navigation) wurde im Zweiten Weltkrieg in den USA entwickelt. LORAN ist ein Hyperbelverfahren, das auf der Messung der Laufzeit von Impulsen, die gleichzeitig von zwei Sendern abgestrahlt werden, beruht. Es war zwischen Ende der 1950er und den 1990er Jahren das in der internationalen Seeschifffahrt hauptsächlich eingesetzte Navigationssystem.

Deca-Navigationssystem

Das Decca-Navigator-Verfahren für Ortungen bis 450 Seemeilen wurde im Zweiten Weltkrieg entwickelt. Decca ist eine Funknavigation mittels unmodulierter Wellen sehr schmaler Bandbreite im Langwellenbereich von 70 bis 130 kHz. Eine Decca-Kette besteht aus einem Leitsender und drei Nebensenders. Durch Zusammenwirken des Leitsenders mit jeweils einem Nebensender werden Hyperbelfelder erzeugt. Das Verfahren beruht auf der Messung der Phasenwinkeldifferenz der von einem Senderpaar gleichzeitig abgestrahlten Wellen. Mit dem Prinzip der Hyperbelnavigation konnte man eine ziemlich genau seinen Standort bestimmen. Das Decca-Navigationssystem wurde in Europa im Jahr 2000 abgeschaltet.

D-GPS-Technologie

GPS-Antennen auf LeuchtturmIm Zuge der zunehmenden Verbreitung von GPS wurden die Seefunkfeuer in Deutschland und vielen Ländern Europas am 1. Januar 2000 abgeschaltet. Die Seefunkstationen wurden zum Teil in DGPS-Stationen (Differential GPS) umgebaut.
Bei der DGPS-Technologie wird ein Referenzsignal von bestimmten sorgfältig festgelegten Messorten, beispielsweise Leuchtturmstandorten, einbezogen. Auf diesen misst ein stationärer Empfänger seine eigene Position per GPS. Die Abweichung zwischen wahrer und empfangener Position wird berechnet. Die Abweichung wird als Korrektur an D-GPS-Empfänger gesendet. Der D-GPS-Empfänger erhält dadurch eine sehr genaue Anzeige.
Das Signal kann in einem gewöhnlichen Empfänger für Funkfeuer empfangen werden. Es ist öffentlich und kann daher von jedem, der über eine entsprechende Ausrüstung verfügt, kostenlos genutzt werden. Es ist zu beachten, dass viele Daten in Seekarten nicht mit der Genauigkeit erstellt wurden, die GPS und DGPS heutzutage bieten können.
Die Genauigkeit des D-GPS-Systems variiert unter anderem je nach Qualität des GPS-Empfängers. Mit einem qualifizierten Empfänger können innerhalb des Abdeckungsbereichs der Referenzstation, der bei etwa 200 km liegt, Genauigkeiten im Meterbereich erreicht werden. Das Bild zeigt drei GPS-Empfangsantennen auf dem Leuchtturm Hjortens Udde.

Racon

Ein Racon (Abkürzung aus dem Englischen RAdar beaCON, deutsch: Radarantwortbake) für den Radarfrequenzbereich ist ein aktives Funkfeuer, dass auf einem Leuchtturm, einer Insel, einem Kai oder einer Brücke angebracht werden kann. Ein Beispiel ist die z. B. die Brücke von Öland, damit der Schiffsnavigator die richtige Brückendurchfahrt findet.
Ein Racon ist aktiv, im Gegensatz zu passiven Radarreflektoren. Eine Radarantwortbake besteht aus einem RaconEmpfänger und einem Sender. Wenn es von einem Radarstrahl getroffen wird, wird es aktiviert und sendet ein Signal aus. Die frühen Modelle gaben dem Radarschirm des Navigators einen Schweif hinter dem Radarfeuer. Neuere Modelle senden ein codiertes Erkennungssignal aus, das einem auf dem Bildschirm sichtbaren Morsezeichen entspricht.
Die Frequenzbänder von Radarantwortbaken umfassen die Frequenzbereiche von 2,9 GHz bis 3,1 GHz und von 9,3 GHz bis 9,5 GHz. Ein Racon sendet rundum 360°. Die Nennreichweite beträgt 5–20 Seemeilen (hauptsächlich abhängig von der Antennenhöhe des Empfängers und Senders).
Der Stromverbrauch der neueren Modelle beträgt nur noch 0,5 Watt, was eine Stromversorgung über ein Solarpanel oder eine Batterie ermöglicht. Durch den Betrieb im GHz-Bereich ist die Genauigkeit eines Racons natürlich wesentlich höher als bei den älteren Funksendern, die im Langwellenbereich arbeiteten.
Das "Frequency Agile“-Design verfügt über einen Empfänger, der schnell die Frequenz des eingehenden Signals ermittelt, seinen eigenen Sender auf die gleiche Frequenz steuert und ein codiertes Signal aussendet, das auf dem Radarbildschirm des Navigators sichtbar gemacht wird. Mit dieser Konstruktion kann man Funkfeuer identifizieren und unterscheiden, Brückendurchgänge, Wendepunkte und Geraden, niedrige Ufer und Bojen markieren.
Saab in Växjö entwickelte 2014 eine neue Technologie, die noch kleiner, energieeffizienter und "intelligenter“ ist. Bei dieser Technik nehmen die "Linien“ vom Racon unabhängig vom gewählten Maßstab auf dem Radarbildschirm des Navigators den gleichen "Platz“ ein. Eventuelle Schiffe oder kleine Inseln bleiben dann nicht unter dem künstlichen Radarecho verborgen.

 

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