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Leuchtboje Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtboje, insbesondere
zur Befeuerung von Wasserstraßen, mit radioaktiver, in einen Schwimmer eingesetzter
Lichtquelle.
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Es ist bereits eine derartige Leuchtboje bekannt (s. die Zeitschrift
»Atomwirtschaft«, Mai 1959, S. 191 bis 194), in die eine radiolumineszierende Lampe
eingebaut ist. Die Einzelheiten des Aufbaues einer solchen Leuchtboje sind diesem
Beitrag nicht zu entnehmen.
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Es ist ferner ein unbemannter Schwimmkörper mit Signalmast und drahtloser
Ausrüstung bekannt (s. die deutsche Patentschrift 569 907). Der hierbei verwendete
Energiespeicher zeigt aber nicht den Vorteil der radioaktiven Lichtquelle und ist
möglichst in der Nähe der Lampe oder des in Frage kommenden Signalmittels untergebracht.
Allgemein bekannt ist es jedoch aus dieser Literaturstelle, die Lichtstrahlen horizontal
zu bündeln.
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Schließlich ist eine Signalstableuchte, bestehend aus ; einer Lampe,
einem konkaven Spiegel und einem vertikalen zylindrischen Gehäuse, bekannt, bei
der im oberen Teil des zylindrischen Gehäuses ein konvexer Spiegel untergebracht
ist (s. das deutsche Gebrauchsmuster 1887 803). Danach sind konkave und konvexe
Spiegel bei Signalleuchten allgemeiner Art bekanntgeworden, jedoch wird die bekannte
Signalstableuchte durch eine Batterie nach Art einer Taschenlampe gespeist. Außerdem
sind derartige Lampen bei Leuchtbojen nicht verwendbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leuchtboje der eingangs
erwähnten Art so auszubilden, daß der infolge der radioaktiven Lichtquelle erforderliche
Strahlenschutz vereinfacht ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Lichtquellenvorrichtung am oder im unteren Teil eines den Auftrieb der Boje erzeugenden
Zylinders mit vertikaler Achse untergebracht ist, daß in an sich bekannter Weise
Lichtbündel auf einen kegelförmigen, im oberen Teil angeordneten Reflektor übertragen
werden und daß die Höhe des Wasserniveaus über der Lampe so groß gewählt ist, gegebenenfalls
unter Berücksichtigung der Dicke eines Schutzmantels, daß die Intensität der nach
oben gerichteten Strahlen bis auf einen unterhalb der Sicherheitsgrenze liegenden
Wert verringert ist.
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Die radioaktive Strahlungsquelle ist somit in größerer Wassertiefe
angeordnet, so daß schon allein durch das den erwähnten Zylinder umgebende Wasser
die Strahlung gebremst wird. Daher kann ; dieser Zylinder verhältnismäßig schwach
ausgebildet sein; denn er muß nicht mit dem bei radioaktiven Quellen sonst immer
verwendeten, sehr schweren Schutzmantel versehen sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Strahlenschutzmantel
mit nach oben abnehmender Dicke den zylindrischen Teil der Vorrichtung umgibt. In
größerer Nähe der radioaktiven Lichtquelle ist somit der Schutzmantel stärker gehalten,
damit beim Transport über Wasser die erforderliche Sicherheit gegeben ist.
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Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn in dem Zylinder mit vertikaler
Achse ein zweiter Zylinder einen zylindrischen Ringspalt bildend angeordnet ist,
welcher Ringspalt um die aus der Lampe und einem konkaven Spiegel mit bezüglich
der Boje abwärts gerichteter CSffnung gebildete Lichtquellenvorrichtung angeordnet
ist, wobei der Spiegel zwei weiteren Spiegeln zugeordnet ist, die unter der Lichtquelle
und am unteren Eingang des Ringspaltes so angeordnet sind, daß sie den absteigenden
Lichtstrom in einen aufsteigenden Lichtstrom umformen, und daß als Strahlenschutzmantel
eine Wasserschicht oberhalb der Lichtquelleneinrichtung vorgesehen ist. Dadurch
ist die radioaktive Lichtquelle nahezu allseitig von dem einen Schutzmantel bildenden
Wasser umgeben, so daß ein direkter Strahlengang, der die Außenwelt gefährden könnte,
nicht vorhanden ist; denn die Strahlen werden mehrfach umgelenkt und dadurch der
Strahlenweg vergrößert, um die dann oben austretende Strahlung weniger gefährlich
zu machen.
Bekanntlich nimmt die Wirkung der radioaktiven Strahlen
mit zunehmender Entfernung von der radioaktiven Quelle sehr stark ab.
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F i g. 1 ist ein Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt eine Einzelheit der F i g. 1
in vergrößertem Maßstab; F i g. 3 bis 6 veranschaulichen, ebenfalls in Vertikalschnitt,
verschiedene abgeänderte Ausführungsformen der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung.
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Die Lichtquelle ist eine radiolumineszierende Lampe 10 von im wesentlichen
Kugelform, deren aus Glas bestehender Kolben 12 innen mit einer Schicht 14 aus einem
leuchten Stoff überzogen ist, dessen Lumineszenz durch ein radioaktives Gas, wie
Krypton 85 oder Tritium, erregt wird, mit welchem der Innenraum des Glaskolbens
gefüllt ist. Die Lumineszenz könnte auch durch ein festes radioaktives Isotop hervorgerufen
werden, welches innig mit dem lumineszierenden Stoff gemischt ist. Dieses Isotop
kann z. B. Caesium 137, Strontium 90 oder Promethium sein.
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Der Kolben 12 ist im unteren Teil seines Gehäuses von der Gestalt
eines vertikalen Zylinders 18, welcher von einem Schutzmantel, auch Panzerung genannt,
aus einem die Strahlung absorbierenden Stoff, z. B. aus Blei, umschlossen ist, befestigt.
Wegen der großen Länge des Zylinders 18 kann die Dicke des oberen Teils dieser Panzerung
wesentlich geringer sein als die in ihrem unmittelbar die Lampe umschließenden Teil.
Im Fall der in den Figuren dargestellten Ausführungsform bestehen die Elemente dieser
schützenden Panzerung aus den Zylinder 18 umschließenden, aufeinander aufgesetzten
Bleiringen 22, 24, 26. Der Zylinder ruht auf der Sockelplatte 20, welche durch eine
den biologischen Strahlenschutz in Richtung nach unten sichernde Bleischeibe 28
abgedeckt ist. Mit dem Zylinder 18 sind Stangen 30, 32 fest verbunden, welche eine
obere Abdeckscheibe 36 tragen. Auch diese Scheibe kann durch eine den Strahlenschutz
bildende Bleischeibe 38 überdeckt sein. Mit 40 ist der kegelförmige an der
Unterseite der Scheibe 36 befestigte Reflexionskörper, dessen Scheitelwinkel 90°
beträgt, bezeichnet, in dessen , hohles Inneres gegebenenfalls als Ersatz der Bleischeibe
38 ein den Strahlenschutz sichernder Kegelkörper 39 aus Blei umgesetzt werden kann.
Der Bereich des reflektierenden Kegels 40 kann zur Vervollständigung des Strahlenschutzes
in Richtung nach ; oben hin von einem zylindrischen Ring 41 aus Bleiglas umschlossen
sein.
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Die autolumineszierende Lampe ist (F i g. 2) auf einem vertikal angeordneten
Zylinder 42 befestigt, der in einer mit der Basisplatte 20 fest verbundenen ; Hülse
44 verschieblich ist. Dieser Zylinder kann mittels einer von der Seite her
zugänglichen Schraube 46 befestigt sein, durch welche die genaue Einstellung der
Lage der Lichtquelle in bezug auf das optische System möglich ist. Die Lampe
10 ist in dem Brenn- E punkt eines Parabolspiegels 48 angeordnet, dessen
Achse in Richtung der Achse des Zylinders 18 verläuft, und bildet mit ihm zusammen
die Lichtquelleneinrichtung. Die von der Lampe ausgesandten Lichtstrahlen werden
parallel zu der Achse des Zylinders E reflektiert und nach ihrer Reflexion durch
den konischen Reflektor 40 in Gestalt eines Lichtstrahlenbündels zwischen den zwei
konischen Flächen 49 a, 49 b, die im wesentlichen symmetrisch in bezug auf eine
Horizontalebene 50 liegen, hindurch ausgesandt. Die Abmessungen des optischen Systems
sind in Abhängigkeit von dem Durchmesser der lumineszierenden Lampe so gewählt,
daß der Halbwinkel im Scheitel des Konus etwa 1,5° beträgt.
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In F i g. 3 ist im Schnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. In diesem Fall ist die Röhre 18 hinreichend lang bemessen, um einen
selbständigen Schwimmer zu bilden, und die Höhe H1 des Wasserniveaus 52 oberhalb
der Lampe ausreichend, um die Intensität der nach oben gerichteten Strahlen bis
auf einen unterhalb der Sicherheitsgrenze liegenden Wert zu verringern.
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Diese Höhe kann durch einen zweckentsprechend am unteren Teil des
Rohrs befestigten Ballast eingestellt werden. Ferner ist die gesamte Höhe H2 der
Vorrichtung ausreichend, um die in der Achse der Röhre gerichtete Strahlung, welche
nicht durch das umgebende Wasser absorbiert wird, bis auf einen Sicherheitswert
zu verringern. Die Lampe 10 ist an einem Stopfen 54 befestigt, welcher in geschützter
Weise das leichte Auswechseln der Lichtquelle ermöglicht. Beide bilden zusammen
mit dem Parabolspiegel 48 die Lichtquelleneinrichtung. Der Schutz kann durch eine
obere, z. B. aus Blei bestehende Haube 56 vervollständigt werden.
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Im Fall der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform erfolgt der
Schutz des oberen Bereichs der Vorrichtung durch zwei ebene, um 45° zu der Achse
der zylindrischen Strahlenbündel geneigte Reflektoren 58, 60. Diese Anordnung ermöglicht
es, die Lampe in einem seitlichen Abstand d1 von der Achse der Röhre 18 unter
einer Wasserschicht von der Höhe H3 anzuordnen.
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Im Fall der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform besteht die
schwimmende Vorrichtung aus zwei zueinander konzentrischen Rohren 62, 64, welche
zwischen sich einen zylindrischen Ringraum für den Durchtritt des Bündels aus parallel
zueinander gerichteten Lichtstrahlen bilden. Der obere Spiegel 66
hat die
Form eines Kegelstumpfes. Die von der Lampe 10 ausgehende Strahlung wird durch die
Wasserschicht H4, die die Lichtquelleneinrichtung dann, wenn die Vorrichtung sich
im Wasser befindet, überdeckt, blockiert.
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F i g. 6 schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung, bei welcher an den vertikalen Zylinder 67 ein horizontaler
Zylinder 69 anschließt. Die Lampe 10 ist durch eine Wasserschicht von der Höhe H5
bedeckt. Hierbei ist keine unmittelbare Strahlung von der Lampe 10 nach dem oberen
Teil der Vorrichtung vorhanden, so daß der obere Schutz 68 verhältnismäßig leicht
ausgebildet sein kann.