BE1020080A5

BE1020080A5 - Bepaling van een karakteristiek van een waterweg.

Info

Publication number: BE1020080A5
Application number: BE2011/0706A
Authority: BE
Inventors: Koen Geirnaert; Peter Staelens; Sebastien Depres
Original assignee: Dotocean Bvba
Priority date: 2010-12-04
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-04-02
Also published as: EP2460939A1; EP2460939B1; GB201020546D0

Abstract

Een gecomputeriseerd systeem voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg is beschreven. Het systeem omvat een invoermiddel om versnellingsdata van een versnellingsmeter van een vrije val object te ontvangen, en een verwerkingseenheid die is geprogrammeerd voor het afleiden van minstens een van de densiteit, viscositeit of diepte van een bodem gebaseerd op de bekomen versnellingsdata. De uitvinding heeft eveneens betrekking op een vrije val impact object dat zo'n gecomputeriseerd systeem omvat, op een werkwijze voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg en op een corresponderend computer gerelateerd product.

Description

Bepaling van een karakteristiek van een waterweg Toepassingsgebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op het domein van evaluatie van de structuur van een bodem. Meer specifiek houdt de onderhavige uitvinding verband met werkwijzen en systemen voor het analyseren van de structuur van een bodem onder een waterkolom, zoals bijvoorbeeld voor het bepalen van het niveau van de nautische bodem van een waterweg.

Achtergrond van de uitvinding

Transport over water wordt belangrijker in een geglobaliseerde economie. Dit resulteert in de nood voor meer en grotere vaartuigen en schepen om havens en inlandse waterwegen aan te doen. De bevaarbaarheid van havens en waterwegen. moet dus gegarandeerd zijn. De autoriteiten verzorgen constant de verdieping en verbreding van waterwegen en havens om te verzekeren dat schepen een doorgang hebben en kunnen navigeren. Om de diepte van waterwegen en de mate van baggeren te kunnen bepalen, moeten de fysische parameters van de bodemstructuur onder water gekend zijn.

In wetenschappelijke termen is de nautische bodem het niveau waar de fysische karakteristieken van de bodem een kritische limiet bereiken waarboven interactie tussen de bodem en de kiel van een schip de controleerbaarheid en het manoeuvreren beïnvloedt.

Om te bepalen of het nodig is om te baggeren om de waterweg bevaarbaar te maken, moeten de karakteristieken of reologie van sediment en modder lagen onder water gemonitored en geanalyseerd worden. De fysische eigenschappen van het onderwater sediment zullen de mogelijkheid voor het navigeren door dit sediment of juist erboven beïnvloeden. De eigenschappen en de karakteristieken van de vloeibare en deels vaste modder zijn een heel complexe zaak. De meeste van de technieken voor het bepalen van de nautische bodem zijn gebaseerd op informatie betreffende de dichtheid, omdat deze informatie relatief eenvoudig kan worden gemeten. Vandaag de dag wordt hoofdzakelijk dichtheid gebruikt als indicator voor de nautische bodem, waarbij de kritische drempelwaarde vaak wordt gelegd op 1200kg/m3. Deze metingen kunnen gebeuren met behulp van verschillende soorten uitrustingen gebaseerd op stemvorken, radioactieve bronnen, enz.

Naast voor het verdiepen van waterwegen, is de identificatie en classificatie van bodem structuren ook van belang voor het uitvoeren van constructies onder water of voor het identificeren van grondstoffen onder water. In zo'n identificatie en classificatie spelen de fysische karakteristieken van de vloeibare en deels vaste modder een belangrijke rol.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doelstelling van de onderhavige uitvinding om goede toestellen voor impact te voorzien, zoals bijvoorbeeld vrije val penetrometers, en overeenkomstige goede systemen en werkwijzen te voorzien voor het bepalen van de fysische parameters van bodem structuren onder water, zoals bijvoorbeeld voor de bepaling van de nautische bodem. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat systemen en werkwijzen worden voorzien voor de bepaling van fysische parameters zoals dichtheid en afschuifspanning van bodem structuren onder water. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de bodem structuur, het bodem type en de nautische bodem kunnen afgeleid worden van zulke fysische parameters.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat werkwijzen en systemen worden voorzien die aangepast zijn om in parallel de combinatie van fysische parameters te analyseren en de nautische bodem te bepalen. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een impact object wordt voorzien dat de kritische diepte kan meten in een vol continue meting. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat systemen worden voorzien die aangepast zijn in mechanisch ontwerp om indringing in modder lagen toe te laten zonder verstoring of met een minimale verstoring van de gemeten laag.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het elektronisch ontwerp en de sensor integratie van systemen kan worden aangepast voor analyse van modder lagen onder water en voor het detecteren van de nautische bodem.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de bepaling van fysische parameters niet alleen moet gebaseerd worden op een verband tussen de dichtheid en de reologie. Een meer complete aanpak resulteert op een voordelige manier in de mogelijkheid voor het bekomen van een vollediger beeld van de nautische bodem. Het is een voordeel dat de schuifsterkte, rigiditeit en viscositeit eveneens in rekening kunnen worden gebracht in werkwijzen en/of systemen volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. Deze eigenschappen kunnen typisch een belangrijke invloed kunnen hebben op de bepaling van de nautische bodem.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de metingen rekening kunnen houden met sediment pseudoplasticiteit en dat pseudoplasticiteit dus niet limiterend werkt voor het bekomen van accurate resultaten. Sommige niet-Newtoniaanse pseudoplastische vloeibare stoffen vertonen een tijdsafhankelijke wijziging in viscositeit, die eenvoudiger kan worden in rekening gebracht in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens onderhavige uitvinding dat een parameter zoals het baggervermogen voor het baggeren van verschillende bodemlagen kan worden afgeleid, alsook de nautische bodem, de bodem structuur en een identificatie van het bodem type.

Het bovenstaand objectief wordt bereikt door een werkwijze en systeem volgens de onderhavige uitvinding.

De onderhavige uitvinding betreft een gecomputeriseerd systeem voor het verkrijgen van informatie betreffende een waterweg, het systeem omvattend een invoermiddel voor het ontvangen van versnellingsmeter gegevens van een versnellingsmeter op een vrije val object en een verwerkingseenheid die is geprogrammeerd voor het afleiden van minstens één van de densiteit, viscositeit of diepte van een bodem gebaseerd op de versnellingsmeter gegevens. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een systeem is voorzien dat toelaat om accurate informatie te bekomen betreffende de nautische bodem, het bodem niveau en/of de bodemstructuur van een waterweg. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een accurate bepaling van de nautische bodem kan worden bekomen. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat informatie betreffende de nautische bodem, de bodem structuur en het bodem type kan worden bekomen gebruik makende van gemeten data gemeten tijdens een enkel val traject van een vrije val object.

De verwerkingseenheid kan geprogrammeerd zijn voor het afleiden van minstens de dichtheid gebaseerd op deze gegevens. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat de verwerkingseenheid de bepaling van de nautische bodem kan uitvoeren, wat belangrijk is voor navigatie. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat de informatie snel kan bepaald worden voor een gegeven punt van de waterweg, op basis van één enkel vrije val experiment.

De verwerkingseenheid kan geprogrammeerd zijn voor het afleiden van de densiteit gebaseerd op het drijfvermogen door het verplaatste volume, verplaatst door het vrije val object tijdens het vrije val traject in de vloeistof.

De verwerkingseenheid kan geprogrammeerd zijn voor het afleiden van de densiteit gebaseerd op een versnelling/vertraging van het vrije val object, het drijfvermogen en één of meerdere van wrijving en poriedruk.

Het systeem kan aangepast zijn om samen te werken met of omvat een vrije val object en de verwerkingseenheid kan geprogrammeerd zijn om massa informatie van het vrije val object en informatie betreffende minstens één dimensie van het vrije val object in rekening te brengen. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een systeem is voorzien dat toelaat om accurate informatie te bekomen door berekeningen gebaseerd op een aantal parameters die gemeten kunnen worden met één of meer sensoren.

Het vrije val object kan een langwerpig object zijn en de verwerkingseenheid kan geprogrammeerd zijn om een zijdelings oppervlak langsheen de lengte van het langwerpig object in rekening te brengen voor het bepalen van minstens één van de dichtheid, de viscositeit of de diepte van de bodem of de diameter van het vrije val object.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat het systeem gebruik kan maken van conventionele vrije val objecten, zoals bijvoorbeeld vrije val penetrometers. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat relatief licht wegende vrije val objecten kunnen gebruikt worden. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat vrije val objecten met een massa tussen 0.1kg en 10kg kunnen gebruikt worden.

De verwerkingseenheid kan geprogrammeerd zijn voor het in rekening brengen van een diameter van het vrije val object. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het oppervlak aan de top van het vrije val object en bijgevolg de poriedruk daarop kan genegeerd worden als de diameter tot lengte verhouding van het vrije val object kleiner is dan 0.1, bij voorkeur kleiner dan 0.05 of kleiner dan 0.01.

De verwerkingseenheid kan geprogrammeerd zijn voor het in rekening brengen van één of een combinatie van een volume, lengte, weerstandscoëfficiënt of wrijvingscoëfficiënt van het vrije val object.

De verwerkingseenheid kan verder geprogrammeerd worden om een drukmeting bekomen met behulp van het vrije val object in rekening te brengen en/of een optische of mechanische sensormeting bekomen met behulp van het vrije val object in rekening te brengen, zoals bijvoorbeeld een weerstandsmeting. Het is een voordeel van de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat additionele informatie in rekening kan gebracht worden voor het afleiden van de densiteit, de viscositeit of de diepte.

Een druk meting kan voorzien worden in het kopstuk van het vrije val object om rekening te houden met de poriedruk op het vrije val object.

De verwerkingseenheid kan aangepast zijn om de drukmeting en/of optische metingen en/of mechanische metingen te gebruiken voor het kruiscontroleren, compenseren of fijnregelen van de bekomen waarden voor de dichtheid, viscositeit en/of diepte. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het systeem één of meerdere van de dichtheid, viscositeit en/of diepte kan bepalen gebaseerd op versnellingsmeter gegevens en dat de informatie van additionele sensoren kan worden gebruikt voor het kruiscontroleren of het fijnregelen.

De verwerkingseenheid kan geprogrammeerd zijn voor het afleiden van een schuifspanning op basis van de optische of mechanische sensormetingen en voor het afleiden van de dichtheid, viscositeit of diepte op basis van deze schuifspanning. Het systeem kan meer algemeen aangepast zijn voor het afleiden van de schuifspanning. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat minstens één, of een combinatie of elk van de dichtheid, viscositeit en diepte alsook schuifspanning kan bepaald worden door middel van één enkel val traject van het vrije val object, resulterend in een efficiënt systeem.

Het vrije val object kan een rij van optische of mechanische sensoren bevatten langsheen een lengterichting van het vrije val object en de verwerkingseenheid kan aangepast zijn voor het afleiden van de schuifweerstand op het vrije val object als functie van de snelheid. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat niet alleen schuifweerstand kan bepaald worden, maar dat ook de schuifweerstand als functie van de snelheid kan worden bepaald. Het is bovendien een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de schuifweerstand als functie van de snelheid kan worden bekomen op basis van data voor een enkel valtraject voor het vrije val object. Het gecomputeriseerd systeem kan zelf een vrije val object zijn, waarbij het invoermiddel en de verwerkingseenheid geïntegreerd zijn in het vrije val object. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de verschillende componenten nodig voor het accuraat bepalen van de nautische bodem, de bodem structuur en/of het bodem type kunnen geïntegreerd worden in één enkel geïntegreerd systeem. Het vrije val object kan een transmissie eenheid omvatten voor het doorsturen van de resultaten naar een positie boven het water oppervlak van de waterweg. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de resultaten direct kunnen geconsulteerd worden op een positie boven het wateroppervlak van een waterweg. De verwerkingseenheid kan bovendien aangepast zijn voor het afleiden van één of meerdere van de nautische bodem, het bodem type of de bodem structuur op basis van de dichtheid, de viscositeit en/of de diepte. Het is een voordeel van de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat informatie kan worden bekomen die rechtstreeks bruikbaar is voor de evaluatie van navigatie.

De huidige uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg, de werkwijze omvattend het ontvangen van versnellingsmeter gegevens van een versnellingsmeter op een vrije val object en het afleiden van minstens één van de densiteit, viscositeit of diepte van bodem gebaseerd op de versnellingsmeter gegevens.

Het afleiden kan het afleiden omvatten van minstens de dichtheid, op basis van de versnellingsmeter gegevens. Het afleiden kan het afleiden omvatten van de dichtheid op basis van het drijfvermogen door het volume verplaatst door het vrije val object tijdens zijn val traject in de vloeistof.

Het afleiden kan het afleiden omvatten van de dichtheid, de viscositeit of de diepte van de bodem op basis van versnelling/vertraging van het vrije val object, het drijfvermogen door het verplaatst volume en één of meerdere van wrijving of poriedruk. Hierbij kan rekening gehouden worden met massa informatie en informatie betreffende minstens één dimensie van het vrije val object waarvan de versnellingsmeter data worden bekomen, rekening gehouden worden met een zijdelingse oppervlakte langsheen de lengte van het vrije val object gebruikt en/of rekening gehouden worden met de diameter van het vrije val object.

Het afleiden kan afleiden omvatten waarin rekening wordt gehouden met een drukmeting bekomen met het vrije val object en/of waarin rekening wordt gehouden met een optische of mechanische sensor meting bekomen met het vrije val object.

De werkwijze kan gebruik maken van optische of mechanische sensor metingen voor het afleiden van de schuifspanning en het bepalen van minstens één, meer of allen van de dichtheid, viscositeit of diepte op basis van de schuifspanning voor het kruiscontroleren van waarden voor de dichtheid, viscositeit en/of diepte bekomen op basis van de versnellingsmeter data. De werkwijze kan verder het afleiden van de schuifspanning op basis van de versnellingsmeter gegevens omvatten.

De werkwijze kan verder het afleiden van de schuifspanning als functie van de snelheid omvatten op basis van één enkel valexperiment met een vrije val object.

De werkwijze kan het doorsturen omvatten van de verwerkte resultaten van de verwerkingseenheid op het vrije val object naar een positie boven het wateroppervlak van de waterweg.

De huidige uitvinding betreft eveneens een vrije val impact object voor het verkrijgen van informatie betreffende een waterweg, het vrije val impact object omvattende een versnellingsmeter voor het bepalen van versnellingsmeter gegevens en een verwerkingseenheid geprogrammeerd om minstens één van de densiteit, viscositeit en/of diepte van een bodem af te leiden op basis van de versnellingsmeter gegevens. Het vrije val impact object kan een gecomputeriseerd systeem zoals hierboven omschreven bevatten.

De onderhavige uitvinding betreft ook een computerprogramma product voor -wanneer het wordt uitgevoerd op een computer, het uitvoeren van een werkwijze zoals hierboven beschreven. Het computer programma product kan ook een web applicatie zijn.

De onderhavige uitvinding betreft ook een machinaal leesbaar data opslag apparaat, waarop het computer programma product is opgeslaan zoals hierboven beschreven en houdt ook verband met transmissie van een dergelijk computerprogramma product over een lokaal of breed domein van telecommunicatie netwerk.

De huidige uitvinding betreft ook een vrije val impact object voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg, waarbij het vrije val impact object een langwerpig vrije val impact object is en waarbij het object een rij van optische en/of mechanische sensoren bevat, geordend langsheen de lengte van het langwerpig vrije val impact object. Het is een voordeel van de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een systeem wordt voorzien dat toelaat de schuifweerstand als functie van de snelheid te bepalen op basis van één enkel valtraject van het object. Het vrije val impact object kan een verwerkingseenheid omvatten die geprogrammeerd is voor het afleiden, op basis van de gegevens bekomen met de rij van sensoren en op basis van gegevens betreffende dieptemetingen gecorreleerd met de gegevens bekomen met de rij van sensoren, van de schuifweerstand als functie van de snelheid. Het vrije val impact object kan bovendien een gecomputeriseerd systeem bevatten met kenmerken zoals besproken in andere stukken van de beschrijving.

De onderhavige uitvinding betreft ook een gecomputeriseerd systeem voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg, waarbij het gecomputeriseerd systeem een invoermiddel omvat voor het bekomen van optische en/of mechanische meetresultaten van een rij van optische en/of mechanische sensoren langsheen de lengte van een langwerpig vrije val impact object en voor het bekomen van diepte metingen, en een verwerkingseenheid omvat geprogrammeerd voor het correleren van de diepte metingen aan de optische en/of mechanische meetresultaten en voor het afleiden, gebaseerd op de gecorreleerde meetdata, van de schuifspanning als functie van de snelheid.

De onderhavige uitvinding betreft eveneens een gecomputeriseerde werkwijze voor het bekomen van informatie van een waterweg, de werkwijze omvattend het bekomen van optische en/of mechanische meetresultaten van een rij van optische en/of mechanische sensoren langsheen de lengte van een langwerpig vrije val object en voor het bekomen van diepte metingen, het correleren van de diepte metingen aan de optische en/of mechanische meetresultaten en het afleiden, gebaseerd op de gecorreleerde meetdata, van de schuifspanning als functie van de snelheid.

De onderhavige uitvinding betreft ook een computerprogramma product voor — wanneer het wordt uitgevoerd op een computer, het uitvoeren van een werkwijze zoals hierboven beschreven. Het computer programma product kan een web applicatie zijn. De onderhavige uitvinding betreft ook een machinaal leesbaar data opslag apparaat, waarop het computer programma product is opgeslaan zoals hierboven beschreven en houdt ook verband met transmissie van een dergelijk computerprogramma product over een lokaal of breed domein van telecommunicatie netwerk.

De huidige uitvinding betreft ook een vrije val impact object voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg, waarbij het vrije val impact object een kopstuk heeft met daarop gemonteerd een stemvork voor het direct meten van de dichtheid tijdens het val traject van het vrije val impact object.

De huidige uitvinding betreft ook een vrije val impact object voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg, waarbij het vrije val impact object een rij van weerstandssensoren omvat voor het meten van de weerstand van een sediment in de waterweg langsheen het valtraject van het vrije val impact object.

De huidige uitvinding betreft ook een vrije val impact object voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg, waarbij het vrije val impact object minstens twee druksensoren omvat, waarbij een druksensor is gepositioneerd op het kopgedeelte van het vrije val impact object en waarbij een druksensor is gepositioneerd op het staart gedeelte van het vrije val impact object, voor het afleiden van de dichtheid op basis van een druk verschil gemeten tussen de minstens twee druksensoren.

De huidige uitvinding betreft ook een vrije val impact object voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg, waarbij het vrije val impact object een monster-name element omvat voor het nemen van monsters van het sediment tijdens het valtraject of bij impact van het vrije val impact object. Het monster-name element kan een tube en een afsluitklep omvatten, de afsluitklep bijvoorbeeld gebaseerd op een bal-afsluiting en/of bijvoorbeeld gepositioneerd aan het einde van de tube, voor het afsluiten van de tube tijdens het terughalen van het vrije val impact object naar het wateroppervlak. Op die manier kan het monster de tube niet verlaten bij het terughalen van het vrije val impact object naar het wateroppervlak. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat het systeem diepe indringing in de modderlagen toelaat. Dit laatste kan de detectie vereenvoudigen van kritische lagen op de bodem van waterkolommen.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat accurate detectie van het bodem type, inclusief een bepaling van de nautische bodem, kan worden bekomen. De hoge graad van accuraatheid kan, voor sommige uitvoeringsvormen, verder ondersteund worden door middel van elektronische metingen van de indringingsparameters. Het is een voordeel van de uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat een geavanceerde data analyse kan gebeuren en dat deze analyse kan assisteren in verdere accurate identificatie van de bodem karakteristieken, inclusief de nautische bodem.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de operationele kost voor het systeem laag kan zijn. Het systeem kan gemaakt worden zodat het eenvoudig te manipuleren is, doordat het bijvoorbeeld klein kan zijn. Het systeem kan eenvoudig gehanteerd worden van op een klein vaartuig.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat werkwijzen en systemen kunnen worden voorzien die eenvoudig en betrouwbaar zijn in gebruik, alsook een consistente manier van opereren toelaten. Sommige uitvoeringsvormen kunnen robust ontworpen worden wat kan bijdragen in betrouwbaarheid. Sommige uitvoeringsvormen laten toe dat het impact object in om het even welke richting of oriëntatie in het water wordt gedropt en dat het impact object zich tijdens de val aanpast in oriëntatie om een geschikte richting van impact te hebben.

De huidige uitvinding betreft ook een vrije val impact object met een kopstuk aangepast om impact te hebben met een laag op of nabij de bodem van een waterweg, alsook met een onderscheidbaar lichaam of mantel, waarbij het kopstuk een grootste diameter heeft die groter is dan de diameter van het lichaam of de mantel voor minstens een deel van de lengte van het lichaam of de mantel. Het lichaam of de mantel bevinden zich typisch stroomafwaarts met betrekking tot een vrij vallend impact object.

Het deel van het lichaam/de mantel kan minstens 25% van de lengte van het lichaam/de mantel zijn, of minstens 50% van de lengte van het lichaam/de mantel, of minstens 75% van de lengte van het lichaam/de mantel, of de grootste diameter van het kopstuk kan groter zijn dan elke diameter langsheen de volledige lengte van het lichaam/de mantel. Indien de voorwaarde geldt voor een deel van het lichaam/de mantel, kan dit voor het deel van het lichaam/de mantel zijn dat het verst is verwijderd van de kop.

De huidige uitvinding betreft ook een werkwijze voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg, de werkwijze omvattend, het bekomen van twee sets van schuifspanning gegevens voor een gebied waarin men interesse heeft (of één enkel punt of verschillende punten waar men verwacht dat het sediment hetzelfde gedrag vertoont), waarbij de eerste set is bekomen door gebruik te maken van een vrije val penetrometer met een breder kopgedeelte in vergelijking met de diameter over de volledige lengte van het lichaam en waarbij de tweede set is bekomen door gebruik te maken van een vrije val penetrometer met een breder kopgedeelte en eerste gedeelte van het lichaam in vergelijking tot de breedte van het resterend gedeelte van het lichaam. Vrije val penetrometers die hiervoor kunnen gebruikt worden staan hierboven beschreven. De werkwijze omvat bovendien het bepalen van de mantelweerstand van het lichaam op basis van de twee sets van data.

De huidige uitvinding betreft ook een werkwijze voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg, de werkwijze omvattend het ontvangen van schuifsterkte gegevens voor een vrije val penetrometer die een eerste snelheid heeft bij impact op het sediment op een bepaalde plaats en het ontvangen van schuifsterkte gegevens voor het vrije val penetrometer systeem aan een tweede snelheid bij impact op het sediment op die bepaalde plaats, en het bepalen van de viscositeit van het sediment op basis van de verhouding van het verschil in schuifsterkte tot het verschil in snelheid. De werkwijze kan het variëren van de snelheid omvatten door het gewicht van het vrije val object te wijzigen of door de valhoogte van het vrije val object te variëren.

Specifieke en voorkeursdragende aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de aangehechte onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals aangewezen en niet enkel zoals uitdrukkelijk in de conclusies naar voor gebracht. Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen duidelijk zijn aan de hand van en verhelderd worden met verwijzing naar de hiernavolgende beschreven uitvoeringsvormen.

Korte beschrijving van de figuren FIG. 1 illustreert een voorbeeld van een impact object met een geïntegreerd computer systeem, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 2 toont een model voor de krachten op een impact object, zoals kan worden gebruikt in uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding.

FIG. 3 illustreert theoretische vertragings- en snelheidscurves, zoals kunnen worden gebruikt in uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding.

FIG. 4 illustreert een snelheidsprofiel voor een in situ meting voor een diepte van 10.5m, zoals kan worden gebruikt in uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding.

FIG. 5 illustreert energie verlies metingen van een in situ meting voor een vrije val object, zoals kan worden bekomen door middel van een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 6 illustreert een dichtheidsprofiel gemaakt op basis van de Reynolds formule, zoals kan worden gebruikt in een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 7 illustreert een vrije val impact object dat een druksensor bevat voor de bepaling van de diepte en de dichtheid van de ingedrongen lagen, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 8 illustreert een vrije val impact object dat een stemvork omvat, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 9 illustreert een vrije val impact object dat een roterend element omvat voor het meten van de weerstand van het bodemmateriaal, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 10 illustreert een vrije val impact object dat een schuifweerstand sensor omvat, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 11 illustreert een vrije val impact object dat een systeem voor het meten van resistiviteit omvat, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 12 illustreert een vrije val object dat een monster-name element omvat voor het nemen van monsters van de bodem, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 13 illustreert een voorbeeld van twee snelheidscurves bepaald door versnellingsmetingen en drukmetingen, waaruit de dichtheid kan worden afgeleid, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 14(a) en (b) illustreren de versnelling en snelheid in functie van de diepte zoals bekomen door versnellingsmetingen, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 15 (a) en (b) illustreren de dichtheid en de schuifspanning als functie van de diepte zoals bekomen door berekening op basis van de verliezen van het impact object, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 16 illustreert de viscositeit in functie van de diepte zoals afgeleid uit de snelheid en de schuifspanning, volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. FIG. 17 illustreert een vrije val penetrometer volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, waarin het kopstuk van de vrije val penetrometer een grootste diameter heeft die groter is dan de diameter van de mantel, langsheen zijn volledige lengte.

FIG. 18 illustreert een vrije val penetrometer volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, waarin het kopstuk en een deel van de mantel een grootste diameter heeft groter dan de diameter van het resterend deel van de mantel langsheen zijn lengte.

FIG. 19 illustreert experimentele resultaten van schuifspanning gegevens zoals bekomen met een vrije val penetrometer zoals getoond in FIG. 17 en in FIG. 18, alsook de weerstand van de mantel bekomen op basis van deze schuifspanning, illustratief voor een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 20 illustreert het bepalen van de viscositeit van een sediment op basis van schuifsterkte metingen voor verschillende snelheden van het impact object indringend in een interessegebied, illustratief voor een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

De figuren zijn enkel schematisch en niet limiterend. In de figuren kunnen de afmetingen van sommige onderdelen overdreven en niet op schaal zijn voorgesteld voor illustratieve doeleinden.

Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormen

In de hier voorziene beschrijving worden talrijke specifieke details naar voren gebracht. Fiet is hoe dan ook te begrijpen dat uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen uitgevoerd worden zonder deze specifieke details. In andere gevallen zijn welgekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail getoond om deze beschrijving helder te houden. De huidige uitvinding zal beschreven worden met betrekking tot bijzondere uitvoeringsvormen en met verwijzing naar bepaalde tekeningen, echter de uitvinding wordt daartoe niet beperkt maar is enkel beperkt door de conclusies. De beschreven tekeningen zijn slechts schematisch en niet beperkend. In de tekeningen kunnen voor illustratieve doeleinden de afmetingen van sommige elementen vergroot en niet op schaal getekend zijn.

Verder worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt voor het onderscheiden van gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een volgorde, noch in de tijd, noch spatiaal, noch in rangorde of op enige andere wijze. Het dient te worden begrepen dat de termen op die manier gebruikt onder geschikte omstandigheden verwisselbaar zijn en dat de uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven geschikt zijn om in andere volgorde te werken dan hierin beschreven of weergegeven. Het dient opgemerkt te worden dat de term "bevat", zoals gebruikt in de conclusies, niet als beperkt tot de erna beschreven middelen dient geïnterpreteerd te worden; deze term sluit geen andere elementen of stappen uit. Hij is zodoende te interpreteren als het specificeren van de aanwezigheid van de vermelde kenmerken, waarden, stappen of componenten waarnaar verwezen wordt, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van één of meerdere andere kenmerken, waarden, stappen of componenten, of groepen daarvan niet uit. Dus, de omvang van de uitdrukking "een inrichting bevattende middelen A en B" dient niet beperkt te worden tot inrichtingen die slechts uit componenten A en B bestaan.

Waar in uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding referentie wordt gemaakt naar een waterweg, wordt gerefereerd naar een bevaarbare watermassa zoals een rivier, een kanaal, een zee, een meer, een oceaan, etc.

Waar in uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding referentie wordt gemaakt naar "nautische bodem" of "nautisch bodem niveau" wordt referentie gemaakt naar de diepte waar de fysische karakteristieken van de bodem van een waterweg een kritische grenswaarde bereiken waarboven normale navigatie niet meer mogelijk is. De nautische bodem kan worden gedefinieerd als het niveau waar de fysische karakteristieken van de bodem een kritische grenswaarden bereiken waarboven contact tussen de bodem en de kiel van het schip de controleerbaarheid en manoeuvreerbaarheid van het schip beïnvloeden.

Waar in uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvindingen referentie wordt gemaakt naar "bodem structuur" of "bodem type" of "bodem type identificatie", wordt referentie gemaakt naar de classificatie van het type bodem op basis van fysische parameters van de gemeten bodem, gebaseerd op bijvoorbeeld de densiteit, de schuifspanning, de viscositeit of andere fysische parameters die een bodem type kunnen identificeren.

Waar in uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding referentie wordt gemaakt naar een versnellingsmeter, wordt referentie gemaakt naar een toestel dat is aangepast om de versnelling of vertraging van een object te bepalen. Waar in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding referentie wordt gemaakt naar schuifspanning wordt referentie gemaakt naar de spanning die parallel of tangentieel aan het oppervlak van het materiaal optreedt.

Waar in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding referentie wordt gemaakt naar dichtheid, wordt gerefereerd naar de typische waarden die gebruikt worden in havens voor het bepalen van de nautische bodem. De nautische bodem wordt bepaald als de diepte waarop de modder een dichtheid bereikt van 1200kg/m3.

In een eerste aspect, relateert de onderhavige uitvinding aan een gecomputeriseerd systeem voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg. Deze informatie kan bijvoorbeeld de nautische bodem zijn, alhoewel ook andere informatie zoals het type bodem of de bodem structuur of informatie gerelateerd daaraan kan worden bekomen. Het gecomputeriseerd systeem kan een systeem zijn dat een invoermiddel omvat voor het ontvangen van versnellingsmeter gegevens van een versnellingsmeter gepositioneerd op een impact object, bijvoorbeeld een vrije val object zoals een vrije val penetrometer. Zo'n invoermiddel kan aangepast zijn om gegevens te ontvangen in real-time, quasi real-time of gegevens te ontvangen afkomstig van een opslagapparaat. Het systeem omvat bovendien ook een verwerkingseenheid die geprogrammeerd is om, gebaseerd op de versnellingsmeter gegevens, minstens één, een combinatie of allen van de densiteit, de viscositeit of de diepte van de bodem te bepalen. De verwerkingseenheid kan om het even welke verwerkingseenheid zijn zoals bijvoorbeeld een verwerkingseenheid voor algemeen gebruik die is geprogrammeerd om het afleiden uit te voeren. Het kan een microprocessor zijn, een FPGA, ... Gebaseerd op de een of meerdere eigenschappen die zijn afgeleid, kan een karakteristieke parameter zoals de nautische bodem, een bodem type of een bodem structuur worden bepaald. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat karakterisatie kan worden uitgevoerd worden tijdens of op basis van één enkel continue val traject van een vrije val object.

Zoals hierboven is aangegeven, omvat het gecomputeriseerd systeem een verwerkingsmiddel. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de verwerkingseenheid aangepast om een nautische bodem, een bodem structuur, een bodem type,... te bepalen. De verwerkingseenheid zoals hierboven beschreven omvat een middel om informatie over een waterweg af te leiden uit de versnellingsmeter gegevens en optioneel uit één of meerdere druk gegevens, akoestische gegevens, resistiviteitsgegevens en andere fysische en chemische informatie betreffende de impact met een modder laag. De verwerkingseenheid kan aangepast zijn om, gebaseerd op deze informatie, een afremming van het impact object te detecteren afkomstig van het indringen van het impact object in een laag modder en gerelateerd aan het verlies aan energie ten gevolge van de schuifspanning en de poriedruk. De verwerkingseenheid kan aangepast zijn om, gebaseerd op de ontvangen informatie, de densiteit van een modderlaag te bepalen op basis van indringing in de modderlaag. De verwerkingseenheid kan aangepast zijn om, gebaseerd op de ontvangen informatie, de dikte van de modderlagen te bepalen door middel van een gegeven densiteit op basis van indringing in de modderlagen. De verwerkingseenheid kan aangepast zijn om, gebaseerd op de ontvangen informatie, de dikte van de modderlagen te bepalen door middel van een zekere schuifspanning op basis van indringing in de modderlagen. De verwerkingseenheid kan aangepast zijn voor het bepalen van de dikte van de modderlagen door middel van een zekere resistiviteit op basis van indringing in de modderlagen.

De verwerkingseenheid kan verdere een element omvatten voor het koppelen van positie informatie betreffende de positie van het impact object aan de informatie betreffende het type van de bodem structuur zoals bepaald met het impact object.

Het gecomputeriseerd systeem kan geïntegreerd zijn in het vrije val impact object, of met andere woorden, er zijn ook uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding die betrekking hebben op een vrije val impact object die zo'n gecomputeriseerd systeem omvatten. Alternatief kan het gecomputeriseerd systeem ook apart zijn ten opzichte van het vrije val impact object, en kan het gecomputeriseerd systeem bijvoorbeeld typisch op een schip of aan wal geplaatst worden tijdens de vrije val impact meting.

Bij wijze van illustratie wordt een voorbeeldmatig systeem volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitviding getoond in FIG. 1. FIG. 1 toont een schematische voorstelling van een vrije val impact object 100 dat een versnellingsmeter 110 en een gecomputeriseerd systeem 200 omvat. Flet gecomputeriseerd systeem omvat een invoermiddel 210 voor het ontvangen of bekomen van data die minstens versnellingsmeter gegevens omvat en een verwerkingseenheid 220 voor het afleiden van eigenschappen of karakteristieken gebaseerd op de ontvangen data. Flet gecomputeriseerd systeem 200 omvat optioneel bovendien een geheugen 230 voor het ontvangen en opslaan van gegevens van minstens één sensor, en/of een uitvoermiddel 240, zoals bijvoorbeeld om het even welk type uitvoer poort, een netwerk verbinding zoals een draadloze netwerk verbinding, enz. Flet impact object kan bovendien een interface omvatten voor het verbinden van het object met een rekeneenheid en/of een afbeeldingselement, nadat het impact object boven water is gehaald.

Flet vrije val impact object kan ook één of meerdere verdere sensoren 120 omvatten. Voorbeelden van sensoren die kunnen voorzien zijn zijn druk sensoren in de kop van het object, druk sensoren in de staart van het object, optische en/or mechanische sensoren, weerstandssensoren, rijen van weerstandssensoren, bijkomende versnellingsmeters, schuifspanningssensoren, differentiële druk sensoren, enz. Een aantal van deze sensoren worden besproken met referentie naar specifieke uitvoeringsvormen, die onderling kunnen gecombineerd worden, de combinaties ervan dus eveneens vallend onder de huidige uitvinding. Typisch kunnen één of meerdere van deze sensoren geïntegreerd zijn en aangepast zijn voor het voelen van parameters, tijdens de vrije val of bij impact met de bodem onder water, om hiermee bijvoorbeeld fysische karakteristieken van de waterweg, zoals bijvoorbeeld de sediment lagen onder water, te bepalen. Flet impact object kan bovendien een controller omvatten voor het controleren van de snelheid, het roteren en de aanwezigheid van koppels op het vrije val impact object.

In één uitvoeringsvorm kan het systeem minstens een eerste en een tweede impact object bevatten, waarbij minstens één van de twee impact objecten een impact object is zoals hierboven beschreven. Het eerste en tweede impact object zijn daarbij aangepast om simultaan gebruikt te worden en zijn aangepast voor het gebruik als zender/ontvanger systeem voor een resistieve, acoustische of electromagnetisch gebaseerde meting.

Bij wijze van illustratie, waarbij uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding niet gelimiteerd zijn door deze illustratie en zonder dat de beschreven theoretische overwegingen limiterend zijn, wordt hieronder een specifiek voorbeeld besproken over hoe de eigenschappen van de gegevens kunnen worden afgeleid. Het dient te worden opgemerkt dat het gebruikte formalisme louter dient als voorbeeld van de principes die kunnen worden toegepast volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

Volgens uitvoeringsvormen van het eerste aspect van de onderhavige uitvinding,omvat het vrije val impact object minstens één versnellingsmeter. Metingen van het afremmen en/of de versnelling kunnen worden bekomen door gebruik te maken van deze versnellingsmeter. In één uitvoeringsvorm wordt eveneens de snelheid van het vrije val impact object bepaald door integratie van de versnellingsmeter meetgegevens over tijd, en kan eveneens de positie worden bepaald door het integreren van de snelheid over tijd.

FIG. 2 is een illustratie van de krachten die werkzaam zijn op een vrije val impact object in een vloeistof. De naar omlaag gerichte kracht FDown is de zwaartekracht. De opwaartse kracht Fup is een combinatie van het drijfvermogen en de wrijving die tegengesteld gericht zijn ten opzichte van de zwaartekracht. FIG. 3 is een illustratie van het gedrag van het vrije val impact object in een modderige laag onder water, startend van het lanceren van het object boven water. De versnelling 302 en de snelheid 304 is weergegeven als functie van de diepte 306. Initieel, wanneer het vrije val impact object wordt vastgehouden is de versnelling 302 en de snelheid 304 gelijk aan nul. Van zodra het impact object wordt losgelaten is de versnelling 302 van het impact object tijdens de periode dat het object nog niet in het water is (dus nog in lucht is) gelijk aan lg (la in FIG. 3) en neemt de snelheid lineair toe (2a in FIG. 3). Wanneer het impact object in het water terechtkomt neemt de opwaartse kracht sterk toe en vertraagt het impact object (lb in FIG. 3). Onder water is de kracht gerelateerd aan het opwaarts drijfvermogen en de wrijvingskracht tegengesteld gericht aan de richting van de zwaartekracht.

De wrijvingskracht hangt af van de snelheid 304 van het impact object en bij een zekere snelheid 304 zullen het opwaarts drijfvermogen en de wrijving compenseren voor de zwaartekracht en is er geen netto kracht op het impact object (lc in FIG. 3). Op dat moment heeft het object zijn eindsnelheid bereikt (2b in FIG. 3).

Op het moment dat het impact object de modder laag bereikt, stijgt het afremmen sterk (ld in FIG. 3). De snelheid 304 van het impact object neemt af (2c in FIG. 3) alsook de wrijving daaraan gerelateerd. Door de reductie van de wrijvingskracht bereikt de afremming een maximum en daalt het dan verder naar nul (Ie in FIG. 3). Volgens een uitvoeringsvorm, kan de energie balans vergelijking voor de vrije val penetrometer worden opgelost op basis van de versnelling 302, snelheid 304 en positie parameters bepaald door middel van de versnellingsmeter meetgegevens, waarbij bijvoorbeeld de processen beschreven in FIG. 1 en FIG. 2 in rekening gebracht worden. In de volgende beschrijving wordt het vloeibare sediment beschouwd als een Newtoniaanse vloeistof, wat een benadering is. Deze benadering laat desalniettemin voldoende accurate resultaten toe voor de afgeleide parameters, zoals dichtheid. Bijgevolg, verwijzen de dichtheid en andere parameters in dit voorbeeld naar Newtoniaans vloeistof gedrag.

Bij het aanvangspunt, wat het niveau is waarop het vrije val impact object wordt losgelaten, heeft het impact object een zekere potentiële energie. Door het te laten vallen, wordt potentiële energie omgezet in kinetische energie. Op het moment van impact met het wateroppervlak wordt de vrije val penetrometer afgeremd. Dit niveau kan gebruikt worden als startpunt van de dieptemetingen. Eenmaal onder water, versneld de vrije val penetrometer tot dat het zijn eind snelheid Vterminai bereikt. De eindsnelheid van een object onder water wordt bepaald door

waarbij m de massa is van de penetrometer, p de densiteit is van het ingedrongen fluïdum, g de zwaartekracht constant is en b de weerstandscoëfficient is.

De energie balans vergelijking voor elke stukje traject met een lengte h is voor het vrije val traject gegeven door

Tijdens het traject van vrije val, gebruikt het object potentiële energie om kinetische energie te genereren en om te compenseren voor verliezen.

Bij de eindsnelheid is de kinetische energie constant gezien de snelheid constant is. Daarom is de energie gegenereerd bij het wijzigen in potentiële energie volledig toe te schrijven aan verliezen. Wanneer de vrije val penetrometer vertraagt, betekent dit dat er meer energie verloren gaat dan er door omzetting van potentiële energie wordt gegenereerd. Er zijn drie types verliezen bij het vallend object die in rekening kunnen worden gebracht.

Deze drie types van verliezen worden uitgedrukt in Joule.

Eerst zijn er de verliezen die worden veroorzaakt door de verplaatsing van de vloeistof tijdens het valtraject.

Deze verliezen worden bepaald door de formule

waarbij p de dichtheid is, V het volume, g de gravitatieconstante en h de valhoogte. Het tweede type verlies is het weerstandsverlies. Een drietal voorbeelden voor de bepaling van weerstandsverlies wordt hier besproken.

Een eerste manier van bepaling is voor een vallend object waarvan de snelheid klein is zodat de weerstandsverliezen bepaald worden door laminaire stromen en zodat bijgevolg het weerstandsverlies kan worden bepaald op basis van de formule

waarbij b de weerstandscoëfficiënt is bij lage snelheid (i.e. bij laag

Reynolds getal), v de snelheid is van het vallend object en h de valhoogte is. De weerstandscoëfficiënt b is een unieke parameter van het vallend object en de weerstandscoëfficiënt wordt verondersteld constant te zijn voor een bepaald medium. Tijdens de val kunnen de verschillende lagen medium geïdentificeerd worden op de afremmingscurve. Voor elke laag medium zal een experimentele weerstandscoëfficiënt gebruikt worden in de berekening. Het gebruik van de weerstandscoëfficiënt kan worden vermeden in de vergelijkingen door de weerstandsverliezen te vervangen door de schuifspanningsverliezen.

Een tweede manier van bepaling is voor een vallend object dat hoge snelheid heeft. In dit geval worden de weerstandsverliezen bepaald door turbulente stromen en kunnen ze worden berekend op basis van de formule

waarbij p de dichtheid is, v de snelheid is van het vallend object, A de oppervlakte is van het vallend object, C<j de weerstandscoëfficiënt is bij hoge snelheid (i.e. bij een hoog Reynolds getal) en h de valhoogte is. A en Q zijn karakteristieken van het vallend object en zijn daarom belangrijk bij de bepaling van de densiteit of de viscositeit. De weerstandscoëfficiënt Cd is een unieke parameter van het vallend object en de weerstandscoëfficiënt wordt constant geacht voor een gegeven medium. Tijdens de val kunnen de verschillende lagen medium geïdentificeerd worden op de afremmingscurve. Voor elke laag medium zal een experimentele weerstandscoëfficiënt gebruikt worden in de berekening. Het gebruik van de weerstandscoëffïciënt kan worden vermeden in de vergelijkingen door de weerstandsverliezen te vervangen door de schuifspanningsverliezen.

Een derde manier voor de bepaling van het weerstandsverlies is door middel van de schuifspanning op de mantel van het vallend object. Het wordt bepaald op basis van de formule

waarin r de schuifspanning is en A het oppervlak is van de mantel van het oppervlak en h de valhoogte is.

In voordelige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, kunnen specifieke karakteristieken van het vrije val impact object in rekening gebracht worden bij het verwerken voor het afleiden van één of meerdere van de densiteit, de viscositeit of de diepte. Typische karakteristieken van het vrije val impact object die kunnen in rekening gebracht worden door de verwerkingseenheid en die als input kunnen voorzien worden voor het invoermiddel zijn één of meerdere van de massa, het manteloppervlak (zij-oppervlak) van het vrije val impact object, de diameter van het vrije val impact object, een oppervlakte van het kopstuk van het vrije val impact object, een volume van het vrije val impact object, etc.

Het derde type verliezen die bij een vrije val van een object optreden worden veroorzaakt door de poriedruk die kan worden opgebouwd op het indringpunt van het vallend object (= de kop van het object). Deze poriedruk wordt vaak niet in rekening gebracht in berekeningen maar kan in rekening gebracht worden indien een additionele druksensor wordt voorzien in de kop van het vallend object. Het verlies in vermogen op de kop kan worden afgeleid uit de gemeten druk op de kop door middel van de formule p.Avv, waarbij Ai het oppervlak is van de kop, p is de druk afkomstig door de additionele poriedruk en v is de snelheid van het vrij vallend object. Op basis van de vergelijking

kan de densiteit p bepaald worden en van zodra p is bepaald, kunnen ook alle andere parameters afgeleid worden, zoals de schuifspanning r en de viscositeit.

Het gecomputeriseerd systeem en/of het vrije val impact object volgens het eerste aspect kan bovendien nog additionele componenten omvatten die op zijn minst deel van de werkwijzen zoals beschreven in het volgend aspect of een uitvoeringsvorm daarvan implementeren.

In een tweede aspect, relateert de onderhavige uitvinding ook aan een werkwijze voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg. Het bekomen van informatie kan bijvoorbeeld het detecteren van het niveau van de nautische bodem onder water omvatten, maar kan ook het bepalen van een bodemstructuur of bodemtype omvatten. De werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het ontvangen van versnellingsmeter data van een versnellingsmeter op een vrije val object en het afleiden van tenminste één van de dichtheid, viscositeit of diepte van een bodem gebaseerd op de versnellingsmeter data. Aanvullend kan ook schuifspanning bepaald worden. Het ontvangen van versnellingsmeter gegevens kan het ontvangen van versnellingsmeter gegevens omvatten via een invoermiddel, ook invoerpoort genoemd, gebaseerd op metingen gedaan met een vrije val impact object op afstand of via een invoermiddel in rechtstreekse verbinding met de versnellingsmeter voor een geïntegreerd gecomputeriseerd systeem. Het ontvangen van versnellingsmetergegevens kan bijvoorbeeld het onder het wateroppervlak in vrije val toestand brengen van een impact object, omvattende tenminste een versnellingsmeter en ten voordeel ook één of meerdere druksensoren en schuifspanningsensoren, en het induceren van een vertraging ten gevolge van impact op een modderlaag onder het wateroppervlak omvatten. De werkwijze kan ook het verkrijgen, bij penetratie in een modderlaag, van kinetische energie, snelheid, positie, schuifspanning en poriëndruk omvatten gebaseerd op versnellingsinformatie om informatie te bepalen over de waterweg zoals de nautische bodem in het sediment, een bodem of modder structuur, enzovoort. De werkwijze kan ook het opvangen van één of meerdere van een chemische signaal, een signaal van een resistieve meting, een signaal van een akoestische terugstrooiingsmeting, een schok en ultrasoon testsignaal, een signaal van een optische terugstrooiingsmeting en een signaal van een electromagnetische terugstrooiingmeting omvatten, en het berekenen van de nautische bodem gebaseerd op deze signalen omvatten. De werkwijze kan verder het verkrijgen van plaatscoördinaten geassocieerd met de positie van het impact toestel en het koppelen van de plaatscoördinaten met informatie met betrekking tot de bodem structuur verkregen met het impact toestel omvatten. De werkwijze kan daarenboven het gelijktijdig gebruiken van een tweede impact toestel omvatten, en deze impact toestellen gebruiken als zender en ontvanger in een resistieve, akoestische of electromagnetische meting omvatten.

In één uitvoeringsvorm, gebaseerd op de versnelling, snelheid en positie parameters, kan de bewegingsvergelijking van het vrije val impact toestel opgelost worden. De bewegingsvergelijking van een vrij vallend object onder water is:

waar

en

de versnelling en de snelheid van het vrije val impact toestel zijn. De dichtheid p en de weerstandscoëfficiënt b zijn allebei parameters afhankelijk van het binnengedrongen sedimenttype of moddertype. De vergelijking kan ook gesteld worden door -bdy/dt te vervangen door de weerstandscoëfficiënt bij hoge snelheid, %.p.A.v2.Cd, in het geval dat het vrij vallende object hogere snelheden bereikt.

Om de dichtheid van de modderlagen op een alternatieve manier te bepalen, bv. als controleproef, ter bevestiging of voor fijnafstemming, kunnen bijkomstige werkwijzen toegepast worden, typisch gebruik makend van bijkomende sensoren. Bijgevolg, kunnen verscheidene »bijkomstige sensoren geïntegreerd worden in het vrije val impact toestel. De eerste manier om dichtheid te meten via een vrije val impact toestel is door twee druksensoren te integreren. Eén sensor bevindt zich nabij de kop van het vrije val impact toestel en één sensor is geïntegreerd nabij de staart van het vrije val impact toestel op een vaste afstand van elkaar. Het drukverschil geeft gebaseerd op de Bernouilli vergelijking als volgt een aanduiding van de dichtheid:

. Wanneer de vergelijking uitgewerkt wordt in iedere druksensor toont dit aan dat

omdat de vloeistofsnelheid constant is in ieder punt. Dit resulteert in

waar h de vaste afstand tussen de twee druksensoren is. In één uitvoeringsvorm, relateert de onderhavige uitvinding ook aan een systeem en werkwijze voor het bepalen van een dichtheid in een waterweg of een bodem structuur daarvan op basis van dit principe. Het systeem en de werkwijze zijn aangepast om dichtheid te bepalen op basis van een drukverschil tussen twee druksensoren in een vrije val impact toestel en op basis van de vergelijking van Bernouilli. De principes worden ook getoond in FIG. 7, waarop twee geïntegreerde druksensoren 702, 704 in een impact toestel voorgesteld zijn, alsook de afstand hl, de afstand h tussen de sensoren, de afstand h2 en de vloeistofsnelheid v zijn voorgesteld. De resultaten voor deze werkwijze kunnen enige afwijkingen vertonen van andere werkwijzen aangezien de drukopbouw in de sensor niet enkel afhankelijk zal zijn van de diepte en de dichtheid van het materiaal, maar ook van andere factoren zoals poriëndruk. Poriëndruk is een plaatselijke druktoename tengevolge de sedimentkorrels in de vloeibare modder die zich gedragen als een lokale afsluiter en die het water in de modder bij de bovenkant van het vrije val impact toestel verhinderen om weg te vloeien.

Een alternatieve manier om de dichtheid te meten is via een stemvork geïnstalleerd op de kop van de vrije val penetrometer. De resonantiefrequentie van de stemvork verschuift afhankelijk van de variatie van de dichtheid van de binnengedrongen lagen. In een uitvoeringsvorm relateert de onderhavige uitvinding ook aan een systeem en werkwijze om een dichtheid te bepalen in een waterweg of een bodemstructuur daarvan gebaseerd op een resonantieverschuiving die zich voordoet in een stemvork van een vrije val impact toestel. De stemvork kan twee langgerekte, van elkaar gescheiden delen omvatten en kan een verwerkingseenheid om de resonantieverschuiving op te volgen omvatten. Een voorbeeld van een dergelijk systeem wordt getoond in FIG. 8 waarbij een piezo-transducer 802 en een stemvork 804 zijn getoond.

In bepaalde uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding, zijn het systeem en de werkwijze aangepast om een poriëndichtheid te meten. Ter illustratie worden twee voorbeelden van hoe poriëndichtheid kan gemeten worden besproken. In één voorbeeld kan de dichtheid op de kop gemeten worden gebruik makend van een verplaatsbare kop en een druksensor. De druk die wordt opgebouwd op het hoofd van het vrije val impact toestel tijdens het binnendringen in een modderlaag is een maat voor de poriëndruk. Een alternatief systeem en werkwijze om poriëndruk te meten is door gebruik te maken van een doordringbare ring of verscheidene openingen in de kop van de vrije val penetrometer waar het water, dat wegvloeit wanneer modder wordt weggedrukt bij impact, kan binnenstromen. Hierdoor wordt de druk van het water in de modder bij impact gemeten.

Een alternatieve manier om de schuifspanning te meten is door het introduceren van een draaiende as tijdens de vrije val. De variatie van krachtmoment tengevolge van de wrijving op de draaiende as is een maat voor de schuifspanning. De variatie van draaimoment zal resulteren in een variatie van stroom van de aandrijvende motor 902. Deze stroom zal een maat zijn voor de schuifspanning. In een uitvoeringsvorm, relateert de onderhavige uitvinding ook aan een systeem en een werkwijze om een schuifsterkte in een waterweg of een bodemstructuur daarvan te bepalen gebaseerd op een draaiend element op het vrije val impact toestel en door de rotatie op te volgen, bv. door het vermogen van een motor van een draaiend element op te volgen. Ter illustratie is een voorbeeld van een dergelijk systeem afgebeeld in FIG. 9. De schuifsterkte kan rechtstreeks gemeten worden door een enkele of meerdere schuifsterkte sensoren in de huls van de vrije val penetrometer te integreren. Deze sensor kan een optische of mechanische schuifsterkte sensor zijn. Een serie van schuifsterkte sensoren in de huls heeft als voordeel de mogelijkheid om de schuifsterkte aan verschillende snelheden te meten in een punt. Wanneer de vrije val penetrometer door een modderlaag dringt vertraagt deze hierdoor. In een punt passeert een stapel van verticale sensoren met verschillende snelheden. Dus de schuifsterkte wordt gemeten aan verschillende snelheden in één punt. Door het niet-lineaire gedrag en het niet-Newtoniaanse gedrag van modder zal de schuifsterkte ook niet-lineair zijn over verschillende snelheden. Daardoor kan dit type van metingen dit niet-lineaire gedrag dekken. In een uitvoeringsvorm, relateert de onderhavige uitvinding ook aan een systeem en een werkwijze voor het meten van de schuifsterkte in een waterweg of een bodemstructuur daarvan gebruikmakende van een geïntegreerde stapel van schuifspanningsensoren 1002, 1004, 1006,1008, 1010 wat een werkwijze toelaat waarin opvolging van schuifspanning wordt uitgevoerd in een enkel punt aan verschillende snelheden. Een overeenkomstig systeem wordt getoond in FIG. 10.

In een uitvoeringsvorm, relateert de onderhavige uitvinding ook aan een systeem en een werkwijze om een zoutheid in een waterweg of een bodemstructuur daarvan te bepalen. Het systeem is aangepast om de elektrische weerstand tussen verschillende punten langs het pad van het vrije val impact toestel te meten, bv. met één elektrische weerstand sensor of een matrix van elektrische weerstand sensors. In FIG. 11 wordt een overeenstemmend systeem getoond waarbij afwisselend positieve polen 1102,1106,... en negatieve polen 1104,1108 zijn getoond.

In een uitvoeringsvorm, relateert de onderhavige uitvinding ook aan een systeem en een werkwijze om informatie te bekomen over een waterweg. Het systeem en de werkwijze is daarbij aangepast voor een sediment te bemonsteren tijdens een vrije val van een vrije val impact toestel. Het vrije val impact toestel omvat een bemonsteringsbuis, typisch aan de bovenkant van het vrije val impact toestel geplaatst. De bemonsteringsbuis kan typisch voorzien zijn van een klep, zodat een sediment monster niet verloren gaat wanneer het vrije val impact toestel wordt opgehaald uit het water. De werkwijze omvat het lanceren van een vrije val impact toestel, en het bij impact automatisch vullen van de bemonsteringsbuis met vloeibare modder door de versnelling geïnduceerd door de vrije val omstandigheden. Nadat de vloeibare modder bemonsterd is, omvat de werkwijze ook het automatisch sluiten van een klep bij het terughalen om te verzekeren dat de vloeistof niet terugstroomt terwijl het uit de modderlaag getrokken wordt. Een voorbeeld van een dergelijk systeem wordt getoond in FIG. 12.

De werkwijze kan voorts stappen omvatten overeenkomstig met de functionaliteit van andere onderdelen beschreven voor het systeem volgens het eerste aspect van de onderhavige uitvinding.

In een verder aspect, betreft de onderhavige uitvinding eveneens een computer programma product voor - wanneer het wordt uitgevoerd op een computer, het uitvoeren van een werkwijze zoals hierboven beschreven. De werkwijze kan het ontvangen van informatie omvatten. De informatie kan daarbij informatie omvatten van het indringen in of verwijderen uit een bodem structuur van een vrije val impact object. Zo'n object kan aangepast zijn voor het bepalen van de nautisch bodem en/of voor het verwerken van de ontvangen informatie voor het bepalen van de nautische bodem in de ingedrongen bodem structuur. Het computer programma product kan aangepast zijn om versnellingsinformatie (afremmingsinformatie), snelheid, positie, schuifspanning van het impact object en te bepalen en om op basis daarvan karakteristieken van de bodem te bepalen, inclusief een of meerdere van de nautische bodem, het bodem type en de bodem structuur.

De onderhavige uitvinding betreft ook een machinaal leesbaar data opslag apparaat, waarop het computer programma product is opgeslaan zoals hierboven beschreven en houdt ook verband met transmissie van een dergelijk computerprogramma produkt over een lokaal of breed domein van telecommunicatie netwerk.

Bij wijze van illustratie wordt een voorbeeld van in situ metingen zoals bekomen met uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding besproken met verwijziging naar FIG. 4 tot FIG. 6, uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding niet gelimiteerd hierdoor. FIG. 4 toont de evolutie van de snelheid als functie van de diepte van het impact object. FIG. 5 illustreert het resultaat van de verliezen voor het vrije val impact object voor een in situ meting. De verliezen zijn de som van de schuifsterkte verliezen door het indringen van de lagen in combinatie met de verplaatsingsverliezen. In FIG. 6 toont de overeenkomstige dichtheid 602 voor de in situ meting van het indringen van een vrije val impact object doorheen lagen. De densiteit 602 is berekend op basis van de verliezen door verplaatsing van de vloeibare modder door het vrije val impact object in combinatie met de weerstandsverliezen. Een voorbeeld van een limietwaarde van 1200 kg/m3 is ook aangegeven door curve 604.

In een voorbeeld van een uitvoeringsvorm, is een werkwijze en systeem beschreven dat is aangepast voor het bepalen van de top van een modder laag, door het vergelijken van snelheidscurves bekomen door drukmetingen en met behulp van versnellingsmeters. Bij wijze van illustratie wordt hieronder een voorbeeld algoritme beschreven. De diepte kan worden bepaald op basis van formule p=p.g.h en een druk meting met een druk sensor. Door te differentiëren, kan de snelheid van de penetrometer afgeleid worden. De snelheid kan eveneens afgeleid worden door integratie van versnellingsmetingen. Vergelijking van de snelheidscurve afgeleid van de drukmeting en van de snelheidscurve afgeleid van versnellingsmetingen leert dat er een afwijking zichtbaar is tussen de twee curves aan de top van de vloeibare modder laag. De toename van de dichtheid van het fluïdum genereert een toename van de druk op de sensor resulterend in een schijnbare snelheidstoename, terwijl de toename van de dichtheid van het fluïdum, volgens fluïdum mechanica, een vertraging van het systeem veroorzaakt. De exacte verplaatsing van het systeem is beschreven door de versnellingsmeters. Het verschil tussen de twee curves is dus een aanduiding voor de dichtheid. FIG. 13 illustreert de twee snelheidscurves bepaalt door versnellingsmetingen en drukmetingen, voor een zone van water 1302, een zone van vloeibare modder 1304 en een zone van geconsolideerde modder 1306.

In een ander voorbeeld van een uitvoeringsvorm, worden werkwijzen en systemen beschreven waarbij de top van een modderige laag en de top van een vaste modderige laag bepaald wordt door middel van een dieptemeter (echosounder) en acoustische data. Gebruik makend van specifieke frequenties, kan de dieptemeter details geven over verschillende bodemlagen. Bij een frequentie van 210 kHz is de top van de vloeibare modderlaag zichtbaar. Turbulentie kan informatie betreffende dit niveau verstoren en in dat geval kan de identificatie van de top laag bepaald worden door gebruik van een dichtheidsvariatie algoritme. Ook de reologische overgangslaag tussen de vloeibare en vaste modderlaag kan geïdentificeerd worden als een variatie in de reologie (schuifweerstand en viscositeit) en/of the dichtheid. De onderliggende vaste harde laag kan gedetecteerd worden met de dieptemeter bij een frequentie van 33 kHz.

In nog een ander voorbeeld van een uitvoeringsvorm, wordt een systeem beschreven waarbij een vrije val penetrometer acoustische sensoren omvat. Gebruik makend van zo'n systeem kan een acoustische of seismische map gemaakt worden na het indringen van de bodem.

In weer een ander voorbeeld van een uitvoeringsvorm, wordt een werkwijze en systeem beschreven waarin deze zijn aangepast om een correlatie te maken tussen het verlies aan vermogen en het nodige baggervermogen. In deze uitvoeringsvormen wordt het energie verlies van de vrije val penetrometer in verschillende lagen van de bodem gecorreleerd met de energie die nodig is om deze lagen te baggeren.

In nog een ander voorbeeld van een uitvoeringsvorm, wordt een systeem en werkwijze voorzien waarin complementaire gegevens voor CPT sonderen worden bekomen om deze te correleren met vrije val penetrometer gegevens. Vaak worden CPT sonderingen aan land naast de waterweg genomen wanneer de bodemstructuur onder een waterweg of kanaal moet worden geanalyseerd en worden de bekomen resultaten (bijvoorbeeld samenstelling van lagen), geëxtrapoleerd naar de waterweg. De nieuwe sediment lagen in de waterweg kunnen niet bepaald worden door middel van CPT sonderen. Daarom kunnen enkele metingen met behulp van een vrije val

Penetrometer in de waterweg, de CPT sonderingsgegevens bekomen aan land complementeren.

Ter illustratie, wordt met referentie naar figuren FIG. 14 tot FIG. 16, het gebruik van versnellingsmeter gegevens volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding besproken. In FIG. 14 (a) wordt de versnelling 1406 van het object weergegeven. Uit deze versnelling kan de snelheid worden bepaald. De dus bekomen snelheid 1402 is weergegeven in FIG. 14 (b). Afwijking van de theoretische curve 1404 is indicatief voor het feit dat het object een laag met hogere dichtheid heeft bereikt. Door de verliezen voor het object te berekenen kunnen de verliezen aan verschillende krachten worden toegewezen. Eén van de krachten die hier spelen is de schuifweerstand op de mantel van het instrument. Gebaseerd op de verliezen kan de schuifweerstand worden bepaald, zoals weergegeven in FIG. 15(b). Ook de weerstand is verantwoordelijk voor de verliezen, net zoals het drijfvermogen. Uit de weerstandsverliezen kan de dichtheid berekend worden op basis van formule Fdrag= Cd.p.v2.A in vloeibare modder. Dit is weergegeven in FIG. 15(a). In combinatie met de druksensoren kan het dichtheidsverloop nauwkeuriger worden bepaald indien de diepte gekend is door formule p=p.g.h. Uit de snelheid en de schuifweerstand kan ook de viscositeit worden bepaald, zoals weergegeven in FIG. 16.

In één aspect, betreft de onderhavige uitvinding ook een specifiek gevormde vrije val Penetrometer. De vrije val penetrometer volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding bevat een kop aangepast om een impact te ondergaan met een of meerdere bodemlagen in de waterweg. De vrije val penetrometer omvat verder ook een onderscheidbaar lichaam. Het lichaam van de vrije val penetrometer is dat deel van de vrije val penetrometer dat later en minder interageert met de te meten laag dan de kop van de vrije val penetrometer, in een klassiek penetrometer experiment. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de kop van de penetrometer een grootste diameter - gemeten in een doorsnede loodrecht op de lengterichting van het object - die groter is dan de diameter van het lichaam (wanneer gemeten in een doorsnede loodrecht op de lengterichting van het object) voor minstens 25% van de lengte van het lichaam, bij voorkeur minstens 50% van de lengte van het lichaam, bij voorkeur minstens 75% van de lengte van het lichaam. De kop kan om het even welke geschikte vorm hebben, zoals bijvoorbeeld een conische vorm. Wanneer verwezen wordt naar het lichaam, kan ook verwezen worden naar de buitenwand ervan, zijnde de mantel. Volgens specifieke uitvoeringsvormen, kan de kop van de vrije val penetrometer dus een verbrede kop zijn, bijvoorbeeld een verbrede conische kop, met een grootste diameter die groter is dan de diameter van het lichaam of de mantel van de penetrometer. In FIG. 17 wordt een voorbeeld getoond van zo'n uitvoeringsvorm. Wanneer een bodemlaag wordt ingedrongen met een kop die een grootste diameter heeft groter dan de diameter van de mantel dan is de mantelweerstand gelimiteerd tijdens het indringen. In alternatieve uitvoeringsvormen, is de grootste diameter van de kop en van een deel van het lichaam, i.e. de mantel, groter dan de diameter van het resterend gedeelte van de mantel. Het deel van de mantel dat ook de grotere diameter heeft kan bijvoorbeeld het deel zijn dat dichtst tegen de kop is gepositioneerd. In FIG. 18 wordt een voorbeeld gegeven van zo'n verbrede kop en verbreed deel van de mantel, waarbij de kop en het eerste deel van de mantel een grotere diameter hebben - wanneer gemeten in een cross-sectie loodrecht op de lengterichting van het object - dan het resterend deel van de mantel. Bij het indringen in de sediment lagen met zo'n vrije val penetrometer, is de mantelweerstand beperkt tot de weerstand voor het eerste verbrede gedeelte. De vrije val penetrometer kan ook andere elementen omvatten, zoals bijvoorbeeld standaard en/of optionele elementen zoals beschreven in andere uitvoeringsvormen en/of aspecten van de uitvinding of standaard en/of optionele kenmerken gekend door de vakman.

In een gerelateerd aspect, betreft de onderhavige uitvinding ook een werkwijze voor het bekomen van informatie betreffende een waterweg. Het bekomen van informatie kan bijvoorbeeld het detecteren van een nautische bodem onder water omvatten, maar kan ook het bepalen van een bodem structuur en/of bodem type omvatten. De werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het ontvangen van twee sets van schuifweerstand gegevens op een interessegebied (bijvoorbeeld één punt of enkele punten waarvoor hetzelfde gedrag wordt verwacht).

Een set van schuifweerstand gegevens kan minstens één waarde representatief voor de schuifweerstand in een bepaald gebied omvatten). Een eerste set van schuifweerstand gegevens is volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding bepaald met behulp van een penetrometer met een verbrede kopstuk, zoals beschreven in een specifieke uitvoeringsvorm in het vorige aspect en een tweede set van schuifweerstand gegevens is volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding bepaald met behulp van een penetrometer met een verbreed kopstuk en een deels verbrede mantelstuk, zoals beschreven in een andere specifieke uitvoeringsvorm van het voorgaande aspect. De werkwijze omvat bovendien ook de bepaling van de mantelweerstand, op basis van de twee gegevenssets. De bepaling van de mantelweerstand kan bijvoorbeeld gebaseerd zijn op het verminderen van de gecombineerde punt weerstand op elke diepte met de totale weerstand. De totale weerstand is de weerstand bekomen door het gebruik van een vrije val penetrometer met een verbrede conisch kopstuk en een verbreed eerste gedeelte van de mantel. De punt weerstand is de weerstand bekomen met een vrije val penetrometer die enkel een verbreed kopstuk heeft en geen verbrede mantel. Door het verschil te maken van de totale weerstand en de punt weerstand wordt de mantelweerstand bepaald. In FIG. 19 worden twee profielen getoond, waarvan één profiel voor een vrije val object met een puntig verbreed kopstuk maar zonder verbrede mantel 1902 (punt weerstand voor een penetrometer indringend op de positie) en één profiel voor een vrije val object met een verbreed kopstuk en deels verbreed mantelstuk 1904 (totale weerstand), de derde curve toont de pure mantelweerstand 1906, resulterend uit het verschil tussen de totale weerstand en de punt weerstand op elk punt van het val traject. Om de schuifweerstand gegevenssets te bekomen, kunnen werkwijzen gebruikt worden zoals beschreven in één of meerdere van de uitvoeringsvormen of aspecten volgens de onderhavige uitvinding. De werkwijze kan daarbij ook andere elementen omvatten, zoals bijvoorbeeld standaard en/of optionele kenmerken zoals beschreven in uitvoeringsvormen of aspecten ergens anders in de beschrijving en/of standaard en/of optionele kenmerken zoals gekend door de vakman. De onderhavige uitvinding betreft ook een corresponderende gecomputeriseerde werkwijze, een processor voor het uitvoeren van de werkwijze en een controller voor het controlleren van een vrije val penetrometer systeem om de nodige metingen te doen voor de beschreven werkwijze.

In een ander aspect, heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het verkrijgen van informatie betreffende, een waterweg. Het bekomen van informatie kan bijvoorbeeld het detecteren van een nautische bodem onder water omvatten, maar kan ook het bepalen van een bodem structuur en/of bodem type omvatten. De werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het variëren van de snelheid van een penetrometer die het sediment indringt op een bepaalde plaats (één punt of enkele punten waarvan verwacht wordt dat ze een vergelijkbaar profiel vertonen) en het collecteren van gegevens voor verschillende snelheden van de penetrometer. De werkwijze omvat eveneens het bepalen van schuifweerstand gegevens voor de verschillende snelheden. Hoewel de metingen niet op exact hetzelfde punt zullen kunnen gebeuren, kan verondersteld worden dat twee naburige punten een gelijkaardig bodem profiel zullen vertonen. Om de schuifweerstand gegevens te bekomen, kunnen werkwijzen gebruikt worden zoals beschreven in één of meerdere van de uitvoeringsvormen of aspecten volgens de onderhavige uitvinding. De werkwijze omvat ook de bepaling van de verhouding tussen het verschil in schuifweerstand voor verschillende snelheden van de penetrometer tot het verschil in snelheden voor het bepalen van de viscositeit. De viscositeit kan dus bepaald worden als de verhouding van het verschil in schuifweerstand voor verschillende snelheiden gebruikt voor het bepalen van de schuifweerstand, tot het verschil in de gebruikte snelheden. Het variëren van de snelheid kan gebeuren op verschillende manier, zoals bijvoorbeeld het wijzigen van de penetrometer of het wijzigen van de valhoogte. De werkwijze is gebaseerd op het uitvoeren van minstens twee metingen. Bij wijze van illustratie is het principe van de werkwijze weergegeven in FIG. 20. De schuifweerstand als functie van de snelheid is weergegeven. De helling is representatief voor de viscositeit van het sediment. De werkwijze kan ook andere elementen omvatten, zoals bijvoorbeeld standaard en/of optionele kenmerken zoals beschreven in uitvoeringsvormen of aspecten ergens anders in de beschrijving en/of standaard en/of optionele kenmerken zoals gekend door de vakman. De onderhavige uitvinding betreft ook een corresponderende gecomputeriseerde werkwijze, een processor voor het uitvoeren van de werkwijze en een controller voor het controleren van een vrije val penetrometer systeem om de nodige metingen te doen voor de beschreven werkwijze.

Hoewel de onderhavige uitvinding in detail is geïllustreerd en beschreven in de figuren en de voorafgaande beschrijving, dienen deze figuren en beschrijving als illustratief of voorbeeldmatig beschouwd te worden en niet beperkend. De uitvinding is niet beperkt tot de specifiek beschreven uitvoeringsvormen.

De voorgaande beschrijving geeft details van bepaalde uitvoeringsvormen van de uitvinding. Het zal echter duidelijk zijn dat, hoe gedetailleerd het voorgaande ook blijkt in tekst, de uitvinding op vele manieren kan toegepast worden. Het moet opgemerkt worden dat het gebruik van bepaalde terminologie bij het beschrijven van bepaalde kenmerken of aspecten van de uitvinding niet moet worden opgevat te impliceren dat de terminologie hierin opnieuw wordt gedefinieerd om te worden beperkt tot specifieke kenmerken van de kenmerken of aspecten van de uitvinding waarmee deze terminologie gekoppeld is.

Claims

1. Een gecomputeriseerd systeem voor het verkrijgen van informatie betreffende een waterweg, het systeem omvattend - een invoermiddel voor het ontvangen van versnellingsmeter data van een versnellingsmeter op een vrije val object, - een verwerkingseenheid die is geprogrammeerd voor het afleiden van één van de densiteit, viscositeit of diepte van een bodem gebaseerd op versnellingsmeter data, waarin het systeem is aangepast voor het bepalen van de snelheid van het vrije val impact object door integratie van de versnellingsmeter data over tijd en voor het bepalen van de positie door integreren van de snelheid over tijd.

2. Een gecomputeriseerd systeem overeenkomstig conclusie 1, waarin de verwerkingseenheid is geprogrammeerd voor het afleiden van de dichtheid gebaseerd op een versnelling/vertraging van het vrije val object, het drijfvermogen en één or meerdere van wrijving en poriedruk.

3. Een gecomputeriseerd systeem overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin het systeem is aangepast om samen te werken met of omvat een vrije val object en waarin de verwerkingseenheid is geprogrammeerd om massa informatie van het vrije val object en informatie betreffende minstens één dimensie van het vrije val object in rekening te brengen en/of om, voor een vrije val object dat een langwerpig object is, een zijdelingse oppervlakte langsheen de lengte van het langwerpig object in rekening te brengen en/of om de diameter van het vrije val object in rekening te brengen, voor de bepaling van minstens één van de dichtheid, de viscositeit of de diepte van de bodem.

4. Een gecomputeriseerd systeem overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin de verwerkingseenheid is geprogrammeerd voor het in rekening brengen van één van of een combinatie van het volume, de lengte, de weerstandscoëfficiënt of de wrijvingscoëfficiënt van het vrije val object.

5. Een gecomputeriseerd systeem overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin de verwerkingseenheid eveneens is geprogrammeerd voor het in rekening brengen van een drukmeting bekomen met het vrije val object en/of van een meting van een optische of mechanische sensor bekomen met het vrije val object.

6. Een gecomputeriseerd systeem overeenkomstig conclusie 5, waarin de drukmeting voorzien wordt in de kop van het vrije val object om de poriedruk op het vrije val object in rekening te brengen.

7. Een gecomputeriseerd systeem overeenkomstig één van conclusies 5 of 6, waarin de verwerkingseenheid aangepast is voor het gebruiken van de druksensor meting of de optische sensor meting of de mechanische sensor meting voor kruiscontrole, compensatie of fijnregeling van de bekomen waarde voor de densiteit, viscositeit of diepte.

8. Een gecomputeriseerd systeem overeenkomstig conclusie 7, waarin de verwerkingseenheid is geprogrammeerd voor het afleiden van een schuifspanning op basis van de optische of mechanische sensormetingen en voor het afleiden van de dichtheid, viscositeit of diepte op basis van deze schuifspanning.

9. Een gecomputeriseerd systeem overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin het systeem verder is aangepast voor het afleiden van een schuifspanning.

10. Een gecomputeriseerd systeem overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin het vrije val object een rij van optische of mechanische sensoren omvat langsheen de lengte van het vrije val object en waarin de verwerkingseenheid aangepast is om de schuifspanning op het vrije val object te bepalen als functie van de snelheid.

11. Een werkwijze voor het verkrijgen van informatie betreffende een waterweg, de werkwijze omvattend - het ontvangen van versnellingsmeter data van een versnellingsmeter op een vrije val object, het afleiden van minstens één van de densiteit, viscositeit of diepte van bodem gebaseerd op de versnellingsmeter data, waarbij de werkwijze is aangepast voor het bepalen van de snelheid van het vrije val impact object door integratie van de versnellingsmeter data over tijd en voor het bepalen van de positie door integreren van de snelheid over tijd.

12. Een werkwijze overeenkomstig conclusie 11, waarin het afleiden het afleiden omvat van minstens de dichtheid, op basis van de versnellingsmeter data.

13. Een werkwijze overeenkomstig conclusies 12, waarin het afleiden het afleiden omvat van de dichtheid op basis van het drijfvermogen door het volume verplaatst door het vrije val object tijdens zijn val traject in de vloeistof.

14. Een werkwijze overeenkomstig conclusie 13, het afleiden omvattend het afleiden van minstens één van de dichtheid, de viscositeit of de diepte van de bodem op basis van versnelling/vertraging van het vrije val object, het drijfvermogen door het verplaatst volume en één of meerdere van wrijving of poriedruk, rekening houdend met massa informatie en informatie betreffende minstens één dimensie van het vrije val object waarvan de versnellingsmeter data worden bekomen, rekening houdend met een zijdelingse oppervlakte langsheen de lengte van het vrije val object gebruikt, en/of rekening houdend met een diameter van het vrije val object.

15. Een werkwijze overeenkomstig één van conclusies 11 tot 14, het afleiden omvattend rekening houden met een drukmeting bekomen met het vrije val object en/of rekening houdend met een optische of mechanische sensor meting bekomen met het vrije val object.

16. Een werkwijze overeenkomstig conclusie 15, waarin de werkwijze het gebruik van de optische of mechanische sensor metingen omvat voor het afleiden van de schuifspanning en het bepalen van één van de dichtheid, viscositeit of diepte op basis van de schuifspanning voor het kruiscontroleren van warden voor de dichtheid viscositeit of diepte bekomen op basis van de versnellingsmeter data.

17. Een werkwijze overeenkomstig één van conclusies 11 tot 16, waarin de werkwijze verder het afleiden van de schuifspanning op basis van de versnellingsmeter data omvat.

18. Een werkwijze overeenkomstig één van conclusies 11 tot 17, de werkwijze omvattend het afleiden van de schuifspanning als functie van de snelheid op basis van één enkel valexperiment met een vrije val object.

19. Een vrije val impact object voor het verkrijgen van informatie betreffende een waterweg, het vrije val impact object omvattende een versnellingsmeter voor het bepalen van versnellingsmeter gegevens en een verwerkingseenheid geprogrammeerd om minstens één van de densiteit, viscositeit of diepte van een bodem af te leiden op basis van de versnellingsmeter gegevens, waarbij de verwerkingseenheid is aangepast voor het bepalen van de snelheid van het vrije val impact object door integratie van de versnellingsmeter data over tijd en voor het bepalen van de positie door integreren van de snelheid over tijd.

20. Een vrije val impact object overeenkomstig conclusie 19, waarin het vrije val impact object een gecomputeriseerd systeem volgens conclusies 1 tot 10 omvat.