Immer wenn es auf See Nacht wird
fangen seit vielen Jahren kleine Lichter an zu blinken, die der Schifffahrt eine
sichere Orientierung bieten. Sie werden von Seelaternen erzeugt, die auf
Leuchttonnen montiert sind. Die roten und grünen Lampen der Leuchttonnen
begrenzen die Seiten der Fahrrinnen und zeigen den Schiffen den sicheren Weg in
den Hafen oder zur offenen See.
Die ersten Laternen wurden vor über 100 Jahren mit
Gas versorgt. Diese Technik bestimmte mehrere Jahrzehnte das nächtliche Bild auf See.
Backbordtonnen kennzeichnen die Backbordseite (linke Seite) des Fahrwassers von See her
kommend.
 Die Farbe der Backbordseite des Fahrwassers
im IALA Betonnungssystem A (Europa, Afrika und Asien) ist rot, die der
Steuerbordseite grün. Beim IALA Betonnungssystem B (Nord- und Südamerika) ist es
umgekehrt. Steuerbordtonnen werden mit ungeraden Nummern
bezeichnet (1, 3, 5, 5a ...), Backbordtonnen haben gerade Nummern (2, 4, 6, 6a
...). Die erste Steuerbordtonne (1) bzw. die erste Backbordtonne (2) kann auch als
Ansteuerungstonne benutzt werden.
Der Name Pintsch ist eng mit der
Beleuchtung der Küsten und Wasserstraßen verbunden. Klempnermeister Julius
Pintsch gründete 1843 in Berlin einen Reparaturbetrieb für englische Gasmesser.
1854 trat mit 14 Jahren der älteste Sohn Richard – mit 18 Jahren war er
bereits Meister – in den väterlichen Betrieb ein. Seine jüngeren Brüder Oskar
(1869), Julius (1870) und Albert (1894) folgten seinem Beispiel. Der
Familienbetrieb expandierte und von den zahlreichen Zweigwerksgründungen ist vor
allem das Fürstenwalder Pintsch-Werk von herausragender Bedeutung. Hier
wurde u. a. die gesamte Pintsch-Gas-Beleuchtung für die Preußische
Staatseisenbahn hergestellt.
1890 nahm die Glühlampenfabrik Gebrüder Pintsch in
Fürstenwalde ihren Betrieb auf. Bereits 1877 ist die erste Pintsch-Leuchttonne im
Fahrwasser zwischen St. Petersburg und Kronstadt verlegt worden. Der Erfolg war
so groß, dass Julius Pintsch vom Zaren mit der St. Stanislaus-Medaille
ausgezeichnet wurde. Für den 1869
eröffneten Suezkanal war es ein Segen, als 105 Pintsch-Tonnen die nächtliche
Durchfahrt ermöglichten. 1908 sicherten bereits 2396 Leuchttonnen von Pintsch
die Küsten und
Wasserstraßen in aller Welt. Heute betreibt die Wasserstraßen- und
Schifffahrtsverwaltung des Bundes rund 1200 befeuerte Tonnen an den deutschen
Küsten.
In Gasleuchttonen wurde
anfangs durch Fettgas und später Blaugas ein Glühstrumpf zum Leuchten gebracht. In einigen mit Acetylen
betriebenen Leuchttonnen brannte hingegen eine offene Flamme.
Die Pintsch-Tonnen und Baken
ergänzten die wenigen und kostspieligen Leuchttürme und Feuerschiffe. Der
kugelförmige Schwimmkörper diente zugleich als Druckbehälter für das Gas mit
einem Inhalt von 3 bis 10 Kubikmeter. Die verankerten Leuchttonnen brauchten monatelang
keine Wartung. Alle zwei bis vier Monate wurden sie mit einem Tender befüllt. Die Laternen erhielten
erhielten zur Bündelung des Lichts dioptrische Fresnellinsen und konnten Festfeuer
oder mittels Gasblinkern Blitze aussenden.
1956 stellte man den Betrieb von Blaugas auf Propan um
und benutzte zunächst die vorhandenen Blaugastonnen weiter. Später wurden die
Tonnen aus Sicherheitsgründen so umgebaut, dass sie ein genormtes 200 kg oder
300 kg Propanfass aufnehmen konnten.
Sensationell war es, dass eine Pintsch-Tonne, die sich bei
Neuseeland aus ihrer Verankerung losgerissen hatte, noch leuchtete, als sie ein
Vierteljahr später an der chilenischen Küste gefunden wurde.
Ab 1970 wurden in der DDR die gasbetriebenen Leuchttonnen mit
elektrischen Seelaternen umgerüstet. Die
dazugehörigen Batterien hat man in den Schwimmkörpern der Leuchttonnen verbaut.
Im Jahr 1981 wurde die
Leuchttonne "LT81" als Standard-Leuchttonne in der deutschen Wasser- und
Schifffahrtsverwaltung eingeführt. Der Tonnenkörper hat einen Durchmesser von
2550 mm. Am oberen Tonnenkörperkegel sind geschlossene Trittkästen zum Besteigen
der Tonne auf See angebracht. Die Standardhöhe des Rohrstuhls beträgt 1 m, bei
hoher Ausführung 2 m. Zur Verbesserung der Radarsichtbarkeit ist ein
Radarreflektor SR 6-900 eingebaut. Die Schwanzrohrlänge beträgt 3000 mm. Die
Gasabsperr- und Regeleinrichtungen am Propangasfass sind durch eine
Deckelöffnung am Rohrstuhl zugänglich. Die Gasleitungsführung liegt geschützt
durch Verlegung innerhalb des Rohrstuhls und Radarreflektors. Der Gasvorrat des
üblichen 300 kg Fasses reicht je nach Kennung und Seelaternenausrüstung 1-4
Jahre.
Durch jahrelange
Weiterentwicklung der ursprünglichen Gastechnik der Firma Pintsch wurde der
umweltfreundliche Betrieb moderner Gaslaternen noch bis 2010 weitergeführt. Die
Laternen hatten Mitte der siebziger Jahre einen elektronischen Kennungsgeber
bekommen und galten als sehr zuverlässig.
Viele Jahrzehnte war Propangas
die Energiequelle auf großen Leuchttonnen. Kleine elektrische Tonnen gab es
daneben aber auch schon. Um Ausfälle zu vermeiden, gab es eine Automatik für den
Lampenwechsel, wenn mal ein Glühfaden durchbrannte. Üblich waren später auch
Lampen mit Haupt- und Ersatzglühfaden. Erst nach 1970 wurden die meisten
Leuchttonnen an unseren Küsten elektrisch versorgt. Aber erst 2011 wurde die
letzte Gasleuchttonne eingezogen.
Die elektrische Seelaterne E155
war die Standardausrüstung der elektrisch betriebenen Seezeichen seit 1985 und
kam ab 1990 in ganz Deutschland zum Einsatz. Sie wurden von der Firma PINTSCH
BAMAG in Dinslaken gebaut. Diese Laterne kam auch zum Einsatz, als ab 1990 die
ersten solar versorgten Tonnen gebaut wurden.
Hydrostatisches Design von Tonnen
Damit Tonnen bei einer Beschädigung nicht
sinken, haben sie meist mehrere wasserdichten Abteilungen. Es ist wichtig, dass
die Tonne bei allen Wetterbedingungen ausreichend Auftriebsreserven behält und
dass das Seezeichen bei den meisten Wetterbedingungen wirksam bleibt. Der
Auftrieb muss ausreichen, um das gesamte Gewicht der Tonne und der Verankerungen
zu tragen. Die Größe und damit das Gewicht der Tonne hängen von den
Navigationsanforderungen und den örtlichen Umweltbedingungen ab.
Wenn
Windkräfte und Gezeitenströmungskräfte auf die Tonne wirken, erhöhen diese die
Belastungen der Verankerung und es wird mehr Auftrieb benötigt, um die
zusätzlichen Belastungen der Verankerung zu tragen. Bei starken Strömungen
werden Ovaltonnen eingesetzt, die sich automatisch mit der kleineren Seite in
die Strömung drehen und so die Strömungskräfte verringern.
Die Stabilität ist die
Fähigkeit der Tonne, aufrecht zu bleiben, sodass die Seezeichen unter den
meisten Betriebsbedingungen wirksam bleiben. Es gibt zwei Aspekte der
Stabilität, die in das Tonnendesign einbezogen werden. Diese sind Formstabilität
und Gewichtsstabilität.
Die Formstabilität ist die
Stabilität, die durch die Form des eingetauchten Teils der Tonne gewährleistet
wird. Bei einer normalen zylindrischen Tonne ist sie umso stabiler, je größer
ihr Durchmesser ist. Ein extremes Beispiel hierfür ist die
Großtonne KO6-T63 (Fehmarnbelt), die
einen flachen, schüsselartigen Körper mit 12 Metern Durchmesser hat. Aufgrund
ihres großen Durchmessers bietet dieser Körper in den meisten Situationen
beträchtliche Stabilität, jedoch kann selbst diese große Tonne unter extremen
Bedingungen kentern und ist dann in einer umgedrehten Position stabil.
Der
Schwerpunkt der Tonne ist so positioniert, dass er dazu neigt, die Tonne
aufzurichten, was Gewichtsstabilität bietet. Die tiefe Endrohr-Tonne mit
Gegengewicht ist ein
Beispiel für diesen Typ. Der Ballast an der Basis des Endrohrs sorgt für
aufrichtende Kräfte. Statische Stabilitätsberechnungen bewerten die kombinierten
Effekte von Formstabilität und Gewichtsstabilität.
Lackieren von Stahltonnen
Mit einem Anstrichsystem wird die
Stahltonne einerseits vor Korrosion geschützt und andererseits die Signalfarbe
bereitgestellt. Die Qualität des fertigen Anstrichsystems bestimmt die effektive
Nutzungsdauer der Tonne. Die hohen Kosten für die Oberflächenvorbereitung und
komplexe Auftragungssysteme, die mit modernen Hochleistungsanstrichsystemen
verbunden sind, können gerechtfertigt sein, wenn die Nutzungsdauer einer Tonne
von zwei auf fünf Jahre verlängert werden kann.
Um die volle Lebensdauer zu
erreichen und damit den Wert eines modernen Hochleistungs-Anstrichsystems zu
realisieren, muss die Oberfläche, auf die der Anstrich aufgetragen werden soll,
richtig vorbereitet werden.
Nachdem die Stahltonne im Einsatz war, wird sie
zuerst mit einem Hochdruckstrahler und Süßwasser abgestrahlt, um Meeresbewuchs,
Salz und lose Farbe zu entfernen. Dies wird meist schon auf dem Wartungsschiff
durchgeführt.
Der nächste Prozess ist das Strahlen, um alte Anstrichsysteme
zu entfernen und die Oberfläche für den Anstrich geeignet zu machen. Durch das
Strahlen entsteht auch eine raue Oberfläche, die die Haftung des Anstrichsystems
verbessert. Es werden verschiedene Arten von Strahlmitteln verwendet, die aus
Gusseisen, Stahl oder mineralischem Korn bestehen können. Nach dem Strahlen muss
die Tonne bei ausreichend hoher Temperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit
gehalten werden, damit es vor dem Auftragen der Farbe nicht zu Korrosion kommt.
Anschließend wird auf die Tonne mit einem mit einem
Hochdruck-Airless-Sprühsystem eine Epoxid-Dickschicht aufgetragen, um den
erforderlichen Korrosionsschutz zu gewährleisten. Mit zwei Anstrichen wird eine
endgültige Schichtdicke von 250 oder 300 Mikrometer erreicht, die mindestens 5
Jahre lang Korrosionsschutz bietet.
Auf das Dickschicht-System folgt eine
Farbbeschichtung, um die Signalfarbe für die Tonne bereitzustellen. Auf den
Flächen unterhalb der Wasserlinie wird meist eine Antifouling-Beschichtung
aufgetragen. Diese kann in der erforderlichen Signalfarbe erfolgen, wenn diese
als Antifouling-Farbe erhältlich ist. Die Hochleistungsfarben sind allesamt
Zweikomponentensysteme, bei denen die Grund- und Härtemittel gemischt werden und
reagieren, um einen robusten, langlebigen Farbfilm zu bilden.
Auf den
Innenflächen von Stahltonnen wird eine Schicht aus Epoxidfarbe aufgetragen.
Einige Behörden bevorzugen allerdings eine ölbasierte Farbe, die zu einer harten
Oberfläche trocknet und anschließende Innenarbeiten im Tonnenkörper ermöglicht.
Kunststofftonnen
Seit den 1980er Jahren werden
Kunststofftonnen hergestellt und auch eingesetzt. Sie sind im Handel in einer
Vielzahl von Größen und Formen erhältlich, von kleinen einteiligen Tonnen mit
einem Durchmesser von 0,16 m bis hin zu sehr großen modularen Tonnen mit einem
Durchmesser von 4 m. Kunststofftonnen gibt es als einteilige oder mehrteilige
Tonnen. Sie werden hauptsächlich aus Polyethylen mit Zugabe von UV-Inhibitoren
oder UV-Stabilisatoren in verschiedenen Ausführungen hergestellt. Diese Additive
werden verwendet, um den Abbau der mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs zu
verlangsamen, und nicht, um das Verblassen der Farbe zu verhindern.
Polyethylentonnen werden normalerweise im Rotationsgussverfahren in Stahlformen
hergestellt. Die
Wandstärke der Kunststoffteile liegt je nach Tonnengröße zwischen 5 und 40 mm.
Aufgrund der geringeren Materialdichte von Kunststoff im Vergleich zu Stahl sind
Kunststofftonnen in der Regel deutlich leichter als Stahltonnen. Es gibt viele
verschiedene Designs von Kunststofftonnen, die einer Vielzahl von
Umgebungsbedingungen gerecht werden.
Durch den Abbau der Kunststofffestigkeit
und dem Verblassen der Farbe haben Kunststofftonnen in der Regel eine kürzere
Lebensdauer als Stahltonnen. Die meisten Kunststofftonnen können auf See
gewartet werden, einschließlich einer Hochdruckreinigung. Da keine Kosten für
Sandstrahlen und Anstreichen anfallen sowie Personal-, und Transportkosten
eingespart werden, ist die Wartung preiswerter als bei ihren Stahlpedanten.
Die meisten Tonnen haben sowohl eine Hebeöse als auch eine Verankerungsöse aus
feuerverzinktem oder rostfreiem Stahl in Marinequalität. Die Verankerungsöse ist
für den Fall eines Verschleißes austauschbar. Eingebauter Ballast aus Gusseisen
oder Stahl wird häufig verwendet, um eine bessere Stabilität der Tonne zu
erreichen.
Einige Kunststofftonnen, insbesondere Spierentonnen und konisch
geformte Tonnen, sind für Eisbedingungen geeignet, wodurch man sich eine
Winterbetonnung sparen kann.
Die Zusammensetzung einer Tonne aus mehreren
geschlossenen Kammern bietet den Vorteil, dass im Falle einer Beschädigung eines
oder mehrerer Kammern eine Auftriebsreserve erhalten bleibt. Ein
Sicherheitsauftrieb kann auch durch Befüllen des Tonnenkörpers mit
Polyurethanschaum erreicht werden, was gleichzeitig die Aufprallstabilität
erhöht.
Ähnlich wie bei Stahltonnen können auch bei Kunststofftonnen
Zusatzgeräte wie Topmarken, Laternen, Radarreflektoren, Racons oder
AIS-Transponder in oder an diesen montiert werden. Sie können auch mit
retroreflektierendem Material ausgestattet werden, sodass der Seefahrer die
Position und Farbe nachts mithilfe eines Suchscheinwerfers erkennen kann.
Eine relativ neue Polyethylentonne kann durch Flammspritzen mit neuem Kunststoff
auf die Oberfläche des ursprünglichen Formteils beschichtet werden. Dabei wird
ein Sprühsystem verwendet, das Kunststoffpulver durch eine Gasflamme schießt, um
eine geschmolzene Schicht neuen Kunststoffs abzulagern. Materialien jeder Farbe
können aufgesprüht werden und es kann eine beträchtliche Dicke aufgebaut werden,
falls dies erforderlich ist.
Der
Einsatz von Kunststofftonnen als Ersatz für herkömmliche Stahltonnen ist in der
Regel dann gerechtfertigt, wenn dadurch geringere Gesamtlebenszykluskosten
erzielt werden können und gleichzeitig die Anforderungen an die Betriebsleistung
als maritimes Seezeichen erfüllt werden.
Verankerung der Tonnen
Diese schwimmenden Seezeichen werden durch
ihre Verankerungen in Position gehalten. Das Verankerungssystem muss die Tonne in einer ausreichend genauen Position halten, damit
sie ihre Funktion als Seezeichen erfüllen kann.
Zur Verankerung der Tonnen
werden vorwiegend Betonankersteine mit einem Gewicht von 1000 bis 5000 kg und
Rundstahlketten mit einer Kettenstärke von 16 bis 39 mm verwendet. Ketten werden
aus Stahlsorten hergestellt, die sich zum Schmieden eignen und auch zuverlässig
geschweißt werden können. Eine Vielzahl von Stählen fällt in diese Kategorien
und bietet unterschiedliche Kombinationen aus Festigkeit, Härte,
Verschleißfestigkeit und Kosten. Die
Kettenlänge entspricht im Allgemeinen dem dreifachen der Wassertiefe. Die Kette
wird mit Schäkeln an der Tonne und am Ankerstein befestigt. Zur
Verhinderung des Vertörnens enthalten die Ketten ein bis zwei Wirbel unterhalb
des Hahnepots.
Wenn sehr tiefe Verankerungen geplant sind, möglicherweise
mehr als 60 m Wassertiefe, kann eine Kettenverankerung für eine normale Tonne zu
schwer sein, um das Gewicht der Verankerungskette zu tragen. In diesem Fall kann
ein synthetisches Seil als ein geeignetes leichtes Material für einen Teil des
Verankerungskabels sein.
Die teuersten, aber auch haltbarsten und wirksamsten
Gewichte sind aus Gusseisen. Ihre Dichte im Vergleich zu Beton beträgt ungefähr
3,5:1. Wenn eine Verankerung zum Einsanden neigt, lässt sich das
Gusseisengewicht leichter befreien als ein Betongewicht, da es physikalisch
kleiner ist.
Schwimmende Seezeichen in Flüssen mit konstanter
Strömungsrichtung können auch Ankern anstatt von Betonsteinen verankert werden.
Der Anker bleibt im Flussbett vergraben, da die Last der Tonne immer aus einer
Richtung kommt.
Die Lebensdauer einer Kette beträgt normalerweise 1 bis 5
Jahre, kann aber in geschützten Gebieten bis zu 20 Jahre betragen. Die Ankerkette kann möglicherweise die sehr hohen
Belastungen, die durch eine wellenüberflutete Tonne entstehen, nicht aufnehmen,
was dazu führen kann, dass die Kette reißt oder das Senkgewicht aus seiner
Position gezogen wird. Eine Lösung für dieses Problem ist die Verwendung eines
elastischen Ankerkabels.
Moderne Seile aus synthetischen Fasern können es problemlos mit der Stärke
von Stahlketten aufnehmen und die Erfahrung hat gezeigt, dass eine ähnliche oder
bessere Lebensdauer als bei Ketten erreicht werden kann, wenn Reibung vermieden
wird. Allerdings muss beim Bergen des Bodengewichts beachtet werden, dass die in
elastischeren Seilarten unter Spannung gespeicherte Energie beträchtlich sein
kann und bei einem Seilriss heftig freigesetzt wird.
Tonnen mit LED-Leuchtfeuer
Erst Ende der neunziger Jahre wurden in Japan Leuchtdioden entwickelt, die
auch leistungsstark grünes und weißes Licht aussenden konnten. Damit begann der
Siegeszug dieser wartungsarmen Lichtquellen in Seelaternen.
Die erste deutsche Entwicklung
eines an die LED Technologie angepassten Gehäuses wurde 1999 durch die Firma
Trade Wind Energie (TWE) durchgeführt. Diese sehr kleine Firma aus Bayern hat
zunächst die Anforderungen auf See sehr genau studiert und eine mechanisch und
technisch sehr zuverlässige
 erste Ausführung einer LED-Seelaterne mit maximal 12
Watt Leistung vorgestellt. Diese Laterne konnte bereits über Funk programmiert
und überwacht werden. Die Weiterentwicklung der Leistungsfähigkeit der
Leuchtdioden machte eine Reduzierung der elektrischen Leistung auf 10 Watt
möglich.
Die Entwicklung setzte sich weiter fort und die Laterne MB6 benötigte
nur noch 6 Watt und war darüber hinaus stufenlos programmierbar. Diese Funktion
wurde bei der äußerlich baugleichen MB3 nicht mehr eingebaut. Eine feste
Lichtstärke von 3,6 Watt ist der Standard, der 2008 auf allen farbigen
Seelaternen der WSV eingeführt wurde. Da sich die Farben des Lichtes bei
Leuchtdioden aus dem physikalischen Prozess ergeben und nicht aus Farbfiltern,
sind die Farben von LEDs sehr klar und rein.
Die Vereinigung von
Solarversorgung mit einer LED-Laterne zu einem Gerät wird international
"Integrated Power Solar Latern (IPSL) bezeichnet. Am konsequentesten wurde diese
Entwicklung von der kanadischen Firma CARMANAH verfolgt. Durch die minimale
Auslegung aller Komponenten entstand ein sehr handliches System. Solarmodule
gelten allgemein als äußerst wartungsarme Lösung, da sie keine beweglichen Teile
aufweisen, von der Umwelt abgeschirmt sind und eine langfristige Energiequelle
darstellen. Sie sind jedoch nicht wartungsfrei und müssen zumindest regelmäßig
gereinigt werden, um Umweltverschmutzungen zu entfernen.
In den Jahren 2004 bis 2009
wurden die über 1200 Leuchttonnen sowie kleine fest gegründete Leuchtfeuer an den
deutschen Nord- und Ostseeküsten auf photvoltarischer Energieversorgung
umgerüstet. Es sind vor allem Solarkompaktsysteme mit der
Leuchtfarbe weiß, gelb, rot und grün von der Firma Sabik im Einsatz. Die drei
bis vier Solarmodule mit je 11 Watt Solarmodulleistung und der optische LED-Aufsatz
mit einer Leistung von nur 811 Milliwatt sind auf einem Polyethylengehäuse
montiert, das gleichzeitig das Gehäuse für die Batterie ist. Die Reichweite des
Lichtsignales ist programmierbar und beträgt je nach Farbe bis zu 6 Seemeilen. Die
erforderlichen Pufferbatterien auf den Tonnen werden von der Sonne über
Solarzellen umweltfreundlich aufgeladen. Diese kompakten Systeme mit den
energiegünstigen LED-Laternen brauchen fast keine Wartung mehr und liegen viele
Jahre wartungsfrei auf See aus. Ein weiterer Vorteil dieser Leuchten ist, dass
sie mit schnell schaltenden Leuchtdioden ausgerüstet sind, sodass die Schaltung
für das menschliche Auge ohne wahrnehmbare Verzögerung erfolgt.
Eisgang
Beleuchtete Tonnen können aufgrund
von Eis oder anderen Naturereignissen erloschen sein oder Schallsignale nicht
funktionieren. Aus diesen Gründen darf sich ein umsichtiger Seemann nicht
ausschließlich auf die Position oder den Betrieb dieser schwimmenden
Navigationshilfen verlassen. Darüber hinaus besteht für ein Schiff, das
versucht, dicht an Bord vorbeizufahren, stets die Gefahr einer Kollision mit
einer gierenden Tonne.
Vor jedem Winter werden eine Anzahl von schwimmenden
Schifffahrtszeichen durch kleinere, widerstandsfähige Eistonnen ersetzt und
einzelne Tonnen, vor allem in Nebenfahrwassern, ohne Ersatz eingezogen. Beim
Eintreten von Eisgefahr werden die meisten Leuchttonnen eingezogen und bei den
verbleibenden Tonnen bis auf wenige Ausnahmen
 die Toppzeichen demontiert.
Tonne oder Boje?
Tonnen sind schwimmende Seezeichen, die man nicht mit Bojen verwechseln darf.
Bojen sind runde Schwimmkörper, die zum Festmachen von Wasserfahrzeugen, als
Markierungszeichen für die Lage von Ankern, als Signalbojen für Taucher oder als
Bojenketten zur Absperrung von Schwimmbereichen an Seen benutzt werden.
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