Verbundprojekt: Akustischer Horizont - Systementwicklung zur schallbasierten volumetrischen Sedimentklassifizierung mit dem Ziel einer verbesserten Ausweisung eines sicheren nautischen Horizontes in Häfen; Teilvorhaben: Entwicklung einer angepassten Antenne für ein akustisches Messsystem

Abstract

Derzeit wird der akustische Horizont im Hafen mit einer linienhaften Sedimentecholot Messung und Kalibriemessungen mit weiteren Messgeräten ermittelt. Damit kann eine flächenhafte Aussage über die in-situ Dichte über eine Linie getroffen werden. Eine Kalibrierung mit weiteren Stoffparametern, wie Viskosität oder Scherfestigkeit ist heute noch nicht möglich. Für linienhafte Sedimentecholote werde solche Kalibrierungen gerade entwickelt und erprobt. Ziel in dem Teilprojekt ist die Entwicklung und Aufbau einer flächigen sedimentpenetrierenden Sonarantenne sowie die Entwicklung eines Simulationsmodells zur Schallausbreitung und Rückstreuung im Sediment Mit Hilfe von Berechnungen und Simulationen wurde eine Sonarantenne mit 64 Elementen definiert, die es ermöglicht einen großen Schallfächer senkrecht zur Fahrtrichtung abzustrahlen und in Fahrtrichtung mit 2° Öffnungswinkel einen möglichst kleinen Spot zu erzeugen. Hierbei wurde auf einen Sparse Ansatz bei der Antenne gesetzt um ohne Performanceverlust aktives Material einzusparen. Als Ergebnis liegt eine Sonarantenne vor mit einer Gesamtgröße von 1,4 m x 1,1 m, bestehend aus 8 Segmenten mit jeweils 8 Elementen. Durch die Segmentierung der Antenne können auch kleinere Einheiten gebildet werden. Dadurch kann ggf. Die Antenne in 2 Einheiten aufgeteilt werden und dadurch die Fläche bei der Messung erweitert werden. In einem weiteren Projekt soll die Antenne mit dem System in Feldtests eingesetzt werden und flächenhafte Messdaten im Hafen erhoben werden Datei-Upload durch TIB

The acoustic horizon in harbours is currently being determined using a linear sediment echo sounder measurement supported by calibration measurements with other measuring devices. This allows an area-wide statement to be made about the in-situ density along that line. Calibration with other material parameters such as viscosity or shear strength is not yet possible. Such calibrations are currently under development and test for linear sediment echo sounders. The aim of the subproject is the development and construction of a flat sediment-penetrating sonar antenna as well as the development of a simulation model for sound propagation and backscattering in the sediment. With the help of calculations and simulations, a sonar antenna with 64 elements was defined, which makes it possible to emit a large sound fan perpendicular to the direction of travel and to create the smallest possible spot in the direction of travel with an opening angle of 2°. A sparse approach was used for the antenna in order to save active material without loss of performance. The result is a sonar antenna with a total size of 1.4 m x 1.1 m, consisting of 8 segments, each with 8 elements. By segmenting the antenna, it is possible to use setups with smaller units. This means that the antenna can be divided into 2 units if necessary, thereby expanding the area during the measurement. In a further project, the antenna will be used with the system in field tests and large-scale measurement data will be collected in the port