Transcript Vouwdeur voor sluis

tekst dr.ir. leonie walta
Vouwdeur voor sluis
Royal HaskoningDHV ontwerpt opvouwbare sluisdeuren die de ideale boogvorm benaderen. Dit levert grote
besparingen op in materiaal- en ruimtegebruik. ‘De renovatie van 52 Nederlandse sluizen tussen nu en 2040 kan
hiermee zo’n 50 miljoen goedkoper.’
Toch begon ik wel vanuit die vorm te den­
ken. Gecombineerd met het bewegings­
werk van een harmonica – waar ik wel
van ben gecharmeerd – kwam ik op het
idee voor een opvouw­bare sluisdeur.’
In gesloten toestand
blijven de segmenten
van de opvouwbare
sluisdeur in een knik
staan, doordat ze elkaar
in het midden van de
sluiskolk raken. Daar­
mee is de verbinding
meteen ook moment­
vast. De knikpunten
heeft Van Stralen be­
wust iets achter de
drukboog gelegd. ‘Als
dat niet het geval is, dan
zou bij weinig hoogte­
verschil en veel golfslag de deur open
kunnen gaan.’
Door de boogvorm is niet alleen het bui­
gend moment sterk gereduceerd ten opzich­
te van puntdeuren, maar ook de dwarskracht
NAAM
Hans van Stralen
LEEFTIJD
62
TITEL
ir.
OPLEIDING
DETAILS
Grote voordelen dus, maar het
bewegingswerk is wel ingewikkel­
der en daarmee onderhoudsgevoe­
liger. Dat vergt de nodige aandacht
voor de details. Voor het scharnier
tussen de deursegmenten bedacht
Van Stralen een oplossing die de
as van het scharnier onbelast laat: een con­
structie van twee ringen die tijdens het uit­
vouwen van de deur wrijvingsloos over el­
kaar heen draaien en die in volledig
geopende stand blokkeren, doordat tanden
aan beide ringen elkaar raken.
Helemaal uitontwikkeld is de constructie
nog niet. Van Stralen hoopt op een pilot­
project om zijn ontwerp verder te kunnen
detailleren. ‘We zijn in gesprek met Rijks­
waterstaat en een producent van sluis­
deuren. Tussen nu en 2040 moeten in Ne­
derland van 52 sluizen de deuren worden
vervangen. Volgens onze berekeningen kan
dat in totaal tot zo’n 50 miljoen goedkoper
met opvouwbare deuren.’
FUNCTIE
De opvouwbare sluisdeuren
benaderen in gesloten
­toestand een boogvorm.
KENgegevens
ontwikkelde de chip om tijdrovende analyse met de microscoop overbodig te maken.
groei daarvan sterk afhangt van de trofie­
graad.’ Het bepalen van de soortenrijkdom
aan kiezelalgen – ook diatomeeën genoemd
– is de taak van biologen die deze micro-or­
ganismen in microscoopbeelden tellen. Het
is arbeidsintensief en kostbaar werk, dat lijdt
onder een groeiend gebrek aan specialisten.
Daardoor kunnen monsters soms pas na een
halfjaar worden geanalyseerd.
Zou het niet veel vlotter kunnen met een
DNA-bepaling, vroeg Jaspers’ collega dr.
februari 2014•de ingenieur•2
tekst drs. timo können
PROJECT
bepaalt zo de vervuilingsgraad. Een consortium van TNO, STOWA, Vitens en waterschappen
20
BEDRIJF
Royal HaskoningDHV
sluizen kan de capaciteit van de
kolk juist worden vergroot. In
opgevouwen toestand zijn de deu­
ren niet dikker dan een gewone
sluisdeur, waardoor ze in de aan­
wezige kassen van bestaande
sluizen passen.
senior constructeur
De HydroChip laat na onderdompeling in water zien welke micro-organismen erin leven en
je kunt er beter niet in gaan zwemmen. Het­
zelfde geldt voor erin vissen of er drinkwater
van maken. ‘Algen, waaronder schadelijke
blauwalgen, vermenigvuldigen zich als er
erg veel voedingsstoffen in water zitten, ook
wel eutrofiëring genoemd’, legt dr.ir. Marco
Jaspers van TNO uit. ‘De waterschappen
houden daarom de zogeheten trofiegraad
van het oppervlaktewater in de gaten. Als in­
dicator gebruiken ze kiezelalgen, omdat de
PROJECT
Opvouwbare sluisdeuren
Civiele Techniek, TU Delft
Algenteller
Vervuild oppervlaktewater,
KENgegevens
ILLUSTRATIES IMAGE-IN/ROYAL HASKONINGDHV
sluizen zijn er grofweg in
twee soorten. De meest herkenbare in de
Nederlandse vaarten is de puntdeur: twee
schotten die met het scharnier aan de zij­
kant naar elkaar toe draaien en met de punt
naar het hogere waterniveau staan. Daar­
naast zijn er roldeuren, die vanuit de wal
naar de overkant schuiven. Voor de bredere
sluiskolken is dat een goede oplossing, ze
vragen echter wel veel ruimte en mate­riaal.
In bijvoorbeeld het nieuwe Panamakanaal
zijn momenteel roldeuren in aanbouw, zo
groot als een flatgebouw.
Ir. Hans van Stralen van ingenieurs­
bureau Royal HaskoningDHV moest het
ontwerp voor Panama beoordelen en kon
niet van zich afzetten dat het beter moest
kunnen. Zijn oplossing zijn sluisdeuren
die in het midden scharnieren, en zo de
boogvorm benaderen. ‘Een volledige boog
is de ideale vorm’, legt Van Stralen uit,
‘want dan wordt alleen op druk belast.
Praktisch is dat echter niet uitvoerbaar.
in de oplegging. Er is dus minder
materiaal nodig voor de deuren,
waardoor ook voor grotere sluis­
breedtes houten deuren mogelijk
zijn. ‘Die zijn aanzienlijk goed­
koper dan stalen deuren. Boven­
dien behoeft hardhout eigenlijk
geen onderhoud, terwijl staal eens
in de vijftien jaar opnieuw moet
worden geconserveerd.’
Een tweede besparing volgt uit
het verminderde ruimtegebruik
van de opgevouwen sluisdeuren.
Bij nieuwe sluizen beperkt dit de
benodigde lengte van de sluis­
hoofden en de kolk; bij bestaande
De intensiteit van de DNA-spots op de
hydrochip, hier met oranje in plaats van
zwart aangegeven, is een maat voor de
hoeveelheid kiezelalgen in het water.
Frank Schuren zich af. Dat kan snel met een
DNA-chip die bekend is van onder meer me­
disch onderzoek. Een consortium van TNO,
de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbe­
heer (STOWA), Vitens, Waternet en Hoog­
heemraadschap Hollands Noorderkwartier
ging, gesubsidieerd door de Europese Unie,
aan de slag om met de chip een praktisch
bruikbaar meetinstrument te ontwikkelen.
De chip is, in de vorm die het consortium
gebruikt, een glazen plaatje van minder dan
5 bij 5 mm. ‘Op het glas is een patroon van
stippen of spots aangebracht’, legt Jaspers uit.
‘Eén spot bevat ontelbaar veel kopieën van
een gen dat karakteristiek is voor een bepaal­
de kiezelalg. Zo’n gen bestaat uit een dubbele
streng DNA, maar in dit geval zijn daar en­
kelvoudige strengen van gemaakt.’
De eerste stap om met de chip een water­
monster te analyseren vindt plaats in een labo­
ratorium. Daar wordt het DNA uit de kiezel­
algen in het water geëxtraheerd en tot grote
aantallen vermenigvuldigd. De dubbele
strengen worden gesplitst tot enkelvoudige
en er worden speciale moleculen (labels) aan
gehangen om ze zichtbaar te maken. Daarna
wordt de vloeistof met het DNA erin eenvou­
dig op de chip gegoten. ‘De strengen uit de
vloeistof proberen zich dan te hechten aan die
in de spot, om samen weer dubbelstrengs­DNA te vormen. Dat lukt alleen goed als de
strengen exact met elkaar corresponderen. Op
die ­manier selecteert elke spot dus zijn eigen
DNA-type en daarmee kiezelalgsoort.’
De labels geven de actieve spots een zwar­
Hydrochip
te kleur. Hoe meer
LOCATIE
DNA, hoe intenser de
diverse
zwarting, zodat ook de
BEDRIJF
TNO
relatieve hoeveelheden
NAAM
van de verschillende
Marco Jaspers
kiezelalgen zijn te
bepalen. Met een
lichtscanner valt het
zwartingspatroon op de
chip eenvoudig af te le­
zen, waarna een laptop
er tabellen en grafieken
van maakt. De hele pro­
LEEFTIJD
cedure vanaf de
42
DNA-isolatie heeft dan
TITEL
dr.ir.
drie à vier uur geduurd.
OPLEIDING
Om hoeveel soorten Moleculaire Wetenschappen,
Wageningen Universiteit
kiezelalg gaat het ei­
Promotie,
ETHZ/EAWAG,
genlijk? ‘Op dit mo­
Zürich
ment 75, maar we wil­
FUNCTIE
projectmanager
len naar 150. Dat is
nodig om de trofie­
graad voor het grootste deel van het Neder­
landse oppervlaktewater te kunnen bepalen,
februari 2014•de ingenieur•2
met resultaten die vergelijkbaar zijn met de
lichtmicroscopie.’ En daarna? ‘Het is een
flexibele techniek. Ik
KENgegevens
voorzie de ontwikke­
NAAM
ling van chips voor an­
Frank Schuren
dere landen, waar in
het oppervlaktewater
andere micro-organis­
men kunnen voorko­
men, en van chips die
ook rechtstreeks de
aanwezigheid van
blauwalgen testen. Als
LEEFTIJD
over een jaar of tien de
49
extractie en vermenig­
TITEL
dr.
vuldiging van DNA
OPLEIDING
niet meer in een labo­
Biologie, Radboud
ratorium hoeft te ge­
Universiteit Nijmegen
Promotie, Rijksuniversiteit
beuren, maar bijvoor­
Groningen
beeld middels een
FUNCTIE
lab-on-a-chip, kan een
senior scientist/integrator
badmeester met een
draagbaar apparaatje in zijn eentje testen
of zijn zwemwater veilig is.’
21