Kampfmittelsondierung unter Wasser

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Regina Heidrich
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1 Kampfmittelsondierung unter Wasser Anforderungen an Systeme, Konzeption und Realisierung Fachtagung Kampfmittelbeseitigung des Bundes Deutscher Feuerwerker und Wehrtechniker Dr.-Ing. Kay Winkelmann Bad Kissingen,

2 Kampfmittel auf See Schätzung: circa Tonnen Kampfmittel in den deutschen Teilen von Nord- und Ostsee ca Tonnen in der Nordsee ca Tonnen in der Ostsee Großteil Munitionsverklappungen dazu Marinekampfmittel, insbesondere Seeminen, Torpedos, Wasserbomben Problem Nordsee: Verlagerung durch Strömung, Übderdeckung durch Sedimentation, Freispülung

3 Kampfmittel in Binnengewässern Abwurfmunition in bombardierten Gebieten Abwurfmunition, die durch Strömung flussabwärts verlagert wurde Bodenkampfmittel aus Kampfhandlungen Bodenkampfmittel, die entsorgt wurden Kampfmittel aus militärischem Versuchs- und Übungsbetrieb

4 Markt Wassersondierungen Offshore-Windparks in Nord- und Ostsee km² Vorranggebiete für Windkraft ausgewiesen 6 Windparks in Betrieb, 90 beantragt oder genehmigt Wassertiefen 2 m (wenige) bis m (viele) Ausbau von Schifffahrtsstraßen (Binnengewässer) Ausbau Main / Donau Elbevertiefung Weserausbau Wassertiefen 0 m bis 20 m

5 Ziel Kampfmittelsondierung Offshore Nur Suche nach Objekten größeren Kalibers (?) Restrisiko durch kleinere Objekte wird akzeptiert (?) Binnengewässer Suche nach Kampfmitteln ohne Einschränkungen bezüglich der Größe (Ausschreibungen) (?)

6 Fragen Welche Systeme können eingesetzt werden? Wie groß ist die Detektionsreichweite? Wie groß darf der Abstand zwischen Magnetometern und Gewässergrund sein? Wie groß muss die Datenpunktdichte für die zuverlässige Detektion von gesuchten (Kampfmittel-)Objekten sein? Wie viele Sensoren sollten eingesetzt werden / wie groß sollte die Breite eines eingesetzten Mehrkanalsystems sein? Welche Präzision ist bei der Georeferenzierung der Messdaten erforderlich?

7 Wassersondierung: Verfahren Magnetische Flächensondierung Flächensondierung Metalldetektoren Side-Scan Sonar Sub-Bottom Profiling Videobefahrung Passive Detektion von Magnetfeldern ferromagnetischer Objekte Aktive Detektion von elektrisch leitfähigen Metallen Akustisches Abbildungsverfahren Auflösung ausreichend, Detektion nur an Oberfläche Akkustisches Abbildungsverfahren, dringt in Untergrund ein, Auflösung? Optische Absuche des Gewässergrundes, langsam, nur Oberfläche

8 Wassersondierung ufernah

9 Wassersondierung geschoben

10 Planung Wassertiefe flach / geringe Tiefe / große Tiefe Grundbeschaffenheit eben / uneben Strömung stehend / fließend / reißend Gezeiten Tiedenhub / trocken fallend Windexposition geschützt / exponiert bzw. offen Topographie, Baumbestand Ufer Abschattungen Andere Nutzer Berufsschifffahrt, Sportboote, Militär

11 Geophysik: Land- vs. Wassersondierung Amplitude und Form der Signaturen (Magnetik, Elektromagnetik) Umgebungsrauschen Land Wasser keine für die Detektion signifikanten Unterschiede, d.h. auch die erzielbaren Detektionsreichweiten unterscheiden sich nicht signifikant in innerstädtischen Bereichen häufig hoch, auf dem Land meist gering in Häfen und in Ufernähe bei Binnengewässern häufig hoch, auf See und auf Wasserflächen, die mehr als 50 m vom Ufern entfernt sind meist gering

12 Ortsreferenzierung unter Wasser Unterwasser-GPS : akustische, bojengebundene Übertragung eines DGPS-Signals an ein Unterwassersystem (statisch) Übertragung von DGPS-Positionsinformationen eines Überwasserfahrzeugs über sogenannte USBL-Akustik- Modems (dynamisch) Meter- und teilweise Submetergenauigkeit erreichbar Lagegenauigkeit ähnlich wie bei Landsondierungen ist erforderlich, um intakte, nicht verzerrte Signaturen zu gewährleisten und Objekte wiederzufinden

13 Magnetometer-Systeme Einzel-Totalfeldmagnetometer (Towfish) schwimmend geschleppt an / unter der Wasseroberfläche Mehrkanalsysteme Totalfeldmagnetometer schwimmend geschleppt an / unter der Wasseroberfläche geschleppt auf dem Gewässergrund Vertikalgradiometer-Anordnungen (Mehrkanalsysteme) mit Abstand über Grund geschobener Rechen mit Abstand über Grund gezogener Rechen geschleppt auf Gewässergrund an ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen (ROV)

14 Towfish-Magnetometer Einzelnes Totalfeld- Magnetometer, geschleppt Spurabstand üblicherweise 5 25 m Ortsreferenzierung? Tiefe Towfish?

15 Führung von Magnetometersystemen

16 6-Kanal-Magnetometer-System (Inshore) Heinrich Hirdes Kampfmittelräumung GmbH

17 7-Kanal-Magnetometer-System geschoben, Flachwasser-Anwendungen

18 7-Kanal-Magnetometer-System geschoben, Flachwasser-Anwendungen

19 Ergebnis Wassersondierung Stausee m unter Grund (+5 nt / -2 nt) Senkrecht im Grund stehendes Rohr (+47 nt / -6 nt) Altes Gewässerbett

20 Vergleich: Archäologische Prospektion

21 Höhennachführung

22 Objekt aus 1,0 m & 1,5 m Entfernung Tiefe 1,5 m Durchm. 0,5 m Amplitude 90 nt Tiefe 1,0 m Durchm. 0,5 m Amplitude 450 nt Objektsimulation MAGNETO 2.04

23 Effekt bei variabler Höhe über Grund Folge: Trennung von Signaturen relevanter Objekte Objektberechnung problematisch 1. Spur Sondenabstand 1,5 m über Grund 2. Spur Sondenabstand 1,0 m über Grund

24 Probleme bei Wassersondierungen

25 Versuch des Unmöglichen Unterwasserhindernisse Schwall-/Sogwirkung Nachsteuerung über Grund Mehrfachsondierung um Flächendeckung zu erreichen Folge: interpolierte Farbkarte mit zerrissenen, nicht klar differenzierbaren Signaturen

26 16-Kanal-Magnetometer-System

27 16-Kanal-Magnetometer-System (bis 30 m) Heinrich Hirdes Kampfmittelräumung GmbH

28 Ausschnitt Wassersondierung

29 Wasserbombe Ostsee Flächensondierung Magnetik Spurabstand 0,5 m Sonden 1,0 m über Grund Objektsignatur Max: +10 nt, Min: -8 nt Durchmesser ca. 5 m Ergebnis Objektberechnung Magnet. Moment 0,8 Am² Tiefe unter Grund 1,5 m Bergungsergebnis Wasserbombe 1,4 m unter Grund

30 Überlegungen zum Spurabstand Raster: 1 m x 1 m Isolinien : 2 nt Detektierbarkeit bei 1 m Spurabstand? 2 m Spurabstand? 5 m Spurabstand? 10 m Spurabstand?

31 Schlussfolgerungen Magnetische Sondierung an Land und im Wasser unterscheiden sich physikalisch nicht, es gelten die gleichen Gesetze und Detektionsreichweiten. Für die Sondierung auch nach großkalibrigen Kampfmitteln im Wasser sind enge Spurabstände von < 1 m erforderlich. Für die Sondierung nach Kampfmitteln sollten Mehrkanal- Magnetometersysteme eingesetzt werden, die dicht über Grund geführt werden, aber ohne dabei den Abstand über Grund übermäßig zu variieren.

32 Schlussfolgerungen Sondierung auf Ebenen in einem Gewässer ist der kontinuierlichen Nachführung mit großen Höhensprüngen vorzuziehen. Towfish-Magnetometer-Sondierungen mit Spurabständen von m sind für die Kampfmittelsuche grundsätzlich nicht zielführend. Für die Kampfmittelsondierung unter Wasser sind Fluxgate-Vertikalgradiometer und Totalfeldmagnetometer gleichermaßen geeignet.

33 Geeignete Systeme / Parameter Mehrkanal-Magnetometersysteme / TDEM-Systeme Spurabstand 1 m Sondenführung max. 1 2 m über Grund Minimierung Höhennachführung Sonden Beschränkung Detektion auf großkalibrige Objekte (z.b. Artilleriegranaten 10 cm) Lagegenauigkeit Ortsreferenzierung 2 m

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt Dr.-Ing. Kay Winkelmann Beratender Ingenieur Seestraße Bad Saarow Tel / Fax / @kay-winkelmann.de

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