Vaardiepte meten om drempelaanvaringen te analyseren en voorkomen
Te diep varende schepen kunnen drempels bij sluizen of tunnelconstructies raken. De schade kan groot zijn en de veroorzaker is niet altijd te achterhalen. Rijkswaterstaat verkent daarom een waarschuwingssysteem dat automatisch signaleert als een schip te weinig kielspeling heeft. Samen met Seabed bouwde en testte Batenburg Beenen hiervoor een opstelling met single beam sonar in de Delta Flume van Deltares.
Een probleem dat je eerst meetbaar moet maken
Rijkswaterstaat ziet schade door schepen die te diep varen. In een rapport wordt als voorbeeld genoemd dat bij een tunnel schade aan het dak is ontstaan, waarbij de veroorzaker nooit is gevonden. De kern is kielspeling: de afstand tussen de bovenkant van een drempel (of ander object) en de onderkant van het schip. Rijkswaterstaat wil daarom een waarschuwingssysteem dat automatisch kan detecteren wanneer een schip een te grote vaardiepte heeft (of te weinig kielspeling) richting een verderop liggend object.
Waarom sonar, en waarom vanaf de kant
Rijkswaterstaat verkende meerdere detectiemethoden, waaronder single-/multibeam sonar. In de geteste opzet “kijkt” een single beam sonar onder water, vanuit de oeverwand, horizontaal door het kanaal. Een vaste sensor op een vaste diepte detecteert of de onderzijde van een schip onder een ingestelde drempeldiepte komt (bijvoorbeeld 3,5–4 meter) en geeft een benadering van “hoeveel dieper” het object ligt dan die drempel. Batenburg Beenen maakt daarbij niet de sonar zelf; het gaat om het omliggende systeem dat de sonar-data bruikbaar maakt voor detectie, logging en alarmering.
Testen in de Delta Flume van Deltares
In de proeven zijn objecten gehangen, waaronder een stalen plaat van 2,2 × 2,2 meter als simulatie van een scheepsromp. Batenburg testte met een Impact Subsea ISA500, onder water gemonteerd en vrijwel horizontaal gericht.
Bart Klaster (R&D Engineer bij Batenburg Beenen) licht toe: “Deze single beam sonar van IMPACT SUBSEA wordt normaal in een conus van ca. 6 graden gebruikt om diepte te meten. Door hem horizontaal te plaatsen en de functies anders te benutten, maken we een baan door het bad om te onderzoeken of we zo de diepte van schepen kunnen meten.”
Resultaten: detectie lukt, nauwkeurigheid blijft het knelpunt
Detectie van een object in het pad van de sonar is mogelijk, inclusief alarmering bij overschrijding van een grenswaarde. In de rapportage staat dat detectie, zodra het object duidelijk het sterkste signaal reflecteert, binnen ongeveer één seconde kan plaatsvinden.
Het bepalen van diepte/kielspeling is lastiger dan het meten van afstand. Deltares concludeert dat beide sonar-systemen structureel lagere waarden voor de kielspeling aangeven dan de Deltares-metingen: het gemiddelde verschil in kielspeling is -0,24 m (single beam) en -0,61 m (multibeam). Batenburg concludeert dat een nauwkeurigheid van 10 mm niet realistisch is; een foutmarge van 1 à 2 decimeter is realistischer. Op grotere afstanden ontstaat meer ruis en wordt het moeilijker om te onderscheiden “wat wel en niet de plaat is”.
Van meting naar waarschuwing en opvolging
Er wordt genoemd dat je een gemeten diepte kunt combineren met scheepsinformatie via het Automatic Identification System (AIS). Matthew (Rijkswaterstaat) zegt: “Als dit systeem de gemeten diepte kan koppelen aan een specifiek schip via AIS, kan dat een mogelijke oorzaak helpen aanwijzen.”
Batenburg adviseert vervolgstappen te richten op praktijkvalidatie en het verlagen van interpretatiefouten, onder meer door te testen in een open kanaal/rivier, optimale montagehoek bepalen, kalibreren, betere filtering en meerdere metingen combineren.
Conclusie
De proeven laten zien dat een vaste sonaropstelling schepen kan detecteren en kan alarmeren op een drempeldiepte. De stap die nog aandacht vraagt, is het betrouwbaar vertalen van sonar-data naar kielspeling op grotere afstanden, zeker in reflectierijke omgevingen.
Het rapport: Vaardiepte detectie - https://publications.deltares.nl/11211520_021_0002.pdf