BE1023647B1

BE1023647B1 - Inrichting en werkwijze voor het verkrijgen van bodeminformatie van een te baggeren gebied.

Info

Publication number: BE1023647B1
Application number: BE2013/0817A
Authority: BE
Inventors: Luc VERSTRAELEN; Simon Lodewijk Maria René Boel
Original assignee: Baggerwerken Decloedt En Zoon
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2017-06-06
Also published as: MX2016007757A; AU2014372608A1; ES2908088T3; AU2014372608B2; EP3087225A1; EP3087225B1; SG11201604724RA; PT3087225T; WO2015097178A1; ZA201604127B

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting en werkwijze voor het verkrijgen van bodeminformatie van een te baggeren gebied. De inrichting omvat een vaartuig, een bron die is uitgevoerd om een signaal voort te brengen onder water, en een aan het vaartuig bevestigde en onder water brengbare drager voor een reeks ontvangers, die zijn uitgevoerd om een via de bodem terugkerend responssignaal te meten. De drager omvat een langwerpige buigstijve steunstructuur met een lengterichting die dwars op de vaarrichting van het vaartuig uitstrekt. Met de uitgevonden inrichting is de kans dat bodemgedeeltes onvoldoende worden onderzocht relatief laag. Hierdoor wordt een vollediger inzicht verkregen van een te baggeren bodem zodat het risico op schade wordt verkleind ten opzichte van de met de bekende inrichting toegepaste werkwijze.

Description

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET VERKRIJGEN VAN BODEMINFORMATIE VAN EEN TE BAGGEREN GEBIED

BESCHRIJVING

Voorafgaand aan het baggeren van een gebied is het aangewezen informatie te verzamelen betreffende de gesteldheid en laagopbouw van de te baggeren bodem. Zo is het bijvoorbeeld van belang harde bodemgedeeltes zoals rotsen goed in kaart te brengen om beschadiging van onderdelen van het baggertuig te voorkomen. Anderzijds helpt een goede kennis van de zachtere gedeeltes in de ondergrond om daar hogere baggerproducties te kunnen halen. Met de verkregen informatie kan vervolgens worden bepaald welk type baggertuig moet worden ingezet, hoe een optimaal traject eruit ziet, welke productie haalbaar is en of er problemen zijn te verwachten tijdens het baggeren. Deze opsomming is uiteraard niet limitatief.

Een bekende inrichting voor het verkrijgen van bodeminformatie van een te baggeren gebied omvat een van een geofysische bron, zoals bijvoorbeeld een seismische bron, voorzien vaartuig. De geofysische bron is uitgevoerd om een naar de bodem gericht signaal, zoals bijvoorbeeld een seismische golf, voort te brengen onder water. Aan het vaartuig is verder een drager bevestigd voor een reeks geofysische ontvangers, die elk in staat zijn het via de bodem terugkerende seismische signaal te meten. De bekende drager omvat een van ontvangers voorziene sleepkabel die aan de achtersteven van het vaartuig wordt bevestigd en in bedrijf door het water wordt gesleept. Om een zo lang mogelijke sleepkabel te kunnen gebruiken zodat een groot gebied kan worden bestreken, strekt de sleepkabel zich hierbij in de vaarrichting achter het vaartuig uit. Uit het door de ontvangers opgevangen teruggekaatste signaal kan bijvoorbeeld informatie worden verkregen over de gelaagdheid van de bodem en de hardheid van bodemlagen.

De bekende inrichting heeft als nadeel dat de ermee verkregen bodeminformatie niet volledig dekkend is. De oppervlakte van een te baggeren gebied kan kenmerkend enkele vierkante kilometers bedragen. Bij de gangbare geofysische meettechnieken, die veelvuldig worden toegepast in dit soort situaties, wordt de kabel met ontvangers voortgesleept doorheen het gebied. Hierbij gebeurt de eigenlijke meting in het traject tussen de bron op het schip, en de sensoren op de kabel. Omdat de kabel door het voortslepen het vaartraject van het schip volgt wordt er dus enkel informatie verzameld op de vaarlijnen van het schip. Deze lijnen liggen typisch 100 tot 500 m uit elkaar, afhankelijk van de situatie. Het is echter niet ongebruikelijk dat de oppervlakte van harde bodemgedeeltes zoals rotszones bijvoorbeeld slechts enkele vierkante meters bedragen. Gebleken is dat met de bekende inrichting dergelijke harde bodemgedeeltes vaak onontdekt blijven, omdat ze zich tussen twee meetlijnen in bevonden. Wanneer deze tijdens het baggeren onverwacht getroffen worden door een onderdeel van een baggertuig kan schade optreden of dienen de werkzaamheden tijdelijk onderbroken te worden. Omdat de meetlijnen relatief smal zijn is het niet mogelijk om met de bekende inrichting het volledige gebied te bestuderen. Dit zou een excessief aantal lijnen, telkens vlak naast elkaar, vereisen.

De uitvinding stelt zich onder andere ten doel een inrichting en werkwijze voor het verkrijgen van bodeminformatie van een te baggeren gebied te verschaffen die bovengenoemde nadelen althans gedeeltelijk opheft.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De uitvinding verschaft hiertoe een inrichting voor het verkrijgen van bodeminformatie van een te baggeren gebied, omvattende een vaartuig, een bron die is uitgevoerd om een signaal voort te brengen onder water, en een aan het vaartuig bevestigde en onder water brengbare langwerpige drager voor een reeks ontvangers, die zijn uitgevoerd om een via de bodem terugkerend responssignaal te meten, waarbij de drager zich in een lengterichting uitstrekt die dwars op de vaarrichting van het vaartuig verloopt. Omdat de meetinrichting nu dwars op de vaarrichting verloopt gebeurt de meting niet langer in dunne lijnen, maar in brede stroken. Dit laat toe het gebied volledig te bestuderen. Gebleken is dat de trefzekerheid van de inrichting volgens de uitvinding groot is en dat de kans dat bodemgedeeltes onvoldoende worden onderzocht relatief laag is. Hierdoor wordt een vollediger inzicht verkregen van de te baggeren bodem zodat het risico op schade of andere onvoorziene omstandigheden wordt verkleind ten opzichte van de met de bekende inrichting toegepaste werkwijze.

De langwerpige drager kan op elke denkbare wijze zijn uitgevoerd. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk een drager te voorzien in de vorm van een tussen twee bootjes opgespannen kabel. Een praktische uitvoeringsvorm omvat een inrichting waarbij de drager een langwerpige buigstijve steunstructuur omvat met een lengterichting die zich dwars op de vaarrichting van het vaartuig uitstrekt.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven,waarbij de drager de bron draagt.

Weer een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de ontvangers zich op een lijn bevinden die zich evenwijdig aan de lengterichting van de drager uitstrekt.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de drager is voorzien van een dieptemeter, bij voorkeur een drukmeter.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de drager is voorzien van dempmiddelen die zijn uitgevoerd om de voortplanting van het door de bron voortgebrachte signaal doorheen de drager te hinderen.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de dempmiddelen dusdanig zijn uitgevoerd dat de voortplantingssnelheid van de door de bron voortgebrachte golf doorheen de drager lager is dan de voortplantingssnelheid van de door de bron voortgebrachte golf doorheen de onderwaterbodem.

Nog een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de dempmiddelen rubberen elementen omvatten.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de dempmiddelen zijn geplaatst tussen de drager en aan de drager bevestigde ontvangers.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de drager een steunstructuur omvat en deze steunstructuur een vakwerk omvat van onderling verbonden vakwerkelementen.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de vakwerkelementen zijn voorzien van voor water toegankelijke openingen.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de bron en/of de ontvangers en/of signaalbekabeling hiervoor is opgenomen in de drager.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de bron en/of de ontvangers en/of signaalbekabeling op starre wijze gemonteerd is onder de drager.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de drager een steunstructuur omvat en deze is uitgevoerd voor starre bevestiging aan het vaartuig.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de drager is uitgevoerd voor bevestiging aan het vaartuig via een scharnierverbinding of een dempende ophanging.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de drager een steunstructuur omvat en deze is uitgevoerd om met de lengterichting hoofdzakelijk horizontaal gericht te worden neergelaten vanaf het vaartuig.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de bron een seismische bron omvat en de ontvangers seismische ontvangers omvatten. De seismische bron kan bijvoorbeeld een zogenaamde airgun, sparker, boomer of een andere gangbare seismische bron omvatten. De seismische bron stuurt op regelmatige tijdstippen, bijvoorbeeld om de 10 seconden een seismische golf het water in. De seismische golf bereikt de bodem en even later ook onderliggende bodemlagen. De op de waterbodem en onderliggende bodemlagen weerkaatste golven worden opgevangen door de op de drager voorziene ontvangers. Een bepaalde seismische ontvanger meet de tijd waarop een door de bron uitgezonden golf genoemde ontvanger bereikt. Door kennis van de afstand tussen bron en genoemde ontvanger kan een seismische snelheid doorheen de bodemlagen worden berekend. Dit levert informatie op met betrekking tot de diepte van de bodemlagen en hun eigenschappen.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de ontvangers een hydrofoon omvatten. Een hydrofoon zet geluid om in elektriciteit en is geschikt voor gebruik onder water of andere vloeistoffen. Ze kunnen worden toegepast in het infrasoon, audio of ultrasoon frequentiegebied.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de bron een elektromagnetische bron omvat en de ontvangers elektromagnetische ontvangers omvatten. Door de elektromagnetische bron wordt een elektromagnetisch veld opgewekt dat in de ondergrond elektrische stromen induceert. De sterkte van deze geïnduceerde stromen hangt af van de elektrische geleidbaarheid van de ondergrond. De ontvangers meten het magnetisch veld, opgewekt door deze geïnduceerde stromen in de ondergrond. Hiermee kan de elektrische weerstand doorheen de bodemlagen worden berekend. Dit levert informatie op met betrekking tot de diepte van de bodemlagen en hun eigenschappen.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een inrichting zoals bovengaand beschreven, waarbij de bron een elektrische bron omvat en de ontvangers elektrische ontvangers. Door kennis van de afstand tussen bron en genoemde ontvanger en de opgewekte elektrische spanning kan de elektrische weerstand doorheen de bodemlagen worden berekend. Dit levert informatie op met betrekking tot de diepte van de bodemlagen en hun eigenschappen.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het verkrijgen van bodeminformatie van een te baggeren gebied, waarbij een inrichting volgens de uitvinding wordt verschaft, de aan het vaartuig bevestigde en van de reeks ontvangers voorziene drager onder water wordt gebracht, het vaartuig wordt voortbewogen waarbij de lengterichting van de drager zich dwars op de vaarrichting van het vaartuig uitstrekt, de bron signalen voortbrengt en de ontvangers via de onderwaterbodem terugkerende responssignalen meten.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een werkwijze zoals bovengaand beschreven, waarbij de drager een steunstructuur omvat die met de lengterichting ervan hoofdzakelijk horizontaal gericht wordt neergelaten vanaf het vaartuig.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een werkwijze zoals bovengaand beschreven, waarbij de bron een seismische golf voortbrengt en de ontvangers de via de onderwaterbodem terugkerende seismische golf meten.

Een andere uitvoering volgens de uitvinding omvat een werkwijze zoals bovengaand beschreven, waarbij de bron een elektromagnetische golf voortbrengt en de ontvangers via de onderwaterbodem terugkerende elektromagnetische golven meten.

Het zal duidelijk zijn dat de met de inrichting en werkwijze verkregen bodeminformatie indien gewenst kan worden aangevuld met geologische meetdata verkregen uit boringen, metingen in boorgaten, vibrokemboringen, zuigerbemonstering, sonderingen, spoelmonsters, en dergelijke meer.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren zonder hier overigens toe te zijn beperkt. In de figuren toont:

Fig. 1 een zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2 een bovenaanzicht van de in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 3 een vooraanzicht van een uitvoeringsvorm van een onder water brengbare drager voor een reeks ontvangers volgens de uitvinding;

Fig. 4A een zijaanzicht van een onderdeel van de in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm van een drager volgens de uitvinding;

Fig. 4B een vooraanzicht van het in figuur 4A getoonde onderdeel van de drager volgens de uitvinding;

Fig. 5 een perspectivisch aanzicht van een onderdeel van de in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm van een drager volgens de uitvinding; en tenslotte

Fig. 6A en 6B een bovenaanzicht van twee andere uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding.

Onder verwijzing naar figuren 1, 2 en 3 wordt een uitvoeringsvorm getoond van een inrichting 1 voor het verkrijgen van informatie betreffende een onderwaterbodem 56. De inrichting omvat een vaartuig 2 en een hiermee gekoppelde drager 3 voor een aantal ontvangers in de vorm van hydrofonen 34. De drager 3 kan door middel van met het dek van het vaartuig 2 verbonden bokken (21a, 21b) en daarmee samenwerkende hijskabels (22a, 22b) worden neergelaten tot onder de waterspiegel 27 en worden opgehaald tot boven de waterspiegel 27, indien gewenst. Om dit te illustreren wordt de drager 3 in figuur 1 in twee verschillende hoogteposities weergegeven. De drager 3 is in de getoonde uitvoeringsvorm via een scharnierverbinding of een dempende ophanging verbonden met het vaartuig 2. Het is echter ook mogelijk dat de drager 3 door middel van een starre verbinding is bevestigd aan het vaartuig 2.

De hijskabels (22a, 22b) kunnen desgewenst onafhankelijk van elkaar worden verlengd of verkort teneinde de drager 3 in een in hoofdzaak horizontale stand te brengen of te houden. De positie van de drager wordt gecontroleerd met behulp van sleepkabels (20, 21), die aan één zijde met de drager 3 zijn verbonden en aan de andere zijde met het vaartuig 2 ter hoogte van respectievelijk de boeg 24 en de achtersteven 25, maar de sleepkabels (20, 21) zijn niet noodzakelijk.. De drager wordt boven het oppervlak van de onderwaterbodem 56 voortgesleept in een sleeprichting 50. De drager 3 kan hierbij bijvoorbeeld op een hoogte van 25 - 150 cm boven het bodemoppervlak worden gehouden, doch elke gewenste hoogte is mogelijk. De voortsleepkracht wordt geleverd door het vaartuig 2 dat hiertoe voor een nauwkeurige besturing aan elke hoek kan zijn voorzien van een aandrijfschroef 23.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de drager 3 een langwerpige buigstijve steunstructuur met een lengterichting 310 die zich dwars op de sleeprichting van het vaartuig 2 uitstrekt. Met buigstijve steunstructuur wordt in het kader van deze aanvraag een steunstructuur aangeduid met een buigstijfheid die groter is dan de buigstijfheid van een loshangende kabel, zoals toegepast in de bekende werkwijze, en bij voorkeur tenminste 5, met meer voorkeur tenminste 10 maal groter.

De gewenste buigstijfheid kan bijvoorbeeld worden bereikt door een in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm van de drager 3 waarin deze een steunstructuur in de vorm van een vakwerk omvat van onderling verbonden vakwerkelementen, meer in het bijzonder in de lengterichting verlopende onderling gekoppelde vakwerkelementen 31 en dwars of kruiselings verlopende vakwerkelementen 32 die dienst doen als afstandhouders voor de elementen 31. Om de steunstructuur zo licht mogelijk te maken en eenvoudig af te kunnen laten zinken zijn de vakwerkelementen (31, 32) desgewenst voorzien van voor water toegankelijke openingen, die niet zichtbaar zijn in de figuren.

Op de drager 3 is op een uiteinde ervan tenminste één geofysische bron 33 aangebracht. Een dergelijke bron kan ook los van de drager 3 worden voorzien, bijvoorbeeld bevestigd aan het vaartuig 2, of aan een hiertoe voorziene kabel of andere steunstructuur. De drager 3 is verder voorzien van een reeks geofysische ontvangers 34, die zich in de in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm op een lijn bevinden die zich evenwijdig aan de lengterichting 310 van de drager of steunstructuur 3 uitstrekt. De ontvangers 34 zijn bovendien op vaste posities ten opzichte van elkaar gerangschikt, waarbij de onderlinge tussenafstand 35 gekend is. De tussenafstand 35 tussen twee opeenvolgende ontvangers 34 kan gelijk zijn voor elk ontvangerpaar doch kan ook verschillen. Omdat de geofysische bron 33 zich eveneens op een vaste positie bevindt op de drager of steunstructuur 3, bevindt elke ontvanger 34 zich op een gekende afstand van de bron 33.

De geofysische bron 33 en de ontvangers 34 zijn onderling elektrisch verbonden door middel van signaalbekabeling 36 die leidt naar op het vaartuig 2 aanwezige niet getoonde signaalverwerkingsapparatuur zoals computers en dergelijke. Verzending van de signalen kan zowel analoog als digitaal gebeuren. De signaalbekabeling 36 kan conventionele elektrische bekabeling omvatten en/of optische bekabeling. Ook is het mogelijk als alternatief telemetrie te gebruiken, bijvoorbeeld analoge radio, digitale radio, infrarood, ultrageluid.

De geofysische bron 33, geofysische ontvangers 34 en signaalbekabeling 36 kunnen (voor de signaalbekabeling 36 gedeeltelijk) zijn opgenomen in het vakwerk van de steunstructuur 3 om deze te beschermen tegen stootbelastingen en dergelijke. In de in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm echter zijn de ontvangers 34 onderling verbonden door middel van een spankabel 37, die middels afstandhouders 38 op enige afstand van de onderste vakwerkelementen 31 wordt gehouden. Op deze wijze worden de ontvangers 34 in zekere mate beschermd waarbij zij tegelijkertijd goed toegankelijk zijn voor het vanuit de bodem ontvangen signaal. Het gedeelte van de signaalbekabeling 36 dat zich vanaf de steunstructuur 3 naar het vaartuig 2 uitstrekt kan desgewenst zijn voorzien van drijflichamen 39.

De afstandhouders 38 omvatten volgens de in figuren 4A en 4B getoonde uitvoeringsvorm een driehoekig samenstel van bijvoorbeeld aluminium of kunststofbuizen (61, 62) die zijn gekoppeld met een dwarse buis 63 teneinde torsiestijfheid te verkrijgen. De buizen (61, 62) komen aan de onderzijde (die is gericht naar de onderwaterbodem 56) van de afstandhouder 38 tezamen in een knooppunt 65, voorzien van bevestigingsmiddelen, zoals boutgaten, voor een ontvanger 34. Aan de andere zijde van de buizen (61, 62) zijn te openen ogen (66, 67) aangebracht die om een vakwerkelement 31 van de steunstructuur 3 kunnen worden aangebracht. Het knooppunt 65 en de ogen (66, 67) zijn in de getoonde uitvoering voorzien van dempende rubberdelen 70 die de spankabel 37 en de ontvangers 34 afschermen van trillingen die vanaf de bron 33 via de vakwerkelementen 31 de ontvangers 34 zouden kunnen bereiken, en de metingen verstoren. De hoogte 64 van de afstandhouders 38 kan binnen brede grenzen worden gekozen waarbij een toenemende hoogte 64 het risico op beschadiging verhoogt doch de meting verbetert. Een geschikte hoogte is begrepen tussen 10 en 100 cm, met meer voorkeur tussen 20 en 80 cm, en met de meeste voorkeur tussen 30 en 50 cm.

Zoals is getoond in figuur 5 is de steunstructuur 3 bij voorkeur voorzien van dempmiddelen 71 die zijn uitgevoerd om verstoringen van het door de bron 33 voortgebrachte signaal door de vakwerkelementen (31, 32) van de steunstructuur 3 te hinderen. Bij seismische signalen gebeurt dit door er voor te zorgen dat de voortplantingssnelheid van de door de bron 33 voortgebrachte golf doorheen de steunstructuur 3 lager is dan de voortplantingssnelheid van de door de bron 33 voortgebrachte golf doorheen de onderwaterbodem 56. Bij elektromagnetische signalen gebeurt dit door er voor te zorgen dat de steunstructuur 3 het magnetisch veld opgewekt door de bron 33 niet of zo weinig mogelijk beïnvloedt. Dergelijke uitvoeringsvormen verminderen het risico op verstoring van de door de ontvangers 34 verrichte metingen.

Zoals getoond kunnen de dempmiddelen 71 bijvoorbeeld rubberen elementen omvatten, die zijn geplaatst tussen aansluitende vakwerkelementen 31 van de steunstructuur 3 en derhalve tussen de bron 33 en aan de steunstructuur 3 bevestigde ontvangers 34. Binnenin de elementen kan er dempend materiaal, bijvoorbeeld neopreen, tussen de buizen van de steunstructuur geplaatst worden.

Verwijzend naar figuur 6A wordt een alternatieve uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding getoond, die een vaartuig 2 omvat in de vorm van een van een brug 200 voorziene multicad of ponton waaraan langs een korte zijde 201 een drager 3 voor een aantal ontvangers 34 is bevestigd. Omdat de vaarrichting 50 zich in de getoonde uitvoeringsvorm dwars op de korte zijde 201 uitstrekt strekt de drager 3 zich in een lengterichting 310 ervan eveneens dwars op de vaarrichting 50 van het vaartuig 2 uit.

Verwijzend naar figuur 6B wordt nog een alternatieve uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding getoond, die een vaartuig 2 omvat in de vorm van een van een brug 200 voorziene multicad of ponton waaraan langs een lange zijde 202 een drager 3 voor een aantal ontvangers 34 is bevestigd. Omdat de multicad / ponton zich in deze uitvoeringsvorm dwars op de lange zijde 202 voortbeweegt in de vaarrichting 50 strekt de drager 3 zich in een lengterichting 310 ervan eveneens dwars op de vaarrichting 50 van het vaartuig 2 uit.

De onderhavige uitvinding houdt verband met de bevinding door de uitvinders dat het mogelijk is vollediger en nauwkeuriger informatie over de eigenschappen van een bodem te verkrijgen, in het bijzonder door de geofysische eigenschappen van de bodem te meten met de uitgevonden steunstructuur die zich dwars op de vaarrichting van een vaartuig uitstrekt. De metingen geven een nauwkeuriger en volledigere aanwijzing over de mogelijkheid om onder water bodem af te graven. De metingen kunnen desgewenst worden gebruikt in combinatie met andere en conventionele bodemgegevens om bijvoorbeeld baggerparameters in te stellen op de plek van afgraving. Parameters die kunnen worden ingesteld omvatten in het geval van een snijkopzuiger bijvoorbeeld de rotatiesnelheid van de snijkop, de trekkracht in de lieren of elke andere parameter die wordt ingesteld teneinde de opbrengst te optimaliseren en/of slijtage te verminderen. In het geval van een sleephopperzuiger bijvoorbeeld kunnen de vizierstand, de vaarsnelheid, de aanzuigsnelheid en dergelijke worden ingesteld. Eén aspect van de uitvinding betreft een werkwijze voor het verkrijgen van informatie betreffende een onderwaterbodem 56 van een te baggeren gebied. In een dergelijke werkwijze wordt een aan het vaartuig 2 bevestigde en van de reeks geofysische ontvangers 34 voorziene steunstructuur 3 onder het wateroppervlak 27 gebracht, waarna het vaartuig in beweging wordt gebracht en wordt voortbewogen in de richting 50. Hierbij wordt de steunstructuur 3 onder water gebracht tot op een bepaalde afstand van de onderwaterbodem 56. De lengterichting 310 van de steunstructuur 3 strekt zich in ieder geval tijdens het voortbewegen van het vaartuig 2 dwars op de vaarrichting 50 van het vaartuig 2. De geofysische bron 33 (of meerdere bronnen 33) brengt een signaal voort dat zich naar de omgeving voortplant en in het bijzonder ook in de richting van de onderwaterbodem 56. Het signaal dringt in de onderwaterbodem 56 door en wordt beïnvloed door de bodemlagen. De op de steunstructuur 3 aangebrachte, bijvoorbeeld seismische ontvangers 34 meten het uit de onderwaterbodem 56 afkomstige responssignaal, en de door de ontvangers 34 geregistreerde informatie worden via de signaalbekabeling 36 naar op het vaartuig 2 aanwezige verwerkingsapparatuur, zoals bijvoorbeeld een computer, doorgeleid. De meetgegevens worden verwerkt en vervolgens gebruikt voor het optimaliseren van het baggeren van een gebied door een baggerinrichting, zoals bijvoorbeeld een baggerkraan, snijkopzuiger en/of een sleephopperzuiger. De van de ontvangers 34 verkregen signalen kunnen naar een gegevens-verzameleenheid worden gezonden. De verzameleenheid kan bijvoorbeeld een microcomputer omvatten met een opslagmogelijkheid, die de signalen omzet naar digitale gegevens, deze opslaat, en andere inrichtingen toestaat om de gegevens op te vragen. Op kenmerkende wijze zal er bij voorkeur één kanaal per ontvanger 34 aanwezig zijn. In geval seismische ontvangers 34 worden toegepast kunnen de signalen worden weergegeven op een seismograaf of elke andere inrichting die in staat is de seismische data van de ontvangers 34 op te vragen en op te slaan. De gegevens worden bij voorkeur bewerkt met de bedoeling de seismische informatie om te zetten naar informatie betreffende de verdeling van de seismische snelheid en betreffende de geometrie van de bodem. De bewerking kan handmatig worden uitgevoerd, automatisch of met een combinatie van beide. Alle kenmerken van de seismische signalen, in het tijdsdomein en/of in het frequentiedomein kunnen bij de bewerking worden gebruikt.

De seismische golfsnelheid omvat een lokale bodemparameter die verband houdt met de geotechnische kenmerken van een rots of grondmassa, en wordt bij voorkeur gemeten via een seismische refractiemeting. De seismische snelheid geeft de snelheid van voortplanting weer van een seismische (of geluids-)golf in de bodem. Een hogere voortplantingssnelheid wijst meestal op hardere rotslagen.

Om de nauwkeurigheid van de bodeminformatie verder te verhogen kunnen desgewenst secundaire procesgerelateerde productieparameters in de analyse worden toegepast. Dergelijke parameters omvatten bijvoorbeeld vibratiedata, geluidsdata, temperatuurmetingen bij de snij- of sleepkop, en de voortbewegingsnelheid hiervan. Ook kunnen de gegevens worden aangevuld met geologische meetdata die zijn verkregen door middel van werkwijzen welke in het algemeen bekend zijn aan een deskundige in het vakgebied. Voorbeelden van dergelijke meetgegevens omvatten gegevens verkregen uit geologische kaarten, geologische literatuur, of uit boringen op specifieke plaatsen in het te baggeren gebied.

De seismische bronnen 33 die de signalen opwekken omvatten bijvoorbeeld een airgun, sparker, boomer of een andere gangbare seismische bron. De elektromagnetische bronnen 33 die de signalen opwekken omvatten bijvoorbeeld elektrische spoelen. De elektrische bronnen 33 die de signalen opwekken kunnen een gelijkspanning of wisselspanning genereren.

De inrichting en werkwijze volgens de uitvinding kunnen een bodembeeld verschaffen, dat met bestaande visualisatiesoftware beschikbaar wordt gesteld aan de baggermeester via een beeldscherm. Op basis van deze informatie en in volledig automatische baggermodus, kan een computer van het baggertuig desgewenst zelf de verkregen geologische informatie vertalen naar optimale baggerparameters, waarbij het maximaliseren van de prestaties van het baggertuig in een zogenaamd zelflerend proces het uiteindelijke doel vormt.

De steunstructuur 3 kan bevestigd zijn aan de achtersteven van het vaartuig 2, bijvoorbeeld aan de romp of aan het dek ervan, of aan elke andere structuur van het vaartuig 2. De steunstructuur 3 kan star zijn bevestigd aan het vaartuig 2, bijvoorbeeld met behulp van bouten of klemmen die beweging in hoofdzaak voorkomen. Op alternatieve wijze kan de steunstructuur 3 met behulp van een beweegbare, bij voorkeur scharnierende verbinding (21a, 21b) zoals een schamiergewricht, die een beperkte beweging toelaat van de steunstructuur 3 ten opzichte van het vaartuig 2. Het zal duidelijk zijn dat de bevestiging een dempende ophanging kan omvatten, die trillingen vermindert welke door het vaartuig 2 worden doorgegeven aan de inrichting 1 en het vaartuig 2 eveneens buffert tegen krachten welke op de steunstructuur 3 worden uitgeoefend door verplaatsingen van het vaartuig 2 door het water. Bewegingen van de steunstructuur 3 die invloed hebben op daaropvolgende berekeningen kunnen desgewenst worden gecorrigeerd met behulp van een (niet getoonde) compensatie-inrichting die de mate van beweging van de steunstructuur 3 meet. De steunstructuur 3 is dusdanig ontworpen dat deze krachten kan weerstaat die worden uitgeoefend gedurende de verplaatsing van het vaartuig 2 door het water, en zal als zodanig op kenmerkende wijze een vakwerkstructuur hebben die sterkte biedt terwijl deze tegelijkertijd licht is en een lage rem werking vertoont. Geschikte materialen voor de steunstructuur 3 omvatten bijvoorbeeld ijzer, staal, aluminium, en glas-en/of koolstofVezelversterkte composietmaterialen.

In een alternatieve (niet getoonde) uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de steunstructuur 3 een opgespannen kabel omvatten, die zich volgens de uitvinding dwars op de vaarrichting van het vaartuig 2 uitstrekt. De kabel is uitgevoerd voor bevestiging dwars op de vaarrichting van het vaartuig 2, bijvoorbeeld ter hoogte van de achtersteven ervan. De ontvangers 34 zijn bevestigd aan de kabel in een lijn. De kabel kan optioneel zijn voorzien van een drijver die is uitgevoerd om de diepte te reguleren waarop de kabel in gebruik onder de waterspiegel komt te liggen. Volgens de uitvinding is de kabel buigstijf en wordt deze bij voorkeur gevormd van staaldraad, met een diameter van tenminste 5 mm, bij voorkeur 6 mm en met de meeste voorkeur 8 mm.

Een seismische ontvanger 34 kan een hydrofoon, geofoon of elke andere inrichting omvatten die in staat is om verplaatsingen of drukvariaties met betrekking tot het seismische signaal te detecteren en te meten, maar bij voorkeur worden hydrofoons 34 toegepast.

Een elektromagnetische ontvanger 34 kan een magnetometer of elke andere inrichting omvatten die in staat is om variaties met betrekking tot het magnetisch veld te detecteren en te meten, maar bij voorkeur worden magnetometers 34 toegepast.

De elektrische ontvanger 34 kan een potentiaalmeter of elke andere inrichting omvatten die in staat is om variaties met betrekking tot een elektrische spanning of stroom te detecteren en te meten, maar bij voorkeur worden potentiaalmeters 34 toegepast.

De ontvangers 34 kunnen worden aangebracht in een rechte lijn zoals getoond in figuur 3, doch kunnen alternatief verschoven zijn opgesteld ten opzichte van een rechte lijn. Zo kunnen ze bijvoorbeeld zijn aangebracht in elk één-, twee- of driedimensionaal patroon.

De steunstructuur 3 is bij voorkeur voorzien van één of meerdere dieptemeters, bij voorkeur een drukmeter. Ook kan de steunstructuur 3 desgewenst zijn voorzien van voortstuwingsmiddelen om zijn positie en oriëntatie op afstand en in zekere mate onafhankelijk van de positie van het vaartuig 2 te kunnen bepalen. De voortstuwingsmiddelen omvatten bijvoorbeeld één of meerdere (niet getoonde) gemotoriseerde propellers. De bediening op afstand kan worden bereikt met behulp van kabels of een draadloze verbinding. De positie van de steunstructuur 3 kan nauwkeurig worden bepaald, bijvoorbeeld met behulp van lokale driehoeksmeting, bijvoorbeeld door detectie van een marker op de steunstructuur 3 door bijvoorbeeld twee camera’s welke zich op het vaartuig 2 bevinden, of met behulp van een wereldwijde satelliet navigatie-inrichting, bijvoorbeeld GPS.

De ontvangers 34 zijn bij voorkeur gericht op een naar beneden gekeerde positie, teneinde signalen te detecteren die vanaf de onderwaterbodem 56 afkomstig zijn. Op kenmerkende wijze zullen ze, afhankelijk van de vorm van de steunstructuur 3 , een evenwijdig aan de horizon verlopende lijn of vlak vormen. Andere opstellingen liggen evenwel binnen de reikwijdte van de uitvinding. Zo is het mogelijk dat één of meer ontvangers boven of onder de lijn of het vlak zijn gelegen. Ook kan de lijn of het vlak schuin verlopen ten opzichte van de horizon, bijvoorbeeld met een hoek van 1, 5, 10,15,20,25, 30, 35,40 graden, bij voorkeur tussen 0 en 10 graden.

Het aantal ontvangers 34 kan binnen brede grenzen worden gekozen en zal doorgaans afhangen van het vereiste oplossende vermogen en van het gebied dat moet worden gemeten. Op kenmerkende wijze zal het aantal ontvangers tussen 3 en 30 liggen, bij voorkeur tussen 5 en 15.

Bij het uitvoeren van seismische refractiemetingen kan de inrichting 1 zodanig zijn uitgevoerd dat de minimale horizontale afstand tussen de bron 33 en de ontvangers 34 groter dan of gelijk is aan 5 m, 7 m, 9 m, 11 m, 13 m, 15 m, of een waarde in een bereik tussen elke twee van de vermelde waarden in. De deskundige in het vakgebied zal beseffen dat hoe meer ontvangers 34 aanwezig zijn, en hoe groter de horizontale afstand is die zij beslaan, hoe beter de onderwaterbodem 56 kan worden bestreken.

De uitvinding is niet beperkt tot het gebruik van seismische snelheid of geoelektrische soortelijke weerstand of eventuele andere parameters of een combinatie van parameters, zoals gerechtvaardigd kan zijn voor een bepaald baggerproject.

Claims

CONCLUSIES

1. Inrichting voor het verkrijgen van bodeminformatie van een te baggeren gebied, omvattende een vaartuig (2), een bron (33) die is uitgevoerd om een geofysisch signaal voort te brengen onder water, en een aan het vaartuig (2) bevestigde en onder water brengbare langwerpige drager (3) voor een reeks ontvangers (34), die zijn uitgevoerd om een via de bodem (56) terugkerend responssignaal te meten, waarbij de drager zich in een lengterichting (310) dwars op de vaarrichting (26) van het vaartuig (2) uitstrekt.
2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de drager (3) een langwerpige buigstijve steunstructuur (3) omvat.
3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de drager de bron draagt.
4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de ontvangers zich op een lijn bevinden die zich evenwijdig aan de lengterichting van de drager uitstrekt.
5. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij elke ontvanger zich op een vaste afstand van de bron bevindt.
6. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de drager is voorzien van een dieptemeter (40), bij voorkeur een drukmeter.
7. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de drager is voorzien van dempmiddelen (70, 71) die zijn uitgevoerd om de verstoring van het door de bron voortgebrachte signaal door de drager te hinderen.
8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de bron een seismisch signaal voortbrengt en de dempmiddelen dusdanig zijn uitgevoerd dat de voortplantingssnelheid van de door de bron voortgebrachte golf doorheen de drager lager is dan de voortplantingssnelheid van de door de bron voortgebrachte golf doorheen de onderwaterbodem.
9. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de bron een elektromagnetisch signaal voortbrengt en de dempmiddelen dusdanig zijn uitgevoerd dat het door de bron voortgebrachte elektromagnetisch veld niet of minimaal verstoord wordt door de drager.
10. Inrichting volgens één der conclusies 7-9, waarbij de dempmiddelen rubberen elementen omvatten.
11. Inrichting volgens één der conclusies 7-10, waarbij de dempmiddelen zijn geplaatst tussen de drager en aan de drager bevestigde ontvangers.
12. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de drager een buigstijve steunstructuur omvat en de steunstructuur een vakwerk omvat van onderling verbonden vakwerkelementen (31, 32).
13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij de vakwerkelementen zijn voorzien van voor water toegankelijke openingen.
14. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de bron en/of de ontvangers en/of signaalbekabeling (36) hiervoor is opgenomen in de drager.
15. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de bron en/of de ontvangers en/of signaalbekabeling (36) op starre wijze gemonteerd is aan de onderzijde van de drager.
16. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de drager een buigstijve steunstructuur omvat en de steunstructuur is uitgevoerd voor starre bevestiging aan het vaartuig.
17. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de drager is uitgevoerd voor bevestiging aan het vaartuig via een schamierverbinding of een dempende ophanging.
18. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de drager een buigstijve steunstructuur omvat en de steunstructuur is uitgevoerd om met de lengterichting hoofdzakelijk horizontaal gericht te worden neergelaten vanaf het vaartuig.
19. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de bron een seismische bron omvat en de ontvangers seismische ontvangers omvatten.
20. Inrichting volgens conclusie 19, waarbij de seismische ontvangers een hydrofoon omvatten.
21. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de bron een elektromagnetische bron omvat en de ontvangers elektromagnetische ontvangers omvatten.
22. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de bron een elektrische bron omvat en de ontvangers elektrische ontvangers omvatten.
23. Werkwijze voor het verkrijgen van bodeminformatie van een te baggeren gebied, waarbij een inrichting volgens één der voorgaande conclusies wordt verschaft, de aan het vaartuig bevestigde en van de reeks ontvangers voorziene drager onder water wordt gebracht, het vaartuig wordt voortbewogen waarbij de lengterichting van de drager zich dwars op de vaarrichting van het vaartuig uitstrekt, de bron signalen voortbrengt en de ontvangers via de onderwaterbodem terugkerende responssignalen meten.
24. Werkwijze volgens conclusie 23, waarbij de drager een buigstijve steunstructuur omvat en de steunstructuur met de lengterichting ervan hoofdzakelijk horizontaal gericht wordt neergelaten vanaf het vaartuig.
25. Werkwijze volgens één der conclusies 21-24, waarbij de bron een geluidsgolf voortbrengt en de ontvangers de via de onderwaterbodem terugkerende geluidsgolven meten.
26. Werkwijze volgens één der conclusies 21-25, waarbij de bron een elektromagnetische golf voortbrengt en de ontvangers via de onderwaterbodem terugkerende elektromagnetische golven meten.
27. Werkwijze volgens één der conclusies 21-26, waarbij de bron een elektrisch signaal voortbrengt en de ontvangers via de onderwaterbodem het terugkerende elektrisch responssignaal meten.
28. Drager, kennelijk bestemd voor een inrichting voor het verkrijgen van bodeminformatie van een te baggeren gebied, welke inrichting een vaartuig omvat en een bron die is uitgevoerd om een signaal voort te brengen onder water, welke drager is voorzien van een reeks ontvangers, die zijn uitgevoerd om een via de bodem terugkerend responssignaal te meten, waarbij de drager een langwerpige buigstijve steunstructuur omvat.