logo

logo

logo

logo

logo

المنارة البحرية

مناره بحريه

Lighthouse - Phare

المنارة البحرية

 

المنارة لغةً موضع النور، ويطلق الاسم على المنار والمسرجة والمئذنة. والمنارة lighthouse اليوم بناء برجي مرتفع، يصدر نوراً في الليل لإرشاد السفن والبحارة إلى البر والمرفأ، وتحديد موقعهم وتحذيرهم من الأخطار التي قد يتعرضون لها.

والفنار beacon يعني الفانوس أو الضواية (والأصل ضواءة) وهو آلة مدورة ذات أضلاع من حديد مغشاة برقيق الكتان الصافي البياض يغرز في أسفل باطنها شمع للاستضاءة، ويطلق الاسم اليوم على مجموعة  الإضاءة في المنارة يستضيء بها الملاحون. والناس تخلط بينهما فيسمون المنارة فناراً، من باب إطلاق الجزء على الكل.

 يمكن تعرف المنارة من البحر من شكلها و لون بنائها، ومن ضوئها ونظام ومضانه، أو من رموز شاراتها الراديوية. وتختلف المنارات عن عوامات الإرشاد والفنارات الصغيرة بكونها منشآت مجهزة بأماكن لإقامة العاملين فيها.

لمحة تاريخية

تُعد المشاعل الجد الأبعد للمنارات، وكانت مجرد نيران توقد على ذرا المرتفعات الساحلية يسترشد بها النوتية، وقد ورد ذكرها في الإلياذة والأوديسة (القرن 8 قبل الميلاد). ثم استبدل بها سلال من حديد معلقة على عُمُد أو فوق أبراج تملأ حطباً أو فحماً وتضرم فيها النار. وقد بقيت هذه المشاعل مستخدمة حتى القرن الثامن عشر. وكان الملاحون العرب يستعينون بها لتهديهم إلى البر أو إلى المناطق الخطرة في الممرات البحرية. ويذكر أبو زيد السيرافي في كتابه «أخبار الصين والهند» أنه في سنة 277هـ كانت هناك مياه ضحلة عند مدخل الخليج العربي تتحطم عليها المراكب، فأقيمت فيها قواعد من الخشب وأبراج، توقد على رؤوسها مشاعل في الليل ترشد المراكب إلى المسالك الآمنة.

الشكل (1) مجسم منارة الإسكندرية

أما أول منارة معروفة شيدها الإنسان من الحجر فهي منارة الإسكندرية الشهيرة (شكل1) التي أنشئت عام 285ق.م على جزيرة فاروس Pharos عند مدخل مرفأ المدينة، وكانت من عجائب الدنيا السبع؛ وقُدر ارتفاعها بنحو 134 متراً، وكانت تتألف من ثلاثة أدوار (طوابق)، الأرضي مربع، والأوسط مثمن، والعلوي أسطواني الشكل. وقد تصدعت وانهار جزء منها بفعل زلزال ضرب المنطقة عام 703 هـ/1302م، وتداعت تماماً في زلزال ثانٍ ضربها عام 735هـ/1334م. وفي عام 884هـ/1487م شيد السلطان الملك الأشرف قايتباي فوق أنقاض المنارة حصناً وجعل عليه مكاحل البارود (مدافع)، وكانت توقد مشاعل على سطحه في الليل لهداية المراكب القادمة من البحر، إلى أن أنشأ محمد علي باشا سنة 1848 المنارة الحالية في رأس التين.

كذلك أنشأ الرومان منارات في عدة مرافئ من أوربا بين روما ودوفر (بريطانيا). ومن أشهر المنارات في العصور الوسطى منارة جنوا التي شيدت عام 1161، غير أن بناء المنارات لم يُحظ بالاهتمام على نطاق واسع إلا في عصر الكشوف الجغرافية بدءاً من القرن السابع عشر عندما نشطت الملاحة في أعالي البحار واتسعت التجارة، فوضعت الخرائط الملاحية وأقيمت المنارات على الصخور والجروف وأماكن الرسو. وكانت أول منارة في المستعمرات الأمريكية هي منارة مرفأ بوسطن التي شيدت عام 1716م. وفي العالم اليوم أكثر من 50000 منارة.

في أواخر القرن العشرين هُجِر معظم المنارات أو قل الاهتمام بها. فقبل استخدام المصابيح الكهربائية كان من الضروري وجود حارس للمنارة يُبقي الفنار الغازي موقِداً، ومراياه العاكسة ونوافذه نظيفة، ومع استخدام الكهرباء أصبح معظم المنارات في الوقت الحاضر مجهزاً بأضواء تعمل أتماتياً ولا يحتاج إلى خدمة دائمة وعمال مقيمين. ومع تطور منظومات الملاحة الإلكترونية electronic navigation systems ـ التي يمكن أن تزود بها المراكب من جميع الحجوم ـ والاعتماد على السواتل تقلص دور المنارات الكبيرة، وقلت أهمية الأضواء القوية، وخاصة لدى الاقتراب من اليابسة، في حين زادت أهمية عوامات الإرشاد والفنارات؛ لكونها ما تزال ضرورية لإرشاد الملاحين إلى الممرات الخفية في السواحل كثيرة التعاريج وعند الاقتراب من المرافئ الكثيفة الحركة، ووسيلة ضمان إضافية يعتمدونها مع الوسائل التقنية المعقدة، كما يمكن للمراكب غير المجهزة بالمعدات التقنية الاستفادة منها.

الشكل (2) منارة قديمة على جزيرة نافاسا في الكاريبي
الشكل (3) منارة على صخرة فاستنت جنوب بريطانيا في المحيط الأطلسي

بنية المنارة الحديثة ومظهرها

مع بقاء الحجارة والقرميد والخشب بين المواد الأولية الأساسية في بناء المنارات غدت الخرسانة والفولاذ أكثرها استعمالاً، لسهولة عمارتها ورخص تكاليفها نسبياً، إضافة إلى إمكانات توفير الشروط الجمالية في البناء. وتمكن أساليب البناء الحديثة من إقامة المنائر في الماء مباشرة.

تختلف المنارات من حيث الشكل والتصميم والألوان من مكان إلى آخر، ولكن أغلبها مربع أو مستدير أو مخروطي محدب، قاعدته أكبر قطراً من ذروته لتخفيف وقع ارتطام الأمواج على جدران المبنى في الأوقات العاصفة. وتستخدم الحوامات اليوم على نطاق واسع في خدمة المنارات وصيانتها، وبالتالي تشتمل هذه المنارات عادة على مهابط للحوامات قد تكون فوق فنارها مباشرة.

الإنارة

لم يتوقف استعمال الحطب في المنائر حتى عام 1800، مع أن استعمال الفحم شاع منذ عام 1550. وأهم سيئات هذه المواد كمية الدخان المنبعثة منها، والسخام الذي يسوّد المصابيح والمرايا ويحجب الضوء.

مصباح أرغان: في عام 1782 توصل العالم السويسري أيمي أرغان Aimé Argand إلى اختراع فانوس زيتي عديم الدخان أحدث ثورة في إضاءة المنارات. و كان يتألف من فتيل مغموس بالزيت تحيط به أسطوانة من زجاج تعمل عمل مدخنة تسمح بتوزع تيار الهواء في مركز الفتيل وسطحه الخارجي بالتساوي، بحيث يكون الاحتراق تاماً. وكان الوقود المستخدم زيت السمك، ثم حلت محله الزيوت النباتية فالمعدنية بدءاً من عام 1860، وبقي هذا المصباح أساس الإنارة في المنائر طوال مئة عام.

مصباح بخار الكيروسين: وفي عام 1901 اخترع آرثر كيتسون Arthur Kitson من بريتاني حرّاقاً يعمل على بخار الكيروسين (زيت الكاز)  vaporized oil burnerالممزوج بالهواء المضغوط.

مصابيح الغاز: بعد التوصل إلى توليد غاز الأسيتيلين acetylene gas من تفاعل كربيد الكلسيوم carbide calcium مع الماء في بدايات القرن العشرين فُتح الباب أمام استخدامه في المنارات، وزاد انتشاره مع إدخال الأسيتيلين المذاب بالأسيتون، وتوصل السويدي غوستاف دالن Gustaf Dalén إلى حرق الأسيتيلين ممزوجاً مع الهواء في قميص غير قابل للاحتراق عام 1910، وأنتج ضوءاً مكافئاً لضوء المصباح الزيتي ويمتاز منه بإمكانية التحكم في ضيائه. وأدى ذلك إلى تحقيق إضاءة أتماتية لا تحتاج إلى تدخل خارجي. كذلك اخترع دالن جهازاً لتبديل القميص أتماتياً عند انهيار القميص السابق، وصماماً شمسياً يطفئ المصباح في ضوء النهار ويشعله ليلاً للاقتصاد في استهلاك الغاز. وفي فترة لاحقة تم استخدام غازات النفط المسالة، كالبروبان والبوتان، غير أن طغيان الكهرباء أنهى وجودها.

مصابيح الكهرباء: بدأت إنارة المنارات باستخدام القوس الكهربائية في زمن مبكر ومصابيح الغاز ما تزال في مهدها، غير أنها لم تصمد أمامها لصعوبة التحكم بها وكلفتها الباهظة. وبعد أن شاعت المصابيح الكهربائية ذوات السلك electric filament lamps في عشرينات القرن العشرين غدت وسيلة الإضاءة الأساسية، ومعظمها من نوع التنغستين - هالوجين لطاقتها الكبيرة وعمرها المديد. وهناك أنواع جديدة من المصابيح الاقتصادية والفاعلة تم تبنيها في كثير من المنارات اليوم، ومنها المصباح الأنبوبي المدمج compact source discharge tube lamp.

الشكل (4) فنار منارة في جنوب بورتلند (الولايات المتحدة )على المحيط الأطلسي
الشكل (5)الفنار كما يبدو من أعلى المنارة

التجهيزات البصرية

- المرايا المقعرة الدوارة: بعد إدخال مصباح أرغان أصبح بالإمكان تطوير منظومة عدسات بصرية إلى المنارات لزيادة كثافة الضوء. وأولها ما يسمى «منظومة العواكس» catoptric system التي تركز الضوء في شعاع واحد، وكانت تتألف من شبكة زجاجية مفضضة ذات عدد كبير من السطيحات الصغيرة مقولبة في إطار من الجص ذي قطع مكافئ paraboloidal form. كذلك شاع استعمال العواكس المعدنية المفضضة أو المصقولة جيداً والمكيفة الشكل، ولكنها كانت عرضة للتلف السريع نتيجة الحرارة والصدأ. وأفضلها العواكس النحاسية المطلية بطبقة سميكة من الفضة، ومع تركيز الضوء في شعاع مكثف واحد كان من الضروري أن يدور هذا الشعاع ليرى من جميع الجهات على شكل ومضات متتابعة.

- العدسات المربعة والأسطوانية: في عام 1828 ابتكر الفرنسي أوغسطين فرسنل Augustin Fresnel أول جهاز يستفيد من ميزة كسر الزجاج للضوء، يعرف اليوم باسم «منظومة الانكسار» dioptric system. وكان يتألف من عدسة مركزية نصف كروية bull’s eye  تحيط بها سلسلة من الحلقات الزجاجية الموشورية المتحدة المركز، تركز الضوء في شعاع  أفقي ضيق. ومع تعدد ألواح العدسات حول المصباح يصبح في الإمكان إنتاج شعاع دائري مصدره منبع ضوئي واحد، ولتجميع أكبر كمية من الضوء المشتت أضاف فرسنل مقاطع مثلثية موشورية فوق العدسات وتحتها لتكسر الضوء وتعكسه، وبهذه الطريقة تمكن من زيادة زاوية سقوط هذه الأشعة العلوية والسفلية لتصدر أفقياً، وهكذا وُلد ما يسمى «منظومة فرسنل كلية الانكسار» Fresnel catadioptric system، وهي أساس منظومات العدسات في كل المنارات اليوم. وطور فرسنل ابتكاره، بأن صنع عدسة أسطوانية منتفخة cylindrical drum lens تركز الضوء في شعاع مروحي، وتبث ضوءاً ثابتاً في كل الاتجاهات.

تتألف منظومة فرسنل من أربعة ألواح عدسات ارتفاعها 3م ترتكز على منصة دوارة أعلى من الحراق بـ 1.2م، وتعوم على حوض فولاذي مملوء بالزئبق لمنع الاحتكاك، ولا يقل وزن المجموعة عن 5 طن، تدور برتابة بآلية ميكانيكية ذات ثقل كآلية الساعة weight-driven clockwork، أو بضغط الغاز، أو بمحرك كهربائي، كما غدا من الممكن مع التقانة الحديثة صنع العدسات من البلاستيك الشفاف الأخف وزناً والأرخص ثمناً وتقليص ارتفاعها إلى نحو 75سم، واعتماد المدارج الكروية لارتكازها. وتستخدم اليوم عدسات أسطوانية مدمجة صغيرة على نطاق واسع في الفنارات الأرضية وعوامات الإرشاد تضيء وتنطفئ أتماتياً وفق الرمز المحدد لكل منها. أما الإضاءة فيوفرها مصباح كهربائي تراوح استطاعته بين 5 واط للعوامات و250 واط للفنارات الكبيرة.

شدة الإضاءة ومدى الرؤية

تراوح شدة إضاءة شعاع الفنارات بين بضعة آلاف وبضعة ملايين كانديلا. أما المدى الذي يمكن منه رؤية ضوء المنارة فيتوقف على الشروط الجوية والارتفاع مع مراعاة تحدب الأفق الجغرافي للأرض. ويقدر مدى الرؤية الجغرافي من ارتفاع صفر في حدود 16 ميل بحري، أي ما يعادل 30كم. 

التعارف والهوية

تومض معظم المنارات وتطفئ نورها وفق تواتر يحدد هويتها. والنموذج الذي يتبع في بث الوميض وانطفائه يسمى «طابع الضوء» character of the light، أما الفاصل الزمني الذي يتكرر فيه النموذج فيدعى «الفترة» period، وعدد المرات التي يتكرر فيه الطابع لكل منارة محدد باتفاقات دولية من قبل الهيئة الدولية لسلطات المنائر International Association of Lighthouse Authorities  في باريس، التي تضم أكثر البلدان البحرية. ويمكن للمنارة بموجب تلك الاتفاقات تكرار وميضها بفاصل 5 أو 10 أو 15 ثانية، وقد يتم بمجموعات من ومضتين اثنتين أو ثلاث أو أربع ومضات مع اختفاء الضوء بين الومضة والأخرى ثم انطفاء الضوء بضع ثوانٍ بين المجموعات، ويتكرر هذا النموذج رتيباً بفواصل من 10 أو 20 ثانية، وهو ما يسمى «مجموعة ومضات الضوء»، وهناك فئة أخرى تتبنى «الأضواء المستترة» occulting lights ينار فيها الضوء لحظة ثم يطفأ، مع استتار قصير الأمد يفصل بين مدتي إضاءة أكبر. وهناك صنف خاص يتبع الإضاءة والإطفاء بالتناوب بمدد متساوية.

الشكل (6) ضوء المنارة كما يبدو ليلاَ

تسمى المنارات التي تضيء باستمرار منارات ثابتة، وهي تخصص لإعطاء البحارة معلومات دقيقة عن وجهتهم في الموانئ وعند مداخلها. فمنارات التوجيه في المرافئ ومصبات الأنهار تعطي ضوءين مفصولين واضحي المعالم أحمر وأخضر للحركة ذهاباً وإياباً، أو بنصب فنارين ثابتي الضوء مختلفي الارتفاع يبعد أحدهما عن الآخر نحو نصف ميل بحري، يوجه الملاح مركبه بحيث يرى الفنارين متراكبين على خط واحد. كذلك تستعمل أنوار ليزرية لهذه الغاية. كما تستعمل لتنظيم الحركة عند مداخل الموانئ منائر مرور ذات ضوء قوي بالألوان الأخضر والأحمر والأصفر منصوبة على عمود قائم بحيث تُرى جيداً في النهار.

تطلى أبنية المنارات بألوان تميزها من محيطها. فالمنارات الشاطئية تطلى باللون الأبيض عادة، أما في عرض البحر فتميز برسم شرائط متوازية أو لولبية ذات ألوان متباينة على بنائها غالباً ما تكون باللون الأحمر والأسود.

الإشارات الصوتية

تطلبت الملاحة منذ العهود القديمة وجود وسيلة صوتية إضافية للتحذير بسبب إمكانات الرؤية المحدودة. وأول وسيلة استعملت لهذه الغاية كانت الأجراس و المدافع، ثم الحشوات المتفجرة التي تثبت على سطح الفنار وتصعق كهربائياً، وقد تحتوي الحشوة على مغنيزيوم لإصدار وميض مشع. يسمع الانفجار على مسافة أربعة أميال بحرية. وتستعمل اليوم الصافرات والأبواق التي تعمل بالهواء المضغوط و الكهربائية.

الشكل (7) منظومة عدسات فرنسل

التسهيلات الراديوية

لا يمكن للمنظومات الملاحية اللاسلكية المعقدة أو المنظومات التي تستخدم السواتل لتحديد المواضع أن تحل تماماً محل المنائر، أما الفنارات الراديوية والرادارية فيمكن أن تكون  بديلاً مكافئاً للعلامات البحرية المرئية التي تصبح عديمة الجدوى في حال الرؤية المحدودة. 

ظهرت المنارات الراديوية أول مرة في عشرينات القرن العشرين، وتعمل على ترددات بين 285- 315 كيلو هرتز، وترسل إشارة تستمر دقيقة واحدة، يليها هوية المنارة برموز المورس، تكرر مرتين أو ثلاث مرات، ثم فترة بث مستمر يتمكن في أثنائها مستقبل الكشف والتوجيه على المركب من تلقي المعلومات الضرورية بدقة. تختلف ترددات المنارات فيما بينها في مختلف أنحاء العالم، وقد تبث على عدة قنوات.

أما منارات الاستجابة الرادارية radar-responder beacons، وتسمى راكون racon، فتبث عند تلقي إشارة استفهام من رادار السفينة وترد عليها بنبضة جوابية مرمزة تظهر على شاشة رادار المركب. تعمل هذه المنائر على حزمة الترددات الرادارية البحرية بين 9300 - 9500 ميغاهرتز، وبين 2900 - 3100 ميغاهيرتز. وأول ما استخدمت عام 1966، وهناك اليوم المئات منها في الخدمة.

الشكل (8) فنار يركب على عمود

الفنارات العائمة

تتألف الفنارات العائمة من السفن - المنارات وعوامات الإرشاد، وهي تحتل مكانة مهمة في المياه الساحلية لإرشاد المراكب العابرة أو المتوجهة إلى الميناء أو المغادرة، ولها قدرة كبيرة على المناورة بها بحسب الضرورة.

تستخدم عوامات الإرشاد لتوجيه الحركة في الممرات والأقنية والنقاط المهمة ومداخل الموانئ والمناطق الخطرة وحطام السفن وغيرها، وتصنع من ألياف الزجاج أو من صفائح الفولاذ السميكة بقطر يراوح بين متر ومترين، مع ثقل موازن، وقد يصل وزنها إلى 8 طن. تربط العوامة بزنجير أو كبل طويل و متين إلى مراس من الخرسانة المسلحة أو الحديد الصب على قاع البحر. أما فنارها فيكون على ارتفاع 3-5م فوق سطح الماء، وقد تُزود براكون أو عاكس راداري، وشارات تعمل في الضباب.

لائحة المنائر

تصدر كل الدول البحرية لائحة المنائر، وهي «كاتالوغ» شامل لمواصفات كل المنائر والفنارات والعوامات التي تديرها وأماكنها، وكل تبديل يطرأ عليها يُعلم عنه الملاحون في حينه وتجدد اللائحة والخرائط المتعلقة بها، كما تبث المعلومات الطارئة بموجب توقيت مبرمج عن طريق الراديو والسواتل بإشراف منظمة الهيدروغرافيا الدولية The International Hydrographic Organization في موناكو.

 

 

محمد وليد الجلاد

الموضوعات ذات الصلة:

الإرشاد البحري ـ المساحلة ـ الملاحة البحرية والنهرية ـ الملاحة الجوية.

مراجع للاسـتزادة:

- RAY JONES, The Lighthouse Encyclopedia: The Definitive Reference (Globe Pequot 2004).

- SAMUEL WILLARD CROMPTON, MICHAEL J. RHEIN, The Ultimate Book of Lighthouses: History - Legend - Lore - Design - Technology - Romance (Thunder Bay Press 2003).


التصنيف : الهندسة
المجلد: المجلد التاسع عشر
رقم الصفحة ضمن المجلد : 509
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 75
الكل : 13712310
اليوم : 6069

المسرع الاقتصادي

المزيد »