[go: up one dir, main page]

BE1015773A5 - Measuring depth of water above layer of silt in e.g. river, by measuring depth position of body being moved along boundary between silt layer and water above it - Google Patents

Measuring depth of water above layer of silt in e.g. river, by measuring depth position of body being moved along boundary between silt layer and water above it Download PDF

Info

Publication number
BE1015773A5
BE1015773A5 BE2003/0605A BE200300605A BE1015773A5 BE 1015773 A5 BE1015773 A5 BE 1015773A5 BE 2003/0605 A BE2003/0605 A BE 2003/0605A BE 200300605 A BE200300605 A BE 200300605A BE 1015773 A5 BE1015773 A5 BE 1015773A5
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
layer
upper layer
determined
viscosity
speed
Prior art date
Application number
BE2003/0605A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Druyts Marcus Philippus Maria
Original Assignee
M D C E Bvba
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by M D C E Bvba filed Critical M D C E Bvba
Priority to BE2003/0605A priority Critical patent/BE1015773A5/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1015773A5 publication Critical patent/BE1015773A5/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C13/00Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal
    • G01C13/008Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal measuring depth of open water

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

A body (5) which is freely movable between a position in the water and a position in the silt layer is immersed in the water and then moved at a given speed in a direction parallel to the silt layer so that it adopts an equilibrium position at the boundary between the water and silt layers. The depth of the body at the equilibrium position is measured and the depth of the water is determined on the basis of this depth position. The body is moved by towing it with a cable from a boat and includes a hydrofoil (7) for generating a lift and a keel (8) for stabilizing the body as it is towed through the water. The depth position is measured using a pressure sensor.

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET BEPALEN VAN DE DIKTE VAN EEN   BOVENLAAG,   ZOALS EEN BEVAARBARE BOVENLAAG VAN EEN WATERLOOP 
De inrichting heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het bepalen van de dikte van een bovenlaag van een fluïdummassa die tenminste deze bovenlaag en een daaronder gelegen onderlaag omvat, zoals een waterloop met een bevaarbare bovenlaag en een daaronder gelegen viskeuze sliblaag, waarbij de viscositeit van de onderlaag groter is dan de viscositeit van de bovenlaag. 



   De slibvorming in waterlopen is een algemeen bekend verschijnsel waardoor de dikte van de bevaarbare bovenlaag van een waterloop beperkt wordt. De slibvorming is in het bijzonder aanzienlijk in de nabijheid van plaatsen waar zout water in contact komt met zoet water. In een waterloop kan   men algemeen drie lagen onderscheiden : waterlaag, een   vloeibare sliblaag, en een viskeuze sliblaag. De waterlaag en de vloeibare sliblaag vormen een bevaarbare bovenlaag. Voor schepen is het van groot belang om nauwkeurig de dikte van deze bovenlaag te kennen. Een schip dat met zijn kiel tot in de sliblaag reikt, is immers nagenoeg onbestuurbaar zodat deze situatie ten allen tijde moet worden vermeden. 



   FR 0207038 beschrijft een systeem dat gebaseerd is op dichtheidsmetingen en waarbij de dieptepositie van het lichaam wordt geregeld met behulp van een lier en een computer. 



   Het doel van de onderhavige uitvinding is om een werkwijze en inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen waarmee de dikte van de bovenlaag, in het bijzonder van een bevaarbare bovenlaag van een waterloop, op een nauwkeurige manier kan worden bepaald. 



   Daartoe onderscheidt de werkwijze volgens de uitvinding zich doordat 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 - een lichaam in de fluïdummassa wordt ondergedompeld waarbij het lichaam vrij beweegbaar is tussen een stand in de bovenlaag en een stand in de onderlaag; - het lichaam met een bepaalde snelheid wordt voortbewogen door de fluïdummassa in een richting die in hoofdzaak evenwijdig is met de onderlaag, zodanig dat het lichaam een evenwichtstoestand inneemt op de grens tussen boven- en onderlaag ; - de dieptepositie van het lichaam wordt bepaald ;   - de dikte van de bovenlaag wordt bepaald uitgaande van de   dieptepositie van het lichaam. 



   Doordat het lichaam met een bepaalde snelheid in hoofdzaak parallel aan de onderlaag wordt voortbewogen zal het lichaam een in hoofdzaak parallel aan de onderlaag gericht sleepkracht ondervinden, welke sleepkracht groter zal zijn in de onderlaag dan in de bovenlaag, aangezien de viscositeit van de onderlaag groter is dan deze van de bovenlaag. Naast de sleepkracht werken ook een opwaarts gerichte stuwkracht (liftkracht) en een neerwaarts gerichte kracht - de resultante van de zwaartekracht en van de Archimedeskracht - op het lichaam. Deze krachten bepalen de evenwichtsstand van het lichaam.

   Door het verschil in sleepkracht zal het lichaam bij een geschikte bepaalde snelheid, wanneer het zich in de onderlaag bevindt de neiging hebben om naar een stand in de bovenlaag te bewegen, terwijl het lichaam, wanneer het zich in de bovenlaag bevindt, in tegendeel geneigd zal zijn om naar een in de onderlaag gelegen stand te bewegen. Dit heeft als gevolg dat het lichaam een evenwichtstoestand zal innemen op de grens tussen de boven- en onderlaag. Aan de hand van deze dieptepositie kan dus op een nauwkeurige manier de dikte van de bovenlaag worden bepaald. 



   Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze van uitvinding is de bepaalde snelheid groter dan een minimum 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 snelheid die in hoofdzaak een functie is van de viscositeit van de onderlaag, en van de vorm en het gewicht van het lichaam. Op die manier wordt een voldoende grote sleepkracht uitgeoefend op het lichaam wanneer het zich in de onderlaag bevindt, zodanig dat het lichaam in alle geval in de richting van de bovenlaag wordt bewogen, wanneer het zich in de onderlaag bevindt. 



   Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze van uitvinding de bepaalde snelheid kleiner is dan een maximum snelheid die in hoofdzaak een functie is van de viscositeit van de bovenlaag, en van de vorm en het gewicht van het lichaam. Op die manier wordt een voldoende kleine sleepkracht uitgeoefend op het lichaam wanneer het zich in de bovenlaag bevindt, zodanig dat het lichaam in alle geval in de richting van de onderlaag wordt bewogen wanneer het zich in de bovenlaag bevindt. 



   Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de dieptepositie van het lichaam bepaald door de statische waterdruk te meten op de plaats waar het lichaam zich bevindt. Aangezien de statische waterdruk een functie is van de dieptepositie van het lichaam en dus van de dikte van de bovenlaag, kan deze laatste eenvoudig worden bepaald. 



   Het lichaam wordt bij voorkeur met behulp van een flexibele kabel in het fluïdum gebracht, welke kabel voortgesleept wordt om het lichaam met de bepaalde snelheid voort te bewegen. Deze maatregel heeft het voordeel dat het lichaam op een eenvoudige manier met een bepaalde snelheid kan worden voortbewogen door bijvoorbeeld de kabel met een vaartuig te verbinden. 



   Merk op dat ook andere voortbewegingsmiddelen mogelijk zijn. Deze voortbewegingsmiddelen kunnen zowel trekmiddelen, zoals een kabel of een sleeptouw, als duwmiddelen zijn, waar- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 bij deze zodanig moeten uitgevoerd zijn dat het lichaam vrij op en neer kan bewegen. 



   In een dergelijke uitvoering zou de dieptepositie ook bepaald kunnen worden aan de hand van de hoek die de kabel maakt met het oppervlak van de bovenlaag. 



   Volgens een verder ontwikkelde voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding kunnen de vorm en/of het gewicht van het lichaam worden aangepast aan de aard van de lagen met een verschillende viscositeit of aan de gebruikte bepaalde snelheid, of omgekeerd, teneinde het in de stabiele stand brengen van het lichaam te bevorderen. Door de vorm en of het gewicht aan te passen kunnen de verschillende op het lichaam inwerkende krachten worden gewijzigd, waardoor het lichaam bijvoorbeeld sneller en betrouwbaarder in zijn evenwichtsstand tussen de boven- en onderlaag zal worden gebracht. 



   De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting van de in de aanhef beschreven soort, welke zich onderscheidt doordat de inrichting een lichaam omvat, welk lichaam voorzien is van voortbewegingsmiddelen voor het geven van een in hoofdzaak evenwijdig aan de onderlaag gerichte snelheid aan het lichaam. 



   De voortbewegingsmiddelen zijn bij voorkeur een vaartuig met een sleepkabel, aan het uiteinde waarvan het lichaam is bevestigd. 



   Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is het lichaam aan een kant voorzien van een vleugelelement voor het verkrijgen van een grotere of kleinere liftkracht bij het door het fluïdum slepen van het lichaam. Dit vleugelelement kan instelbaar zijn uitgevoerd. 



  Dit heeft het voordeel het lichaam op een eenvoudige manier kan worden aangepast aan de werkomstandigheden en aan de aard van de boven- en onderlaag. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



   Volgens een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is het lichaam voorzien is van een kielelement om de sleepkracht die tijdens het slepen op het lichaam wordt uitgeoefend te vergroten of te verkleinen. Dit kielelement kan eveneens instelbaar zijn uitgevoerd, zodanig dat een aanpassing van het lichaam eenvoudig is uit te voeren. 



   Tenslotte zal het lichaam bij voorkeur voorzien worden van een druksensor voor het meten van de dieptepositie van het lichaam, uit welke meting de dikte van de bovenlaag kan worden bepaald. 



   De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van een aantal niet beperkende uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding die geïllustreerd worden met behulp van de tekeningen in bijlage die hieronder worden besproken. De tekening toont: - figuur 1 toont schematisch de verschillende lagen die ty-    pisch aanwezig zijn in een waterloop ; het verloop van de   massadichtheid en de viscositeit in deze lagen; - figuur 2A toont een langsdoorsnede van een lichaam en de daarop inwerkende krachten in de onderlaag en in de bovenlaag ; - figuur 2B toont de krachtveelhoeken van de in figuur 2A getoonde krachten; - figuur 3 toont twee fictieve evenwichtsstanden van het lichaam voor respectievelijk een medium met een viscositeit  1 en een medium met een viscositeit  2;

   - figuur 4 toont een perspectivisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding in zijn evenwichtsstand tussen de boven en onderlaag. 



   In een waterloop zoals een rivier of een haven kan men in hoofdzaak de in figuur 1 getoonde lagen onderscheiden :   waterlaag 1, een vloeibare sliblaag 2 en een viskeuze slib-   

 <Desc/Clms Page number 6> 

 laag 3. De waterlaag 1 en de viskeuze sliblaag 2 vormen een bevaarbare bovenlaag B. Wanneer de kiel van een vaartuig tot in de viskeuze sliblaag 3 reikt, wordt het vaartuig onbestuurbaar, en voor schepen is het dus van groot belang om de diepte van deze reologische gedragsovergang tussen de bevaarbare bovenlaag B en de viskeuze onderlaag O te kennen. 



   Zoals weergegeven in de karakteristiek van de massadichtheid p in figuur 1, is de massadichtheid in de waterlaag 1 in hoofdzaak constant en gelijk aan   #1.   Deze massadichtheid neemt geleidelijk toe in de vloeibare sliblaag 2 en is in hoofdzaak constant en gelijk aan   #2   in de viskeuze sliblaag 3. Het verloop van de massadichtheid 9 nabij de grenslaag 4 van de vloeibare sliblaag 2 en de viskeuze sliblaag 3, toont aan dat de massadichtheid p als parameter ongeschikt is om    deze grenslaag 4 op te sporen : densiteitverschillen boven   en onder deze grenslaag zijn minimaal. Dit is de reden waarom tot nu toe alle pogingen om de dikte van de bovenlaag B nauwkeurig te meten via werkwijzen die gebruik maken van de dichtheid niet geslaagd zijn. 



   Figuur 1 toont eveneens de karakteristiek van de viscositeit   in de verschillende lagen. In de vloeibare bovenlaag is de viscositeit in hoofdzaak constant en gelijk aan  1. De viscositeit kent een abrupte stijging ter hoogte van de grenslaag 4 tussen de boven- en onderlaag, en is in hoofdzaak constant en gelijk aan  2 in de onderlaag. In tegenstelling tot de dichtheid p geldt voor de viscositeit   dat deze zeer geschikt is als parameter om deze grenslaag 4 te bepalen :    verschillen boven en onder de grenslaag 4 zijn bij definitie   groot. 



   Figuur 2A toont de verschillende krachten die op het lichaam inwerken wanneer dit met een bepaalde snelheid v wordt voortbewogen. De neerwaarts gerichte resultante van de zwaartekracht en de Archimedeskracht, en de opwaarts gerichte 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 liftkracht zijn onafhankelijk van de viscositeit van het fluïdum, en worden voorgesteld door de respectievelijke vectoren G en L. De sleepkracht is proportioneel met de viscositeit  , en is voor de bovenlaag voorgesteld door de vector in volle lijn D 1 en voor de onderlaag 0 door de vector in stippellijn D 2. 



   Zoals getoond in figuur 2B dienen de krachtveelhoeken in evenwicht gesloten te zijn. Dit betekent dat de trekkracht die op het lichaam uitgevoerd wordt in de onderlaag gegeven wordt door de vector T 2, en in de bovenlaag door de vector T 1. 



   Figuur 3 toont twee fictieve evenwichtsposities wanneer het lichaam met behulp van een kabel wordt voortbewogen. De eerste fictieve evenwichtspositie 11 is de evenwichtspositie indien het lichaam zou worden voortbewogen met een bepaalde snelheid v in een medium met viscositeit  1. De tweede fictieve evenwichtspositie 11 is de evenwichtspositie indien het lichaam zou worden voortbewogen met een bepaalde snelheid v in een medium met viscositeit  2.

   Wanneer het lichaam wordt voortbewogen in een fluïdummassa met een bovenlaag met een viscositeit  1 en een onderlaag met een viscositeit  2, en de grenslaag 4 is gelegen tussen deze tweede evenwichtsstanden, zoals getoond in figuur 3, dan zal het lichaam wanneer het zich in de onderlaag 0 bevindt de neiging hebben om naar de tweede fictieve evenwichtsstand 10 te bewegen, terwijl het lichaam wanneer het zich in de bovenlaag B bevindt de neiging zal hebben om naar de eerste fictieve evenwichtsstand 11 te bewegen. Hierdoor zal het lichaam na verloop van tijd een stabiele positie bereiken die gelegen is op de grenslaag 4 tussen de bovenlaag B en de onderlaag O. 



   Volgens de werkwijze van de uitvinding wordt dus een lichaam 5 in de fluïdummassa B, O gebracht, waarna het lichaam met een bepaalde snelheid v wordt voortbewogen in een 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 richting die in hoofdzaak evenwijdig is met de onderlaag 0, waarna de dieptepositie van het lichaam 5 wordt bepaald en de dikte D van de bovenlaag B wordt bepaald uitgaande van de dieptepositie van het lichaam 5. 



   Figuur 4 toont een perspectivisch aanzicht van een mogelijke uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding in zijn evenwichtsstand tussen de boven en onderlaag. De inrichting omvat een lichaam 5 dat voorzien is van voortbewegingsmiddelen voor het geven van een in hoofdzaak evenwijdig aan de onderlaag O gerichte snelheid v aan het lichaam 5. De voortbewegingsmiddelen omvatten een niet getoond vaartuig met een sleepkabel 6, aan het uiteinde waarvan het lichaam 5 is bevestigd. Het lichaam is aan één kant voorzien van een vleugelelement 7 voor het verkrijgen van een regelbare liftkracht L bij het door het fluïdum slepen van het lichaam 5. Onderaan is het lichaam 5 voorzien van twee kielelementen 8 om de sleepkracht D  die tijdens het slepen op het lichaam wordt uitgeoefend te regelen. 



   Het lichaam kan verder voorzien zijn van een niet getoonde druksensor voor het meten van de dieptepositie van het lichaam wanneer dit zich op de grenslaag 4 bevindt. Uit deze meting kan dan de dikte D van de bovenlaag B worden bepaald. 



   De vakman zal begrijpen dat de uitvinding niet beperkt is tot de hierboven geïllustreerde uitvoeringsvoorbeelden van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding, maar dat de werkwijze eveneens kan toegepast worden voor het bepalen van de dikte van een bovenlaag van een willekeurige fluïdummassa die tenminste deze bovenlaag en een daaronder gelegen onderlaag omvat, indien er een niet verwaarloosbaar viscositeitsverschil bestaat tussen de boven- en onderlaag. De beschermingsomvang van de uitvinding wordt dan ook alleen bepaald door de hierna volgende conclusies.



   <Desc / Clms Page number 1>
 



  METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE THICKNESS OF A UPPER COAT, SUCH AS A NEGATIABLE TOP COAT OF A WATER RUN
The device relates to a method and device for determining the thickness of an upper layer of a fluid mass comprising at least this upper layer and an underlying lower layer, such as a watercourse with a navigable upper layer and an underlying viscous sludge layer, wherein the viscosity of the lower layer is greater than the viscosity of the upper layer.



   The formation of sludge in watercourses is a well-known phenomenon whereby the thickness of the navigable upper layer of a watercourse is limited. The sludge formation is particularly significant in the vicinity of places where salt water comes into contact with fresh water. Three layers can generally be distinguished in a watercourse: water layer, a liquid sludge layer, and a viscous sludge layer. The water layer and the liquid sludge layer form a navigable top layer. For ships it is very important to know the thickness of this top layer accurately. After all, a ship that reaches the silt layer with its keel is virtually uncontrollable, so this situation must be avoided at all times.



   FR 0207038 describes a system based on density measurements and in which the depth position of the body is controlled with the help of a winch and a computer.



   The object of the present invention is to provide a method and device of the type mentioned in the preamble with which the thickness of the upper layer, in particular of a navigable upper layer of a watercourse, can be accurately determined.



   To this end, the method according to the invention is distinguished in that

 <Desc / Clms Page number 2>

 - a body is immersed in the fluid mass, the body being freely movable between a position in the upper layer and a position in the lower layer; - the body is advanced at a certain speed through the fluid mass in a direction that is substantially parallel to the bottom layer, such that the body assumes a state of equilibrium on the boundary between top and bottom layer; - the depth position of the body is determined; - the thickness of the top layer is determined from the depth position of the body.



   Because the body is advanced substantially parallel to the lower layer at a certain speed, the body will experience a drag force directed substantially parallel to the lower layer, which drag force will be greater in the lower layer than in the upper layer, since the viscosity of the lower layer is greater then those of the top layer. In addition to the drag force, an upwardly directed thrust (lift force) and a downwardly directed force - the resultant of gravity and of the Archimedean force - also act on the body. These forces determine the balance of the body.

   Due to the difference in drag force, the body will tend to move to a position in the upper layer at a suitable determined speed when it is in the lower layer, while the body, when it is in the upper layer, will tend to be opposed to move to a position located in the bottom layer. As a result, the body will assume a state of equilibrium on the border between the upper and lower layers. On the basis of this depth position, the thickness of the top layer can thus be determined in an accurate manner.



   According to a preferred embodiment of the method of the invention, the determined speed is greater than a minimum

 <Desc / Clms Page number 3>

 velocity that is essentially a function of the viscosity of the bottom layer, and of the shape and weight of the body. In this way a sufficiently large drag is exerted on the body when it is in the bottom layer, such that the body is in any case moved in the direction of the top layer when it is in the bottom layer.



   According to a further embodiment of the method of the invention, the determined speed is smaller than a maximum speed which is essentially a function of the viscosity of the upper layer, and of the shape and weight of the body. In this way a sufficiently small drag is exerted on the body when it is in the upper layer, such that the body is in any case moved in the direction of the lower layer when it is in the upper layer.



   According to a possible embodiment of the method according to the invention, the depth position of the body is determined by measuring the static water pressure at the place where the body is located. Since the static water pressure is a function of the depth position of the body and therefore of the thickness of the upper layer, the latter can easily be determined.



   The body is preferably introduced into the fluid with the aid of a flexible cable, which cable is dragged to move the body at the determined speed. This measure has the advantage that the body can be moved in a simple manner at a certain speed by, for example, connecting the cable to a vessel.



   Note that other means of propulsion are also possible. These propelling means can be both pulling means, such as a cable or a towing rope, and pushing means,

 <Desc / Clms Page number 4>

 in this case they must be designed in such a way that the body can move freely up and down.



   In such an embodiment, the depth position could also be determined on the basis of the angle that the cable makes with the surface of the top layer.



   According to a further developed preferred embodiment of the method according to the invention, the shape and / or the weight of the body can be adapted to the nature of the layers with a different viscosity or to the specific speed used, or vice versa, in order to keep it in the stable position to bring the body. By adjusting the shape and / or the weight, the different forces acting on the body can be changed, whereby, for example, the body will be brought into its equilibrium position between the top and bottom layer faster and more reliably.



   The invention also relates to a device of the type described in the preamble, which is distinguished in that the device comprises a body, which body is provided with propulsion means for imparting a speed which is directed substantially parallel to the bottom layer to the body.



   The propelling means are preferably a vessel with a towing cable, at the end of which the body is attached.



   According to a possible embodiment of the device according to the invention, the body is provided on one side with a wing element for obtaining a larger or smaller lifting force when dragging the body through the fluid. This wing element can be made adjustable.



  This has the advantage that the body can be adapted in a simple manner to the working conditions and to the nature of the upper and lower layer.

 <Desc / Clms Page number 5>

 



   According to a further developed embodiment of the device according to the invention, the body is provided with a keel element to increase or decrease the drag force exerted on the body during towing. This keel element can also be made adjustable, such that an adaptation of the body can be carried out easily.



   Finally, the body will preferably be provided with a pressure sensor for measuring the depth position of the body, from which measurement the thickness of the upper layer can be determined.



   The invention will now be further elucidated on the basis of a number of non-limiting exemplary embodiments of the invention which are illustrated with the aid of the attached drawings which are discussed below. The drawing shows: - figure 1 shows schematically the different layers that are typically present in a watercourse; the course of the mass density and the viscosity in these layers; figure 2A shows a longitudinal section of a body and the forces acting thereon in the lower layer and in the upper layer; figure 2B shows the force polygons of the forces shown in figure 2A; figure 3 shows two fictional equilibrium positions of the body for a medium with a viscosity 1 and a medium with a viscosity 2, respectively;

   figure 4 shows a perspective view of an embodiment of the device according to the invention in its equilibrium position between the top and bottom layer.



   In a watercourse such as a river or a harbor one can essentially distinguish the layers shown in figure 1: water layer 1, a liquid sludge layer 2 and a viscous sludge

 <Desc / Clms Page number 6>

 layer 3. The water layer 1 and the viscous sludge layer 2 form a navigable upper layer B. When the keel of a vessel reaches into the viscous sludge layer 3, the vessel becomes uncontrollable, and for ships it is therefore of great importance to determine the depth of this know the rheological behavioral transition between the navigable upper layer B and the viscous lower layer O.



   As shown in the characteristic of the mass density p in Figure 1, the mass density in the water layer 1 is substantially constant and equal to # 1. This mass density gradually increases in the liquid sludge layer 2 and is substantially constant and equal to # 2 in the viscous sludge layer 3. The course of the mass density 9 near the boundary layer 4 of the liquid sludge layer 2 and the viscous sludge layer 3 shows that the mass density p as a parameter is unsuitable for detecting this boundary layer 4: density differences above and below this boundary layer are minimal. This is the reason why so far all attempts to accurately measure the thickness of the top layer B via methods using the density have not been successful.



   Figure 1 also shows the characteristic of the viscosity in the different layers. In the liquid top layer, the viscosity is substantially constant and equal to 1. The viscosity has an abrupt rise at the boundary layer 4 between the upper and lower layers, and is substantially constant and equal to 2 in the lower layer. In contrast to the density p, the viscosity holds that it is very suitable as a parameter for determining this boundary layer 4: differences above and below the boundary layer 4 are by definition large.



   Figure 2A shows the different forces that act on the body when it is advanced at a certain speed v. The downward directed resultant of gravity and the Archimedes force, and the upward directed

 <Desc / Clms Page number 7>

 lift force are independent of the viscosity of the fluid, and are represented by the respective vectors G and L. The drag force is proportional to the viscosity, and for the upper layer is represented by the vector in full line D 1 and for the lower layer 0 by the vector in dotted line D 2.



   As shown in Figure 2B, the force polygons must be closed in equilibrium. This means that the tensile force applied to the body is given in the lower layer by the vector T 2, and in the upper layer by the vector T 1.



   Figure 3 shows two fictional equilibrium positions when the body is moved with the help of a cable. The first fictional equilibrium position 11 is the equilibrium position if the body were to be advanced at a certain speed v in a medium with viscosity 1. The second fictional equilibrium position 11 is the equilibrium position if the body were to be advanced at a certain speed v in a medium with viscosity 2.

   When the body is advanced in a fluid mass with an upper layer with a viscosity 1 and a lower layer with a viscosity 2, and the boundary layer 4 is located between these second equilibrium positions, as shown in Figure 3, the body will when it is in the lower layer 0 is inclined to move to the second fictional equilibrium position 10, while the body when it is in the upper layer B will tend to move to the first fictional equilibrium position 11. As a result, the body will reach a stable position over time which is located on the boundary layer 4 between the upper layer B and the lower layer O.



   Thus, according to the method of the invention, a body 5 is introduced into the fluid mass B, O, whereafter the body is advanced at a certain speed v into a

 <Desc / Clms Page number 8>

 direction that is substantially parallel to the lower layer 0, after which the depth position of the body 5 is determined and the thickness D of the upper layer B is determined starting from the depth position of the body 5.



   Figure 4 shows a perspective view of a possible embodiment of the device according to the invention in its equilibrium position between the top and bottom layer. The device comprises a body 5 which is provided with propulsion means for imparting a speed v substantially parallel to the lower layer O to the body 5. The propulsion means comprise a vessel not shown, with a tow rope 6, at the end of which the body 5 is attached. The body is provided on one side with a wing element 7 for obtaining an adjustable lifting force L when the body 5 is dragged through the fluid. At the bottom, the body 5 is provided with two keel elements 8 around the drag force D which during dragging is applied to the body. body is exercised.



   The body can further be provided with a pressure sensor (not shown) for measuring the depth position of the body when it is on the boundary layer 4. The thickness D of the top layer B can then be determined from this measurement.



   Those skilled in the art will understand that the invention is not limited to the exemplary embodiments of the method and device according to the invention illustrated above, but that the method can also be applied to determine the thickness of an upper layer of any fluid mass comprising at least this upper layer and comprises an underlying layer if there is a non-negligible difference in viscosity between the upper and lower layers. The scope of the invention is therefore only determined by the following claims.


    

Claims (15)

CONCLUSIES 1. Werkwijze voor het bepalen van de dikte van een bovenlaag van een fluïdummassa die tenminste deze bovenlaag en een daaronder gelegen onderlaag omvat, zoals een waterweg met een bevaarbare bovenlaag en een daaronder gelegen viskeuze sliblaag, waarbij de viscositeit van de onderlaag groter is dan de viscositeit van de bovenlaag, met het kenmerk, dat - een lichaam in de fluïdummassa wordt ondergedompeld waarbij het lichaam vrij beweegbaar is tussen een stand in de bovenlaag en een stand in de onderlaag; - het lichaam met een bepaalde snelheid wordt voortbewogen door de fluïdummassa in een richting die in hoofdzaak evenwijdig is met de onderlaag, zodanig dat het lichaam een evenwichtstoestand inneemt op de grens tussen boven- en onderlaag ; - de dieptepositie van het lichaam wordt bepaald ;  CONCLUSIONS A method for determining the thickness of an upper layer of a fluid mass comprising at least this upper layer and an underlying lower layer, such as a waterway with a navigable upper layer and an underlying viscous sludge layer, wherein the viscosity of the lower layer is greater than the viscosity of the upper layer, characterized in that - a body is immersed in the fluid mass, the body being freely movable between a position in the upper layer and a position in the lower layer; - the body is advanced at a certain speed through the fluid mass in a direction that is substantially parallel to the bottom layer, such that the body assumes a state of equilibrium on the boundary between top and bottom layer; - the depth position of the body is determined; - de dikte van de bovenlaag wordt bepaald uitgaande van de dieptepositie van het lichaam.    - the thickness of the top layer is determined from the depth position of the body. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bepaalde snelheid groter is dan een minimum snelheid die in hoofdzaak een functie is van de viscositeit van de onderlaag, en van de vorm en het gewicht van het lichaam.  Method according to claim 1, characterized in that the determined speed is greater than a minimum speed which is essentially a function of the viscosity of the bottom layer, and of the shape and weight of the body. 3. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bepaalde snelheid kleiner is dan een maximum snelheid die in hoofdzaak een functie is van de viscositeit van de bovenlaag, en van de vorm en het gewicht van het lichaam.  Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determined speed is less than a maximum speed which is essentially a function of the viscosity of the upper layer, and of the shape and weight of the body. 4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dieptepositie wordt bepaald door de statische waterdruk te meten op de plaats waar het lichaam zich bevindt. <Desc/Clms Page number 10>  Method according to one of the preceding claims, characterized in that the depth position is determined by measuring the static water pressure at the place where the body is located.  <Desc / Clms Page number 10>   5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het lichaam m. b.v. van een flexibele kabel in het fluïdum wordt gebracht, welke kabel voortgesleept wordt om het lichaam met de bepaalde snelheid voort te bewegen.  Method according to one of the preceding claims, characterized in that the body m. of a flexible cable is introduced into the fluid, which cable is dragged to move the body at the determined speed. 6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de dieptepositie wordt bepaald aan de hand van de hoek die de kabel maakt met het oppervlak van de bovenlaag.  Method according to claim 5, characterized in that the depth position is determined on the basis of the angle that the cable makes with the surface of the upper layer. 7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vorm en/of het gewicht van het lichaam wordt aangepast aan de aard van de lagen met een verschillende viscositeit, teneinde het in de stabiele stand brengen van het lichaam te bevorderen.  A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the shape and / or weight of the body is adapted to the nature of the layers with a different viscosity, in order to promote bringing the body into the stable position. 8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vorm en/of het gewicht van het lichaam aangepast wordt aan de gebruikte snelheid, of omgekeerd, teneinde het in de stabiele stand brengen van het lichaam te bevorderen.  A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the shape and / or weight of the body is adapted to the speed used, or vice versa, in order to promote bringing the body into the stable position. 9. Inrichting voor het bepalen van de dikte van een bovenlaag van een fluïdummassa volgens de werkwijze van één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting een lichaam omvat dat voorzien is van voortbewegingsmiddelen voor het geven van een in hoofdzaak evenwijdig aan de onderlaag gerichte snelheid aan het lichaam.  Device for determining the thickness of an upper layer of a fluid mass according to the method of any one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a body which is provided with propelling means for giving a substantially parallel to the lower layer targeted speed to the body. 10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de voortbewegingsmiddelen een vaartuig met een sleepkabel zijn, aan het uiteinde van welke sleepkabel het lichaam is bevestigd.  Device as claimed in claim 9, characterized in that the propelling means are a vessel with a towing cable, at which the body is attached to the end of which towing cable. 11. Inrichting volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat het lichaam aan een kant voorzien is van een vleugelelement voor het verkrijgen van een regelbare lift bij het door het fluïdum slepen van het lichaam. <Desc/Clms Page number 11>  Device as claimed in claim 9 or 10, characterized in that the body is provided on one side with a wing element for obtaining an adjustable lift when dragging the body through the fluid.  <Desc / Clms Page number 11>   12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de vleugelelement instelbaar is.  Device as claimed in claim 11, characterized in that the wing element is adjustable. 13. Inrichting volgens een der conclusies 9-12, met het kenmerk, dat het lichaam voorzien is van een kielelement om de sleepkracht die tijdens het slepen op het lichaam wordt uitgeoefend te regelen.  Device as claimed in any of the claims 9-12, characterized in that the body is provided with a keel element to control the drag force exerted on the body during the towing. 14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het kielelement instelbaar is.  Device according to claim 13, characterized in that the keel element is adjustable. 15. Inrichting volgens een der conclusies 9-14, met het kenmerk, dat het lichaam voorzien is van een druksensor voor het meten van de dieptepositie van het lichaam.  Device as claimed in any of the claims 9-14, characterized in that the body is provided with a pressure sensor for measuring the depth position of the body.
BE2003/0605A 2003-11-07 2003-11-07 Measuring depth of water above layer of silt in e.g. river, by measuring depth position of body being moved along boundary between silt layer and water above it BE1015773A5 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2003/0605A BE1015773A5 (en) 2003-11-07 2003-11-07 Measuring depth of water above layer of silt in e.g. river, by measuring depth position of body being moved along boundary between silt layer and water above it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2003/0605A BE1015773A5 (en) 2003-11-07 2003-11-07 Measuring depth of water above layer of silt in e.g. river, by measuring depth position of body being moved along boundary between silt layer and water above it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1015773A5 true BE1015773A5 (en) 2005-08-02

Family

ID=34842392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2003/0605A BE1015773A5 (en) 2003-11-07 2003-11-07 Measuring depth of water above layer of silt in e.g. river, by measuring depth position of body being moved along boundary between silt layer and water above it

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1015773A5 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2136180A2 (en) 2008-06-20 2009-12-23 M.D.C.E. Bvba Method and system for measuring a rheological transition level
WO2010148462A1 (en) 2009-06-26 2010-12-29 M.D.C.E. Bvba Method and device for determining a rheological transition level

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4175432A (en) * 1978-07-07 1979-11-27 Gibson Carl H Apparatus for towing an underwater instrumentation package
EP0207038A1 (en) * 1985-05-15 1986-12-30 D.O.S. Dredging Company Limited Towed densimeter system
NL8902592A (en) * 1989-10-19 1991-05-16 Stichting Waterbouwkundig Lab Water-density-determination probe - uses pressure absolute pressure and inclination pick=ups with hook at end for cable suspension
US5170379A (en) * 1990-07-17 1992-12-08 Commissariat A L'energie Atomique Process and system for measuring when dragged underwater beneath a helicopter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4175432A (en) * 1978-07-07 1979-11-27 Gibson Carl H Apparatus for towing an underwater instrumentation package
EP0207038A1 (en) * 1985-05-15 1986-12-30 D.O.S. Dredging Company Limited Towed densimeter system
NL8902592A (en) * 1989-10-19 1991-05-16 Stichting Waterbouwkundig Lab Water-density-determination probe - uses pressure absolute pressure and inclination pick=ups with hook at end for cable suspension
US5170379A (en) * 1990-07-17 1992-12-08 Commissariat A L'energie Atomique Process and system for measuring when dragged underwater beneath a helicopter

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2136180A2 (en) 2008-06-20 2009-12-23 M.D.C.E. Bvba Method and system for measuring a rheological transition level
BE1018192A3 (en) * 2008-06-20 2010-07-06 M D C E Bvba METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING A RHEOLOGICAL CONDUCT.
US8356515B2 (en) 2008-06-20 2013-01-22 M.D.C.E. BVBA and Demco NV Method and system for measuring a rheological transition level
WO2010148462A1 (en) 2009-06-26 2010-12-29 M.D.C.E. Bvba Method and device for determining a rheological transition level
BE1018801A3 (en) * 2009-06-26 2011-09-06 M D C E Bvba METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A RHEOLOGICAL BORDER TRANSITION
US8833156B2 (en) 2009-06-26 2014-09-16 M.D.C.E. Bvba Method and device for determining a rheological transition level

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dessureault “Batfish” a depth controllable towed body for collecting oceanographic data
Wu et al. Experimental study on large deformation of free surface during water exit of a sphere
Masunaga et al. A new tow-yo instrument to observe high-resolution coastal phenomena
BE1015773A5 (en) Measuring depth of water above layer of silt in e.g. river, by measuring depth position of body being moved along boundary between silt layer and water above it
BE1020176A4 (en) METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE NAUTICAL DEPTH OF A WATER MASS.
RU2612073C1 (en) Method for testing ascend of submerged marine engineering structure in test ice towing tank and device for testing model ascend
Zheng et al. Simulation and experimental research on hydrodynamic performance of fully attached submarine in the surface and near the surface modes
CN206049972U (en) Ship hydrostatic power experimental apparatus for capability
CN113562119B (en) Device and method for measuring deep sea profile flow
Viola et al. Trim effect on the resistance of sailing planing hulls
CN110617941A (en) Device and method for testing drag resistance at fixed depth
CN106184618B (en) Ship hydrostatic power experimental apparatus for capability and its experimental method
Bousquet et al. Control of a flexible, surface-piercing hydrofoil for high-speed, small-scale applications
BE1018801A3 (en) METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A RHEOLOGICAL BORDER TRANSITION
Miller Interaction forces between two ships during underway replenishment
JP7622040B2 (en) CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING A TOWED MARINE OBJECT - Patent application
Sotelo et al. Experimental and numerical study of the hydrodynamic forces acting on a surface-piercing hydrofoil in muddy environments
Marr et al. A field study of maximum wave height, total wave energy, and maximum wave power produced by four recreational boats on a freshwater lake
Barth et al. Manoeuvring with negative underkeel clearance: 2nd full scale field test in the port of Delfzijl
RU2669251C1 (en) Measuring system for determining parameters of water medium in course of ship (options)
Yamano et al. On forward-oriented wave breaking just behind a transom stern
Gourlay et al. Application of potential flow methods to ship squat in different canal widths
BE1019692A4 (en) DEVICE AND METHOD FOR MOVING SOIL MATERIAL UNDER WATER.
NL1011728C2 (en) Device for balancing a vessel.
Zemlyak et al. The influence of the cross-sectional shape of the body on the parameters of flexural-gravity waves during under-ice motion

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20171130