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BfG und Partner entwickeln Technik zur Eisdickenmessung (19.01.2009)

In Perioden starken Frostes kann es durch Eisbildung zur Behinderung auf Wasserstraßen kommen, insbesondere im Bereich von Schleusen. Im Extremfall kommt der gesamte Schiffsverkehr zum Erliegen. Ob und wann eine solche Situation tatsächlich eintritt, möchte man möglichst früh erkennen. Die heutigen Vorhersagemodelle zur Eisstärkenbildung nutzen unter anderem die aktuelle Eisdicke als Eingangsparameter. Somit kommt der aktuellen Eisdickenmessung eine besondere Bedeutung zu.

Derzeit ist die Bestimmung der Eisdicke noch mühevoll und gefährlich: mit Bohrmaschine und Spezialbohrgestänge muss jemand aufs Eis hinaus, um die Eisdecke zu durchbohren. Im Bohrloch lässt sich dann die Dicke des Eises messen. Diese Vorgehensweise ist zeitaufwändig und birgt Gefahren für das Personal.

Berührungslos und vollautomatisch soll die Eisdicke dagegen in der Zukunft bestimmt werden. Das in der BfG im Referat M1 durchgeführte Forschungsprojekt „Seegangsmessung mit Radar“ hat gezeigt, dass Radar-Füllstandssensorik grundsätzlich geeignet ist, Eisschichten zu detektieren. Allerdings ist für diesen speziellen Anwendungsbereich noch keine konventionelle Radarmesstechnik auf dem Markt. Daher wurden die Fachstelle der WSV für Verkehrstechniken (FVT) und die BfG im Jahre 2005 vom Wasser- und Schifffahrtsamt Nürnberg beauftragt, eine solche Messtechnik gemeinsam mit Partnern aus der Industrie zu entwickeln.

Zur Anwendung kommen zwei kommerzielle Radarsensoren mit unterschiedlichen Mikrowellenfrequenzen, die die Distanzen zur Luft/Eis-Grenzschicht und zur Eis/Wasser-Grenzschicht getrennt erfassen. Aus der Differenz der beiden Distanzen resultiert die Eisdicke.

Dies hört sich einfach an und ist in Bereichen natürlich gewachsenen Eises umsetzbar. Aber die Messtechnik soll auch in Schleusenbereichen zum Einsatz kommen, wo es in Frostzeiten durch den Schiffsverkehr und den Einsatz von Eisbrechern durch Übereinanderschieben der Eisschollen (Eisversatz) zu rasch wachsenden Eisstärken mit Luft- und Wassereinschlüssen kommt. Hier ist die Technik noch im Versuchsstadium und wird wohl noch einige Frostperioden benötigen, um zur Serienreife zu gelangen.

Die Bilder zeigen Mitarbeiter der BfG bei der manuellen Messung der Eisdicke an der Schleuse Leerstetten/Main-Donau-Kanal. Es wurden Eisstärken bis 130 cm vorgefunden.

Vereiste SchleusenkammerVereiste Schleuse Leerstetten mit Versuchsanordnung

Radarsensoren zur EismessungRadarsensoren zur Eismessung

Mitarbeiter beim Bohren des Loches in die EisschichtZur Messung muss zuerst ein Loch in das Eis gebohrt werden

Mitarbeiter mit Bohrmaschine und Sonden auf dem EisMitarbeiter der BfG misst Eisdicke in Bohrloch

Geschlossene Eisdecke auf dem Main-Donau-Kanal (mit Fahrspuren)Geschlossene Eisdecke auf dem Main-Donau-Kanal (mit Fahrspuren)

Fotos: Michael Gebhardt und Theodor Zenz, BfG

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