DE3834845A1

DE3834845A1 - Method and device for the examination of the surface condition in terrain which is inaccessible or difficult to access

Info

Publication number: DE3834845A1
Application number: DE19883834845
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr Ing Hoogen; Lutz Dr Palm
Original assignee: Jastram Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Blohm and Voss International GmbH
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1990-04-19

Abstract

The invention relates to a method and a devive for the examination of the surface condition in terrain which is inaccessible or difficult to access, a probe being guided from a predetermined position in the direction of the surface to be examined and its measurement signals being evaluated for the determination of the surface condition. To provide an easily handled but sufficiently accurate method which works without reference data, and an easily operable device of low weight, it is proposed to make an oscillating body of the probe perform vibrations directed vertically to and onto the surface of the terrain and to measure and to evaluate the penetration depths of the oscillating body, corresponding to the surface condition, as a function of the time or of variables derived herefrom.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung der Oberflächenbeschaffenheit in un- oder schwer zugänglichem Gelände, insbesondere zur Prüfung der Tragfähigkeit des Grundes eines Gewässers, wobei von einem vorgegebenen Standort aus in Richtung der zu untersuchenden Oberfläche eine Sonde geführt wird, insbesondere von einem Schwimmkörper (Boot, Ponton od.dgl.) aus eine Sonde auf den Gewässergrund abge senkt wird und die Meßsignale der Sonde zur Ober flächenbeschaffenheitsbestimmung ausgewertet werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens mit einem Meß- und Auswertegerät an einem vorgegebenen Standort und einer hiermit über entsprechende Halte-, Ver sorgungs- und Datenleitungen verbundenen Sonde.The invention relates to a method for examination the surface quality in difficult or difficult accessible area, especially for checking the Load capacity of the bottom of a body of water, being from a given location towards the a probe is guided to the surface to be examined, especially of a floating body (boat, pontoon or the like) from a probe on the bottom of the water is lowered and the measuring signals of the probe to the upper determination of the surface quality. The invention further relates to a device to carry out the above method with a Measuring and evaluation device at a given location and one hereby via corresponding holding, ver supply and data lines connected probe.

Für Baugründungen oder auch um ein Maß für die Ein sinktiefe von über den Boden fahrenden Fahrzeu gen zu erhalten, ist es notwendig, die Tragfähigkeit des Grundes, aber auch nicht horizontaler Gelände flächen zu erkunden. Vielfach ist die zu prüfende Oberfläche aber überhaupt nicht oder nur sehr schwer zugänglich.For foundations or also by a measure for the one sinking depth of vehicles traveling over the ground to maintain conditions, it is necessary to take the load-bearing capacity of the ground, but also not horizontal terrain to explore areas. Often the one to be checked Surface not at all or only with great difficulty accessible.

Sowohl Oberflächenkontur und grobe Dichteunter schiede des Grundes als auch Abstandsmessungen (Gewässertiefe) können mit einem Echolot- bzw. anderen Verfahren unter Ausnutzung des Reflexionsverhaltens elektromagnetischer Wellen ermittelt werden. Eine zuverlässige Angabe über die Tragfähigkeit des Grun des bzw. der Oberfläche erhält man hiermit jedoch nicht. Bei kurzen zu überbrückenden Distanzen kann die Oberfläche z.B. mit Stangen abgetastet werden oder dadurch, daß man Sonden auf den Grund absenkt. Aller dings sind diese Verfahren bei größeren zu über überbrückenden Distanzen, insbesondere bei größeren Gewässertiefen, nicht hinreichend zuverlässig bzw. erst gar nicht durchführbar.Both surface contour and coarse density under difference of the reason as well as distance measurements (Water depth) can with an echo sounder or other Procedure using the reflection behavior electromagnetic waves can be determined. A reliable indication of the load-bearing capacity of the green However, the surface or surfaces are obtained Not. With short distances to be bridged, the Surface e.g. can be scanned with poles or by lowering probes to the bottom. Everything However, these procedures are too large bridging distances, especially for larger ones Water depths, not sufficiently reliable or not feasible at all.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, das bzw. die leicht handhabbar sind, aber auch hinreichend genau die Oberflächenbeschaf fenheit prüfen lassen. Insbesondere soll neben der Gewässertiefe die Tragfähigkeit der Oberfläche bzw. des Gewässergrundes durch eine Sonde bestimmt werden, wobei das Verfahren ohne Referenzdaten arbeiten soll und die Vorrichtung tragbar sein soll, d.h. ein möglichst geringes Gewicht aufweisen und robust sein soll.It is an object of the present invention to provide a ver drive and a device of the aforementioned Specify the type that is easy to handle, but also the surface finish is sufficiently precise have it checked. In particular, in addition to the water depth, the load-bearing capacity of the surface or the bottom of the water determined by a probe be, the method without reference data should work and the device should be portable, i.e. have the lowest possible weight and should be robust.

Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Ver fahren dadurch gelöst, daß ein Schwingkörper (Oszillator) der Sonde in vertikal zur und auf die Oberfläche des Geländes gerichtete Schwingungen versetzt und die Eindringtiefe des Schwingkörpers in Abhängigkeit von der Zeit oder hiervon abge leiteten Größen gemessen und angezeigt wird. Die Sonde braucht hierbei nur mit der Oberfläche in Kon takt gebracht werden, was entweder durch ihr Eigen gewicht oder dadurch, daß sie über eine Haltevorrichtung entsprechend angepreßt wird, ge schehen kann. Je nach vermuteter oder bei Erst prüfungen festgestellter Festigkeit der Oberfläche kann die Frequenz, die Amplitude oder die Masse des Schwingkörpers geregelt bzw. abgestimmt werden. Je nach Frequenz, Amplitude, Signalform und/oder zuge führter Energie als Steuer- bzw. Regelgröße wird der Schwingungskörper mehr oder weniger in die Oberfläche eindringen, wobei die Eindringtiefe ein direktes Maß für die Tragfähigkeit der Oberfläche ist. Insbe sondere eignet sich dieses Verfahren für Pioniere, die einen Gewässergrund für schweres Gerät,wie z.B. Fahr zeuge, hinsichtlich seiner Tragfähigkeit zu erkunden haben.The task is in the Ver drive solved in that a vibrating body (Oscillator) of the probe in vertical to and on the Surface of the site directed vibrations offset and the penetration depth of the vibrating body depending on the time or depending on it is measured and displayed. The The probe only needs to be in contact with the surface in Kon be brought to beat, either by their own weight or by having a Holding device is pressed accordingly, ge can happen. Depending on the suspected or at first tests of established strength of the surface can be the frequency, the amplitude or the mass of the vibrating body are regulated or coordinated. Depending on frequency, amplitude, signal form and / or energy is used as a control variable Vibrating body more or less in the surface penetrate, the depth of penetration being a direct one Measure of the load-bearing capacity of the surface. In particular this method is particularly suitable for pioneers who a bottom of the water for heavy equipment, e.g. Driving witness to explore its load-bearing capacity to have.

Vorzugsweise wird der Schwingkörper zu Schwingungen mit einer konstanten Frequenz und einer Mindestamplitu de von 10 bis 200 Hz bei konstanter Amplitude und sinusförmigem Signal angeregt, alternativ ist es jedoch auch möglich, den Schwingkörper zu Schwin gungen mit wachsender Frequenz und Amplitude anzu regen. Die schwingungsspezifischen Parameter werden hierbei erfindungsgemäß auf den zu erwartenden bzw. bei Erstmessungen festgestellten Grund abgestimmt. Ins besondere kann es möglich sein, daß mit dem erfindungs gemäßen Verfahren eine recht nachgiebige Oberfläche festgestellt wird, die sich bei Weiterführung des Verfahrens jedoch auf eine kleinere Schichtdicke begrenzt. Um zu erkunden, ob die darunterliegende härtere Schicht zur Aufnahme des schweren Gerätes geeignet ist, kann z.B. die Frequenz und/oder die Amplitude der Sonde verändert werden, in Einzel fällen wird mit einer Sonde mit einer größeren Masse geprüft.The vibrating body preferably becomes vibrations with a constant frequency and a minimum amplitude de from 10 to 200 Hz with constant amplitude and sinusoidal signal, alternatively it is however, it is also possible to swing the vibrating body conditions with increasing frequency and amplitude rain. The vibration-specific parameters are according to the invention to the expected or at Initial measurements determined reason coordinated. Ins special it may be possible that with the fiction a fairly compliant surface is determined, which is the continuation of the Process to a smaller layer thickness limited. To explore whether the one below harder layer to accommodate heavy equipment is suitable, e.g. the frequency and / or the Amplitude of the probe can be changed in single will fall with a probe with a larger mass checked.

Die Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Sonde in einem mindestens eine Durchtrittsöffnung aufweisenden Gehäuse eingebaut ist und einen darin so gelagerten Schwingkörper aufweist, daß dieser oder ein mit ihm verbundener Eindringkörper aus der Durchtrittsöffnung ganz oder teilweise aus- und eintretende Schwingungen ausführen kann, und einen Schwingungserreger und einen Wegauf nehmer für die jeweils momentane Lage des Schwingkörpers besitzt. Vorzugsweise ist diese Vorrichtung einfach aufgebaut und leicht handhabbar. Durch ihr geringes Gewicht kann sie jederzeit mitgeführt werden. Zur Bedienung der Vorrichtung wird das Gehäuse mit einliegender Sonde auf den Grund abgesenkt bzw. in Richtung der zu prüfenden Oberfläche bewegt und der Schwingkörper zu Schwingungen angeregt. Durch diese Schwingungen zuzüglich des Anpreßdruckes bzw. Eigen gewichtes der Sonde "gräbt" sich der Schwingkörper mehr und mehr in die zu prüfende Oberfläche ein. Hier bei oszilliert der Schwingkörper um einen sich fortbewegenden Punkt, wobei der Wegaufnehmer diese mittlere Lage des Schwingkörpers, die gleich der Eindringtiefe ist, mißt und mit dem Meßwert ein Maß für die Tragfähigkeit des Grundes liefert.The task is in the device mentioned solved in that the probe in at least one Housing with passage opening installed is and a vibrating body mounted in it shows that this or a connected to it Penetrator completely or out of the passage opening partially execute incoming and outgoing vibrations can, and a vibration exciter and a way up for the current position of the vibrating body owns. This device is preferably simple built and easy to use. Because of her little Weight can be carried at any time. To The device is operated using the housing inserted probe lowered to the bottom or in Direction of the surface to be tested and the Vibrating body excited to vibrate. Through this Vibrations plus the contact pressure or Eigen weight of the probe "digs" the vibrating body more and more into the surface to be tested. Here at the oscillating body oscillates around you locomotive point, the displacement sensor this middle position of the vibrating body, which is equal to the Penetration depth is a measure and a measure with the measured value for the load-bearing capacity of the ground.

Zur Erhöhung der Standfestigkeit und zur Gewichtser sparnis besitzt das Gehäuse einen an einer Seite vollständig offenen Rahmen mit vorzugsweise nach außen geneigten Seiten- bzw. Abstützwänden oder -holmen.To increase stability and increase weight the housing has one on one side completely open frame with preferably outside inclined side or support walls or bars.

Um eine Verfälschung des Meßergebnisses durch ein Einsinken der Seitenwände bzw. Seitenholme zu ver hindern, besitzen diese an den freien Auf- oder Ansatzstirnseiten verbreiterte Auf- oder Anlageflächen, die (insbesondere bei horizontaler Befestigung) gegebenenfalls mit Befestigungsankern versehen sind. Die Befestigungsanker können insbesondere dazu dienen, eine seitliche Verschiebung der Vorrichtung zu verhindern.In order to falsify the measurement result by a Sink the side walls or side rails to ver prevent them from freely opening or closing Neck faces widened contact or contact surfaces, the (especially with horizontal mounting) are optionally provided with fastening anchors. The fastening anchors can in particular do this serve a lateral displacement of the device to prevent.

Ein im wesentlichen zylindrischer Schwingkörper mit einer sich konisch verjüngenden Spitze, die im Extremfall nadelförmig ausgeführt sein kann, ver bessert die Exaktheit der Oberflächenbeschaffenheits bestimmung. Insbesondere kann der Schwingkörper zwei- oder mehrstufig mit jeweils im Querschnitt kleineren Zylinderteilen ausgebildet sein, die durch konische Zwischenstücke miteinander verbunden sind. Die je weils vorderen Zylinderteile dienen hiermit als Vorbohrungen schaffende Elemente für die nachfolgen den Teile.An essentially cylindrical vibrating body with a tapered tip, which in the Extreme case can be needle-shaped, ver improves the accuracy of the surface texture determination. In particular, the vibrating body can or multi-stage, each with a smaller cross-section Cylinder parts can be formed by conical Intermediate pieces are interconnected. The ever Weil front cylinder parts hereby serve as Pre-drilling elements for the follow up the parts.

Die Schwingungsenergie des Schwingkörpers kann dadurch beeinflußt werden, daß dieser nicht unmittel bar, sondern über eine Feder mit einer schwingungser regbaren Masse verbunden ist. Die Schwingungserre gung hängt dann von dem Verhältnis der über die Feder verbundenen Massen als auch von der Direktionskon stante der Feder ab. Vorzugsweise können die Feder und die Masse austauschbar befestigt sein, so daß jederzeit ein veränderten Oberflächen angepaßtes Schwingsystem zusammengesetzt werden kann.The vibrational energy of the vibrating body can be influenced by the fact that this is not immediate bar, but via a spring with a vibration controllable mass is connected. The vibration exciter then depends on the ratio of the spring connected masses as well as from the directorate con ate the feather. Preferably, the spring and the mass be attached interchangeably so that a modified surface at any time Vibration system can be assembled.

Vorzugsweise wird der Schwingkörper unmittelbar oder die mit ihm verbundene Masse elektromechanisch zu Schwingungen angeregt. Hiermit läßt sich die Schwin gungsenergie exakt dosieren.The vibrating body is preferably immediately or the mass connected to it electromechanically Vibrations stimulated. Herewith the Schwin dosing energy precisely.

Für die Wegmessung des sich in die Oberfläche bohren den Schwingkörpers kann ein berührend oder berührungs los arbeitendes Verfahren gewählt werden. Im einfach sten Fall weist der Schwingkörper einen seitlich abstehenden Arm auf, dessen freies Ende berührend in einem Wegaufnehmer geführt wird. Der Schwingkörper kann alternativ dazu jedoch auch mit einem Sender ausgestattet sein, der linear sich ausbreitende Signale aussendet, die von einem seitlich im Gehäuseinneren angeordneten Empfänger sendeortsselek tierend aufnehmbar sind. Die Übertragungs- wie Empfangsmöglichkeiten elektromagnetischer Wellen sind nach dem Stand der Technik hinreichend bekannt , im einfachsten Falle können über eine LED optische Signale auf eine Fotozelle gesendet werden.Drill into the surface to measure the distance the vibrating body can be a touching or touching process can be selected. Im simple In the best case, the vibrating body has a side protruding arm, touching its free end is guided in a displacement sensor. The vibrating body can alternatively use a transmitter be equipped, the linearly spreading Sends signals from a side in the Receiver located inside the transmitter sendselektek are recordable. The transmission like Possibilities of receiving electromagnetic waves are well known in the art, in simplest cases can be optical via an LED Signals are sent to a photocell.

Vorzugsweise wird der Wegaufnehmer über eine Glas faser, ein elektrische Signale leitendes Kabel oder über Funk mit der Beobachtungsstelle verbunden sein, die mit einer nach dem Stand der Technik gebräuch lichen Anzeige und Auswertevorrichtung ausgestattet ist.The displacement sensor is preferably placed over a glass fiber, a cable carrying electrical signals or be connected to the observatory by radio, which are used with a state of the art display and evaluation device is.

Nach einer andersartigen Ausgestaltung der erfindungs gemäßen Vorrichtung besteht die Sonde im wesent lichen aus einem geschlossenen Gehäuse und einem darin angeordneten Schwingungserreger und einem Schwingkörper, der über eine Halteplatte mit einer nach unten gerichteten Schubstange mit einem Eindring körper verbunden ist. Vorzugsweise wird die Schwin gungsbewegung der Schubstange durch eine Führungs buchse eines Haltegestells geführt. Das Haltegestell selbst besteht nach einer Ausgestaltung der Erfin dung aus einem U-förmigen Rahmen mit vorzugsweise ausschwenkbaren Aufstellelementen mit Verankerungen. Um die Schubstange dem jeweils verwendeten Halte gestell anzupassen, ist diese aus mehreren ineinander steckbaren Teilen bzw. Verlängerungsstücken zusammen gesetzt. Weiterhin kann der Eindringkörper konisch oder scheibenförmig ausgestaltet sein und ist an der Schubstange auswechselbar befestigt.According to a different embodiment of the Invention according to the device consists essentially of the probe from a closed housing and a vibration exciter arranged therein and a Swinging body, which has a holding plate with a downward push rod with one penetration body is connected. Preferably the Schwin movement of the push rod by a guide guided socket of a support frame. The holding frame itself exists according to an embodiment of the Erfin dung from a U-shaped frame with preferably swing-out set-up elements with anchors. Around the pushrod the holding used frame, it is made up of several one inside the other pluggable parts or extensions together set. Furthermore, the indenter can be conical or be disc-shaped and is on the Interchangeably attached push rod.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenEmbodiments of the invention are in the Drawings shown. Show it

Fig. 1 und 2 jeweils schematische Ansichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 and 2 are schematic views of the device according to the invention,

Fig. 3 einen mit einer schwingungserregbaren Masse über eine Feder verbundenen Schwingkörper und Fig. 3 with a vibration-excitable mass connected via a spring vibrating body and

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 4 is a schematic view of a further embodiment of the device according to the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Sonde 10 besteht im wesent lichen aus einem Gehäuse 11 mit vertikal angeordneten Seitenwänden 12, deren Stirnseiten verbreiterte Auf- oder Anlageflächen 14 besitzen. Das Gehäuse 11 kann kastenförmig oder zylindrisch ausgebildet sein; die Auf- und Anlageflächen 14 sind der Größe nach auf den zu erwartenden Gewässergrund bzw. die zu erwar tende Oberflächentragfähigkeit abgestimmt. Zusätzlich können diese Auf- oder Anlageflächen 14 Befestigungs anker 15 besitzen, die ein seitliches Verschieben bzw. ein Abrutschen der Sonde 10 verhindern sollen. In jedem Falle besitzt das Gehäuse 11 eine untere offene Durchtrittsöffnung, die nach Fig. 1 als offene Seite 16 ausgebildet ist. Durch diese Öffnung tritt ein Schwingkörper 17 aus und ein, der vorzugsweise zylinderförmig mit einer konisch zulaufenden Spitze 17 a ausgebildet ist. Die Bewegungsrichtung verläuft nach Fig. 1 in vertikaler Richtung (siehe darge stellten Doppelpfeil).The probe 10 shown in FIG. 1 consists essentially of a housing 11 with vertically arranged side walls 12 , the end faces of which have widened contact or contact surfaces 14 . The housing 11 can be box-shaped or cylindrical; the contact and contact surfaces 14 are matched in size to the expected water bed or the expected surface load-bearing capacity. In addition, these bearing or contact surfaces 14 can have fastening anchors 15 , which are intended to prevent the probe 10 from moving laterally or slipping off. In any case, the housing 11 has a lower open passage opening, which is designed as an open side 16 according to FIG. 1. Through this opening a vibrating body 17 exits and enters, which is preferably cylindrical with a tapered tip 17 a . The direction of movement is proceeding according to Fig. 1 in the vertical direction (see Darge easily double arrow).

Die in Fig. 2 dargestellte Sonde 10 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen Sonde im wesentlichen dadurch, daß das Gehäuse als Rahmen 11 a ausgebildet ist, wobei dieser Rahmen schräggestellte Seitenholme 13 aufweist, deren Stirnseiten ebenfalls Auf- bzw. Anlageflächen 14 besitzen. Der Schwingkörper ist mehrteilig ausgebildet und besitzt zwei im Durch messer unterschiedliche Zylinderteile 18 a, 18 b, die durch ein konisches Zwischenteil 18 c miteinander verbunden sind. Die Spitze 18 d des Schwingkörpers ist ebenfalls konisch ausgebildet. Es versteht sich von selbst, daß der in Fig. 2 dargestellte Schwingkörper ebenso bei einer Anordnung nach Fig. 1 und umgekehrt der Schwingkörper nach Fig. 1 in einer Anordnung nach Fig. 2 verwendet werden könnte.The probe 10 shown in Fig. 2 differs from the probe described above essentially in that the housing is designed as a frame 11 a , which frame has inclined side rails 13 , the end faces of which also have contact or contact surfaces 14 . The vibrating body is formed in several parts and has two cylinder parts 18 a , 18 b with different diameters, which are connected to one another by a conical intermediate part 18 c . The tip 18 d of the vibrating body is also conical. It goes without saying that the oscillating body shown in FIG. 2 could also be used in an arrangement according to FIG. 1 and vice versa, the oscillating body according to FIG. 1 in an arrangement according to FIG. 2.

Der Schwingkörper 17 besitzt an seinem oberen Ende einen seitlichen Arm 23, dessen freies Ende 23 a entlang einem mechanisch berührend arbeitenden Wegaufnehmer 19 geführt wird. Im Unterschied dazu besitzt der Schwingkörper 18 a-d einen Sender 24, z.B. eine LED, die Signale in Richtung eines Empfängers 25 mit mehreren in vorzugsweise äquidistanten Abständen angeordneten Augen ausgestatteten Empfänger 25 sendet. Die genannten Augen können z.B. Fotodioden sein. Der Wegaufnehmer 19 bzw. der Empfänger 25 ist über eine Leitung 30 mit einem nicht dargestellten Meßwert aufnehmer bzw. Meßwertverarbeiter verbunden. Die gesamte Sonde 10 hängt an einem Seil 28 und kann gegebenenfalls über eine Kabeltrommel von einem Boot bzw. Bootsrand 26 abgesenkt werden. über die Länge des abgewickelten Seiles 28 erhält man eine Infor mation über die von der Wasseroberfläche 27 bis zum Boden 29 vorliegende Wassertiefe. Gleichermaßen kann die Sonde gegebenenfalls noch weitere Meßinstrumente besitzen, etwa zur Bestimmung der Strömungsgeschwin digkeit des Wassers über dem Gewässergrund und/oder der Fallgeschwindigkeit. Die Stromversorgung der Sonde wird über Leitung 31 gewährleistet.The oscillating body 17 has at its upper end a side arm 23 , the free end 23 a of which is guided along a mechanically contacting displacement sensor 19 . In contrast, the vibrating body 18 has a-d a transmitter 24, such as a LED, the signals towards a receiver 25 with a plurality of preferably equidistantly arranged eyes equipped receiver 25 sends. The eyes mentioned can be, for example, photodiodes. The displacement sensor 19 or the receiver 25 is connected via a line 30 to a measured value sensor or measured value processor (not shown). The entire probe 10 hangs on a rope 28 and can optionally be lowered from a boat or boat edge 26 via a cable drum. Over the length of the unwound rope 28 , information is obtained about the water depth present from the water surface 27 to the bottom 29 . Likewise, the probe may optionally have other measuring instruments, for example for determining the flow rate of the water above the water bed and / or the falling speed. The power supply to the probe is ensured via line 31 .

Eine Alternative zu einem einheitlichen Schwingkörper 17, 17 a bzw. 18 a-d ist in Fig. 3 dargestellt. Dort wird nicht der Schwingkörper 20 selbst, sondern eine mit ihm verbundene Masse 22 in Schwingung versetzt , wobei die Verbindung aus einer elastischen Feder 21 besteht. Baut man die genannte Federverbindung lösbar auf, kann sowohl die schwingungserregbare Masse 22 als auch der Schwingkörper ausgetauscht werden, um ein den tatsäch lichen Verhältnissen bedarfsgerechtes Gerät zu schaffen. Die Feder bestimmt hierbei das Dämpfungsmaß der Schwingung.An alternative to a uniform vibrating body 17 , 17 a or 18 a - d is shown in FIG. 3. There, it is not the vibrating body 20 itself, but a mass 22 connected to it that is made to vibrate, the connection consisting of an elastic spring 21 . If one builds the spring connection releasably, both the vibration-excitable mass 22 and the vibrating body can be exchanged in order to create a device that is actually suitable for the situation. The spring determines the degree of damping of the vibration.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgender maßen:The device according to the invention works as follows measure:

Vom Beobachtungspunkt 26, z.B. einem Bootsrand, wird die Sonde 10 durch Abwickeln des Seiles 28 sowie der Leitungen 30 und 31 auf den Gewässergrund herabge lassen. Fehlende Zugkräfte am Seil 30 zeigen hierbei an, wann die Sonde 10 auf dem Boden angekommen ist, woraus sich die Gewässertiefe ermitteln läßt. An schließend wird entweder der Schwingkörper 17 bzw. 18 a-d oder die Masse 22 durch Stromaufgabe elektro magnetischer zum Schwingen angeregt, wobei sich der Schwingkörper vibrierend in den Grund bohrt. In vertikaler Richtung wirken hierbei die durch die Vi bration verursachten Beschleunigungskräfte zuzüglich der sich aus dem Eigengewicht der Sonde ergebenden Kraft, die bei einer horizontalen Vibration entfällt. Das Maß der Eindringtiefe ist der Tragfähigkeit des Gewässergrundes bzw. der Oberfläche proportional.From the observation point 26 , for example a boat edge, the probe 10 is let down by unwinding the rope 28 and the lines 30 and 31 onto the water bottom. Missing tensile forces on the rope 30 indicate when the probe 10 has reached the bottom, from which the water depth can be determined. At closing either the vibrating body 17 or 18 a - d or the mass 22 is electromagnetically excited to vibrate by current application, the vibrating body drilling vibratingly into the ground. The acceleration forces caused by the vibration, plus the force resulting from the weight of the probe, which is eliminated in the case of horizontal vibration, act in the vertical direction. The depth of penetration is proportional to the load-bearing capacity of the water bed or surface.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Die dort dargestellte Sonde besteht im wesentlichen aus einem Schwingungserreger 37 mit einem festen Teil 37 a und einem beweglichen Teil 37 b. Bevorzugt wird hier ein elektromechanischer Schwingungserreger. Hiermit verbunden ist einer als Schwingmasse ausge bildeter bewegter Schwingkörper 38. An der Unterseite des Schwingungserregers 37 a ist eine Halteplatte 36 angeordnet, die mit einer Schubstange 35 gekoppelt ist, an dessen unterem Ende ein hier flacher,scheiben förmiger Eindringkörper 34 angebracht ist. Der Ein dringkörper 34 ist austauschbar und kann beispiels weise auch durch einen konischen Eindringkörper ersetzt werden. Ebenso kann die Schubstange 35 ein stückig oder aus mehreren ineinandersteckbaren und auch der Länge nach verlängerbaren Teilen zusammenge setzt sein. Zur Führung der Schubstange 35 dient eine Führungsbuchse 33 in einem horizontalen Teil eines im wesentlichen U-förmigen Haltegestells 48, an dessen freien Schenkeln vorzugsweise ausschwenkbare Auf stellelemente 42 mit Verankerungen 46 angeordnet sind. Die Form des Haltegestelles 48 ist jedoch keineswegs auf die dargestellte Form beschränkt. Denkbar wären auch solche Gestelle mit einer Dreipunktauflage oder als unten offen ausgebildete, zylindrische Körper. Die Schubstange 35 mit dem an ihrem freien Ende ange ordneten Eindringkörper 34 muß jedenfalls so lang sein, daß sie in den zu untersuchenden Grund eindringen kann. Die Eindringkörper haben beispielsweise einen Durchmesser zwischen 30 und 50 mm bei einer Scheiben höhe von 10 mm.Another embodiment is shown in FIG. 4. The probe shown there consists essentially of a vibration exciter 37 with a fixed part 37 a and a movable part 37 b . An electromechanical vibration exciter is preferred here. Connected to this is a moving vibrating body 38 formed as a vibrating mass. On the underside of the vibration exciter 37 a , a holding plate 36 is arranged, which is coupled to a push rod 35 , at the lower end of which a flat, disk-shaped indenter 34 is attached. An penetrating body 34 is interchangeable and can, for example, also be replaced by a conical indenter. Likewise, the push rod 35 can be a piece or consists of several nested and also lengthwise parts together. To guide the push rod 35 , a guide bush 33 is used in a horizontal part of an essentially U-shaped holding frame 48 , on the free legs of which pivotable adjusting elements 42 with anchors 46 are arranged. However, the shape of the holding frame 48 is in no way limited to the shape shown. Such frames with a three-point support or as a cylindrical body open at the bottom would also be conceivable. The push rod 35 with the arranged at its free end indenter 34 must in any case be so long that it can penetrate into the reason to be examined. The indenters have, for example, a diameter between 30 and 50 mm with a disc height of 10 mm.

Zur Meßwerterfassung ist an der runden Halteplatte 36 ein Beschleunigungsaufnehmer 39 ebenso befestigt wie ein Übertragungshebel 45, der mit dem Wegaufnehmer 41 in Verbindung steht. Hiermit wird die Vertikalbe wegung der Sonde relativ zum Haltegestell 48 und somit die Eindringtiefe des Eindringkörpers gemessen.For the acquisition of measured values, an acceleration sensor 39 is attached to the round holding plate 36 , as is a transmission lever 45 , which is connected to the displacement sensor 41 . This is the vertical movement of the probe relative to the holding frame 48 and thus the depth of penetration of the indenter is measured.

Der beispielsweise im wesentlichen zylindrisch aus gebildete Schwingkörper 38, der gegenbenenfalls eben falls auswechselbar bzw. dessen Masse veränderbar sein kann, ist mit einem weiteren Beschleunigungsauf nehmer 40 verbunden. Die Beschleunigungsaufnehmer 39 und 40 sowie der Wegaufnehmer 41 sind über entsprechen de Datenübertragungsleitungen 43 a-c mit einem Auswerte- sowie Spannungsversorgungsgerät 47 verbunden. Die Spannungsversorgung wird über die Leitung 44 gewähr leistet.The, for example, substantially cylindrical formed from the vibrating body 38 , which may also be interchangeable or its mass may be changeable, is connected to a further accelerator 40 . Accelerometers 39 and 40 and displacement transducer 41 are connected to an evaluation and voltage supply device 47 via corresponding data transmission lines 43 a - c . The voltage supply is ensured via line 44 .

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung kann vorzugs weise dadurch ergänzt werden, daß sie in ein gekapsel tes Gehäuse eingebaut wird und so insgesamt unterhalb der Wasseroberfläche eingesetzt werden kann. Dieses Gehäuse bzw. die Sonde wird mittels eines Zugseils auf den Grund des Gewässers hinabgelassen bzw. zurückgeholt, die Energie- und Datenübertragung geschieht über mitlaufende elektrische Leitungen.The device shown in Fig. 4 can preferably be supplemented by the fact that it is installed in a capsule housing and can thus be used overall below the water surface. This housing or the probe is lowered or brought back to the bottom of the body of water by means of a traction cable, the energy and data transmission takes place via accompanying electrical lines.

Claims

1. A method for examining the surface condition in inaccessible or difficult to access terrain, in particular for checking the load-bearing capacity of the bottom of a body of water, a probe being guided from a predetermined location in the direction of the surface to be examined, in particular by one Floating body (boat, pontoon or the like) is lowered from a probe to the bottom of the body of water and the measurement signals of the probe are evaluated for surface quality determination, characterized in that an oscillating body (oscillator) of the probe is directed vertically towards and onto the surface of the site Vibrations offset and the penetration depth of the vibrating body, which directly corresponds to the surface properties, is measured and displayed as a function of the time or variables which can be derived therefrom.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the vibrations of the vibrating body are preferred depending on the depth of penetration are controllable or regulable.

3. The method according to claim 2, characterized in net that the Fre or quenz, the waveform and / or the supplied Serve energy.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the vibrating body to vibrations with a constant frequency, preferably between 10 and 200 Hz, more constant Amplitude and sinusoidal signal excited becomes.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the vibrating body to vibrations with increasing frequency and Amplitude is excited.

6. Device for carrying out the method according to claims 1 to 5 with a measurement and evaluation device at a predetermined location and a probe connected to it via corresponding holding, supply and data lines, characterized in that the probe ( 10 ) in at least one a passage opening ( 16 ) is installed on the facing housing ( 11 , 11 a ) and has a vibrating body ( 17 , 18 a - d , 20 , 38 ) so mounted therein that this or a penetrating body ( 34 ) connected to it emerges from the passage opening (16) completely or partially extended or can perform batting vibrations, a vibration exciter (37 a, b) and a position transducer (19, 24, 25, 41) for the respective instantaneous position of the oscillating body (17, 18 a-d, 20, 38 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that the housing consists of a on one side ( 16 ) completely open frame ( 11 a ) with preferably outwardly inclined side or support walls or spars ( 13 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the free up or shoulder end sides of the side or support walls ( 12 ) or spars ( 13 ) widened support or system surfaces ( 14 ), which may have fastening anchors ( 15 ) are provided.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the vibrating body ( 17 ) is substantially cylindrical with a conically tapering tip ( 17 a ).

10. Apparatus according to claim 9, characterized net gekennzeich that the oscillating body (18 a - d) two or more stages, each with smaller cross-sectional cylinder members (18 a, b), the rule pieces by conical Zvi (18 c) are connected to each other, is trained.

11. Device according to one of claims 6 to 10, characterized in that the vibrating body ( 20 ) is connected via a spring ( 21 ) to a vibration-excitable mass ( 22 ).

12. The device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the vibrating body ( 17 , 18 a - d ) directly or the mass associated with it ver ( 22 ) can be excited electromechanically to vibrations.

13. Device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the oscillating body ( 17 , 1 a-d , 20 ) has a laterally projecting arm ( 23 ), the free end ( 23 a ) is guided in a displacement transducer ( 19 ) .

14. Device according to one of claims 6 to 13, characterized in that the vibrating body ( 20 ) has a transmitter ( 24 ) which linearly emits signals which can be picked up by a receiver ( 25 ) arranged laterally inside the housing.

15. The device according to one of claims 6 to 14, characterized in that the displacement transducer ( 19 ) via a glass fiber, an electrical signal-conducting cable ( 30 ) or radio is connected to the observation point ( 26 ).

16. The apparatus according to claim 6, characterized in that the probe consists essentially of a closed housing and an arranged therein th vibration exciter ( 37 a , b ) and a vibrating body ( 38 ) via a holding plate ( 36 ) with a downward push rod ( 35 ) is connected to an indenter ( 34 ).

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the oscillatory movement of the push rod ( 35 ) is guided by a guide bush ( 33 ) of a holding frame ( 48 ).

18. The apparatus according to claim 17, characterized in that; that the holding frame ( 48 ) consists of a U-shaped frame with preferably pivoting mounting elements ( 42 ) with anchors ( 46 ).

19. The device according to one of claims 16 to 18, characterized in that the push rod ( 35 ) consists of a plurality of nested parts (Ver extension pieces) and / or the conical or disc-shaped indenter ( 34 ) is removably attached to the push rod ( 35 ) .