Squatmeting Terneuzen

Transcriptie

1 Ministerie van Verkeer en Waterstaat opq Squatmeting Terneuzen 17 oktober 2005

2 Ministerie van Verkeer en Waterstaat opq Squatmeting Terneuzen Versie : 1.2 Rapportnummer: AGI-2005-GSMH oktober 2005 Auteurs: ing. H.J.C. de Graaf B.J. Valstar

3 Inhoudsopgave Inleiding 4 2. Verloop metingen ste Meting Alcyon de meting Nordstar de meting Alessandra d Amato 9 3. Resultaten metingen Resultaten Alcyon Resultaten Nordstar Resultaten Alessandra d Amato Conclusie 20 3 Squatmeting Terneuzen

4 1. Inleiding Voor de vaart met diepstekende zeeschepen door de Westsluis van Terneuzen en het achterliggende Kanaal Gent-Terneuzen wordt tot op heden een minimale kielspeling (verticale ruimte tussen onderkant kiel en vaarwegbodem) van 10% van de scheepsdiepgang aangehouden. Bij een kanaalwaterstand van NAP + 2,13m is de beschikbare waterdiepte 13,50m, waardoor de maximale diepgang 12,25m is. Veel bulkcarriers komen met een grotere diepgang over zee en worden dan buiten de sluis gelichterd tot deze maximale diepgang. Aangezien de extra overslag natuurlijk kosten met zich meebrengt is het (Gentse) bedrijfsleven veel gelegen aan een grotere toegelaten diepgang, waardoor er minder hoeft te worden gelichterd. RWS-ZL heeft AVV gevraagd te adviseren over de toelaatbaarheid van een grotere diepgang, ofwel een kleinere kielspeling. AVV heeft in dit kader AGI gevraagd om metingen van verticale scheepsbewegingen tijdens de sluispassage en kanaalvaart uit te voeren. Er zijn drie metingen uitgevoerd: 1 ste meting is op 25 mei 2005 uitgevoerd aan boord van de Alcyon 2 de meting is eveneens op 25 mei uitgevoerd aan boord van de Nordstar 3 de meting is uitgevoerd aan boord van Alessandra d Amato op 9 juni De eerste twee metingen zijn uitgevoerd met GPS/GLONASS (AD Navigation DC-201 receivers) en tachymeters (LEICA). Het doel van deze metingen was het onderzoeken of GPS/GLONASS in RTK mode een geschikt en betrouwbaar middel is om uit te zoeken wat de totale effecten van inzinking van een schip zijn. Na uitwerken van de resultaten is gebleken dat GPS/GLONASS in RTK mode gebruikt kan worden voor dit soort metingen. De derde meting is uitgevoerd met alleen GPS/GLONASS. Deze manier van meten zegt iets over de absolute beweging van het schip. Dit houdt in dat alle effecten gemeten worden. Er kan geen onderscheid gemaakt worden tussen squat, zoet-zout water effect, wateropstuwing door de voortstuwing van de sleepboten en eventuele andere invloeden. De squat zelf wordt dus niet direct gemeten. In de omgeving van Terneuzen is een nauwkeurig plaatsbepaling systeem van Rijkswaterstaat actief (LRK systeem). Het LRK systeem werkt enkel met GPS satellieten. De ervaring heeft ons geleerd dat er teveel sprongen in de hoogte optreden als de GPS satelliet signalen door obstakels wordt onderbroken. De sprongen ontstaan doordat het aantal satellieten teveel variëren. Aan boord van de meetschepen zijn veel obstakels, waardoor er veel satellietwisselingen plaats (kunnen) vinden. De GPS/GLONASS ontvanger heeft meer satellieten tot zijn beschikking en is hierdoor stabieler. Dit type ontvanger is in het beheersgebied van 4 Squatmeting Terneuzen

5 Rotterdam getest. De uitkomst van de test toonde aan dat dit type ontvanger beter geschikt leek voor squatmetingen dan het LRK systeem. De combinatiemeting met de tachymeters en de stabiele GPS/GLONASS data hebben aangetoond dat het een goede keuze was. Het rapport is als volgt ingedeeld: Het verloop van de metingen in de tijd wordt in hoofdstuk 2 beschreven. In hoofdstuk 3 worden de resultaten van de metingen in grafieken weergegeven en in hoofdstuk 4 worden de conclusie en eventuele aanbevelingen gegeven. 5 Squatmeting Terneuzen

6 2. Verloop metingen Het verloop van de metingen in de tijd wordt in dit hoofdstuk behandeld. Tijden zijn in UTC (Lokale tijd 2 uur) Op foto wordt de opstelling van het GPS referentiestation getoond. Op foto wordt de tachymeteropstelling gegeven. Foto 2.0.1, GPS opstelling Foto 2.0.2, toren tachymeters 6 Squatmeting Terneuzen

7 2.1 1 ste Meting Alcyon Foto 2.1.1, Alcyon De meting aan boord van de Alcyon is uitgevoerd midden in de nacht. Dit gaf vooral met de tachymeters de nodige problemen, omdat de prisma s lastig in het donker te vinden waren. Een ander probleem was de stroomvoorziening van de laptops. De batterijen van de laptop zijn voor een korte periode bruikbaar. Door regelmatig te controleren of de data nog gelogd werd, was de batterij van het achterschip snel uitgeput. Hierdoor is een deel van het traject in de sluis van het achterschip niet gelogd. De mobilisatie van de tachymeters en het base station is in de avond van 24 mei uitgevoerd. De mobilisatie van het schip is na middernacht uitgevoerd. Er is in de vroege ochtend van 25 mei gemeten. Hieronder worden de verschillende acties chronologisch vermeld: :15 - Start invaart sluis Alcyon door sleepboten :18 - Boeg Alcyon in westsluis :22 - Achterschip Alcyon in westsluis :28 - Alcyon afgemeerd in sluis :53 - Kanaaldeur open :55 - Sleepboten starten de motoren :56 - Sleepboten op volle kracht :58 - Start uitvaart Alcyon :01 - Boeg Alcyon passeert drempel kanaalzijde :05 - Achterschip Alcyon passeert drempel kanaalzijde 7 Squatmeting Terneuzen

8 2.2 2 de meting Nordstar Aaneengesloten met de meting van de Alcyon is later op de dag de Nordstar gemeten. Er is lering getrokken uit de problemen gedurende de nacht. Deze meting is zonder grote problemen uitgevoerd. Foto 2.2.1, Nordstar De acties worden op chronologische volgorde hieronder beschreven: :41 - Start invaart sluis Nordstar door sleepboten :44 - Boeg Nordstar in westsluis :50 - Achterschip Nordstar in westsluis :57 - Nordstar afgemeerd in sluis :24 - Kanaaldeur open :27 - Sleepboten starten de motoren :29 - Sleepboten op volle kracht :30 - Start uitvaart Nordstar :34 - Boeg Nordstar passeert drempel kanaalzijde :41 - Achterschip Nordstar passeert drempel kanaalzijde 8 Squatmeting Terneuzen

9 2.3 3 de meting Alessandra d Amato De periode tussen de eerste metingen en de laatste meting is 14 dagen, omdat er geen geschikt schip beschikbaar was. De datalink antenne van het basis station is door middel van een pompmast met 6 meter omhoog gekrikt. Door de verhoging van de datalink antenne is het bereik aanmerkelijk verbeterd. In chronologische volgorde: Foto 2.3.1, Alessandra d Amato :20 - Start invaart sluis Alessandra d Amato door sleepboten :28 - Boeg Alessandra d Amato in westsluis :38 - Achterschip Alessandra d Amato in westsluis :45 - Alessandra d Amato afgemeerd in sluis :07 - Kanaaldeur open :08 - Sleepboten starten de motoren :09 - Sleepboten op volle kracht :10 - Start uitvaart Alessandra d Amato :12 - Boeg Alessandra d Amato passeert drempel kanaalzijde :22 - Achterschip Alessandra d Amato passeert drempel kanaalzijde :22 t/m 16:41 Traject kanaal 9 Squatmeting Terneuzen

10 3. Resultaten metingen De resultaten van de metingen worden hier beschreven. De x-as van de grafieken is de tijd en de y-as is de NAP-hoogte in meters. 3.1 Resultaten Alcyon Het verschil tussen tachymeter en GPS/GLONASS is minimaal. De spreiding van de tachymeter en van GPS/GLONASS komen overeen. Grootste waargenomen verschillen liggen rond 5 cm. Dit komt doordat beide tachymeters de prisma s gedurende de nachtelijke uren lastig konden vasthouden en dat de toren waarop beide tachymeters gemonteerd waren ook niet trillingsvrij was. Incidentele uitschieters van de tachymeter waarden kunnen hier zeker aan toe geschreven worden (het dichtslaan van de deur bijvoorbeeld was goed waar te nemen tijdens de meting). Het hoogteverschil van fasecentrum GPS antenne en hartpunt 360 prisma is gemeten met meetlint en de aanname dat de reling waterpas loopt. De Resultaten worden weer gegeven in grafieken. In grafiek worden alle beschikbare gegevens getoond. De GPS/GLONASS en tachymeter gegevens op de brug en op het voorschip worden in één grafiek getoond. Dit geeft de grote hoogteverschillen. In grafiek en wordt de periode van de Alcyon in de sluizen en het naar buiten varen van de Alcyon gepresenteerd. De passage van de drempel wordt in detail gepresenteerd in grafiek en De haakse hoek in grafiek en van de tachymeter achter, komt doordat het prisma van uur tot uur werd afgeschermd ten opzichte van de tachymeter. In figuur is de grootste beweging van top tot dal ca 30 cm. De verschillen ontstonden nadat de sleepboten begonnen te trekken. Vlak voor de grootste inzinking werd de drempel door het voorschip van de Alcyon gepasseerd. 10 Squatmeting Terneuzen

11 Grafiek 3.1.1, gehele traject Grafiek 3.1.2, traject in de sluis voorschip Alcyon 11 Squatmeting Terneuzen

12 Grafiek 3.1.3, traject in de sluis achterschip Alcyon Grafiek 3.1.4, detail passage kanaaldrempel voorschip Alcyon 12 Squatmeting Terneuzen

13 Grafiek 3.1.5, detail passage kanaaldrempel achterschip Alcyon 13 Squatmeting Terneuzen

14 3.2 Resultaten Nordstar Het verschil tussen tachymeter en GPS/GLONASS voor het voorschip is lastig te verklaren. De grootste verschillen voor het voorschip liggen rond 7 cm. Zeker is dat de gebruikte tachymeter voor het voorschip minder presteerde door een verloop van de inspeelbel. Dit kan het oplopen van de hoogteverschillen in relatie met de afstand verklaren. Daarbij komt nog dat de opstelling van de prisma achterschip niet nabij de GPS antenne opgesteld kon worden (afscherming). De prisma was op een dek lager op de brugvleugel gemonteerd (ca 15 meter ten opzichte van de hartlijn schip). Het koppelen van de GPS en tachymeter metingen is gebeurt door het hoogteverschil te bepalen met behulp van de waterstand in de sluis. De grootste verschillen voor het achterschip liggen rond 5 cm. Het totale traject wordt in grafiek gepresenteerd (RTK mode). De GPS/GLONASS en tachymeter gegevens op de brug en op het voorschip worden in één grafiek getoond. Dit is de oorzaak van de grote hoogteverschillen in de grafiek. In grafiek en wordt de meting in de sluis weergegeven. De passage van de kanaaldrempel wordt in detail in grafiek en gegeven. In figuur is de grootste beweging van top tot dal ca 30 cm. De verschillen ontstonden nadat de sleepboten begonnen te trekken. Bij de grootste inzinking werd de drempel door het voorschip van de Nordstar gepasseerd. Grafiek 3.2.1, gehele traject 14 Squatmeting Terneuzen

15 Grafiek 3.2.2, traject voorschip in sluis met drempel Grafiek 3.2.3, traject achterschip in sluis met drempel Nordstar Grafiek 3.2.4, detail passage kanaaldrempel voorschip Nordstar 15 Squatmeting Terneuzen

16 Grafiek 3.2.5, detail passage kanaaldrempel achterschip Nordstar 16 Squatmeting Terneuzen

17 3.3 Resultaten Alessandra d Amato Het totale traject wordt in grafiek gepresenteerd. Grafiek bevat alle GPS data, zowel in RTK mode als in GPS/GLONASS mode. De GPS/GLONASS mode is aan het einde van de data zichtbaar. In grafiek wordt alleen het traject dat gevaren is onder RTK mode (GPS/GLONASS mode is eruit gelaten). In grafiek en wordt de meting van het voorschip en achterschip in de sluis en de details over de drempel worden in grafiek en weergegeven. Grafiek 3.3.1, gehele traject Alessandra d Amato (RTK en GPS) Grafiek 3.3.2, traject Alessandra d Amato (RTK) 17 Squatmeting Terneuzen

18 Grafiek 3.3.3, traject voorschip Alessandra d Amato in sluis met drempel Grafiek 3.3.4, traject achterschip Alessandra d Amato in sluis met drempel Grafiek 3.3.5, detail passage kanaaldrempel voorschip Alessandra d Amato 18 Squatmeting Terneuzen

19 Grafiek 3.3.6, detail passage kanaaldrempel achterschip Alessandra d Amato 19 Squatmeting Terneuzen

20 4. Conclusie De verschillen tussen de verticale bewegingen gemeten met tachymeters en RTK GPS/GLONASS zijn minimaal. Daarom is de derde meting alleen met RTK GPS/GLONASS uitgevoerd. Dit bespaart veel tijd en er zijn minder mensen nodig. Indien er meer metingen in de toekomst komen, dan is het meten met RTK GPS/GLONASS een goede meetmethode. Het bereik van de base station van RTK GPS/GLONASS was bij de eerste twee metingen minder ver als bij de derde meting. Voor de derde meting is de datalink antenne door middel van een pompstatief ca 6 meter hoger opgesteld. De bewegingen van de schepen zijn het grootst bij het voorschip. De grootste beweging van top tot dal is 30cm. De bewegingen van het achterschip zijn kleiner en liggen rond 15cm. Voor wat betreft de specificaties van de meting verwijzen wij naar de fabrieksspecs. van AD. Hierin geven zij de nauwkeurigheid van de DC 201 receiver, horizontaal : 1 cm ppm RMS en vertikaal : 1.5 cm ppm RMS Van de Alessandra d Amato data is een MATLAB filmpje gemaakt, dit is vrijblijvend en maakt geen deel uit van de opdracht aan AGI. We willen het echter niet achterhouden en is daarom digitaal toegevoegd aan dit meetverslag. 20 Squatmeting Terneuzen