Snel lezen

  • Je hebt genoeg aan één set sluisdeuren in plaats van twee
  • Bellenbed laat schip dieper liggen om verschil waterhoogte te overbruggen

Gepubliceerd in de NRC van zaterdag 7 juni 2014

Voor de commerciële scheepvaart vormen sluizen een vervelend oponthoud en voor pleziervaarders zijn ze vaak een ernstige verstoring van hun huwelijksgeluk. Beeldend kunstenaar Robert C. Smit uit Heemskerk ontwikkelde Locky Sirens, een moderne variant van de aloude flitssluis. Experts waarderen zijn idee, maar twijfelen aan de haalbaarheid.

Het gebeurt honderden, misschien wel duizenden keren per dag: Een schip komt aangevaren en moet afmeren omdat de sluisdeuren gesloten zijn; eerst wachten tot het water in de sluiskolk op niveau is en de sluisdeuren opengaan; dan naar binnen varen en aanleggen, vaak met meerdere schepen; dan weer wachten tot de sluisdeuren dicht zijn en het water in de kolk is gestegen of gedaald al naargelang en tenslotte geduldig wachten tot de andere sluisdeuren open zijn en je weg kunt varen. Zeker als er meerdere schepen tegelijkertijd worden geschut ben je al gauw een uur kwijt.

Wasstraat

Dat kan beter, dacht Robert C. Smit, beeldend kunstenaar en gespecialiseerd in ‘artist views’ en video’s van technische installaties en processen. Met sluizen had hij niks, behalve dat hij als jongen regelmatig zat te vissen bij de kleine sluis in IJmuiden, maar de discussie over de nieuwe zeesluis bij IJmuiden in de monding van het Noordzeekanaal zette hem aan het denken. ‘Ik kreeg een beeld in mijn hoofd van een schip dat door een serie borstels heen vaart, zoals een auto door de wasstraat. Als je de kier tussen de sluisdeuren continu aanpast aan de vorm van het schip dat er doorheen vaart, sluit het schip het hoge, zoute buitenwater af van het lage, zoete binnenwater. Als je de kier tussen het uiteinde van de deur en de wand van schip maar klein genoeg blijft, komt er nauwelijks water doorheen en heb je genoeg aan één set sluisdeuren in plaats van twee.’

Het beeld liet hem niet meer los en al tekenend kreeg het steeds meer vorm en detaillering. Schepen hebben bijvoorbeeld niet allemaal dezelfde dwarsdoorsnede, dus om de contour van het schip te volgen, bedacht Smit een oplossing waarbij sensoren een reeks horizontale lamellen aan het uiteinde van de deur laten in- en uitschuiven zodat ze steeds op een vaste afstand van 10 centimeter van de scheepswand blijven terwijl het schip door de sluis vaart. Een variant werkt met rollers aan het uiteinde van de lamellen.

Om te voorkomen dat het schip een ‘sprong’ moet maken (bij vloed is het niveauverschil tussen de ene en de andere kant van de deur een kleine twee meter) bedacht hij het bellenbed, waarbij luchtbellen van onder af in de watermassa voor de sluis worden geblazen. Daardoor daalt de dichtheid van het water en komt het schip lager in het water te liggen, waardoor het hoogteverschil verdwijnt.

Smits heeft zijn concept Locky Sirens gedoopt – de Sirenen van de Sluis gedoopt. Hij ziet legio voordelen: ‘De doorvaartijd wordt met negentig procent verminderd tot vijf minuten. Omdat er geen sluiskolk hoeft te worden gebouwd – de bak waarin de schepen worden geschut – kun je een sluis bouwen voor een derde van de prijs. In geval van de nieuwe zeesluis bij IJmuiden, waarvoor de aanbesteding inmiddels van start is gegaan, zou dat betekenen dat die geen 900 miljoen hoeft te kosten maar slechts 300 miljoen. Ook komt er veel minder zout water het Noordzeekanaal binnen, geen 60.000 kubieke meter zoals bij de nieuwe sluis, maar slechts een fractie daarvan, 1 procent. Daardoor heb je veel minder last van verzilting.’

Flitssluis

Via crowdsourcing bij vrienden en familie wist Smit genoeg geld bij elkaar te krijgen om een octrooi aan te vragen. Bovendien wist hij enkele grote bouwbedrijven en adviesbureaus te interesseren. Die vertelden hem dat de kans dat nieuwe zeesluis bij IJmuiden gebouwd zal worden op basis van zijn Locky Sirens-concept vrijwel nihil is. De procedure voor aanbesteding is begonnen en een van de voorwaarden is dat de bouwer aannemer niet alleen de sluis ontwerpt, bouwt en laat financieren, maar dat hij de sluis ook moet onderhouden. ‘Geen aannemer haalt het in zijn hoofd om onder zulke condities te komen met een concept dat nog niet eens in het laboratorium is beproefd’, reageerde een van de bouwbedrijven. Toch blijft Smit volharden: ‘Met Locky Sirens is de bouwtijd zoveel korter dat je nog wel een jaar of anderhalf hebt voor het uitvoeren van de noodzakelijke proeven. Bovendien zet zo’n uniek concept Nederland nog een keer extra op de wereldkaart als waterbouwkundig land. Die Deltawerken zijn immers alweer een hele tijd geleden’

De Locky Sirens hebben wel wat weg van de Flitssluis die tot 1400 gangbaar was. Al in de Oudheid probeerde men rivieren beter bevaarbaar te maken door het aanleggen van dammen. Om schepen door te laten, werd in zo’n dam een schuif aangebracht, waardoor het schip of met het stromende water mee wordt gezogen of tegen de stroom in omhoog moest worden getrokken. Erg bedrijfszeker was het allemaal niet; veel schepen en ladingen gingen verloren. Vandaar dat schepen vaak niet werden geschut, maar dat de lading werd overgeladen. Omdat die tegelijkertijd werd verhandeld werd op die dammen de kiem gelegd voor veel van onze steden. Duizend jaar geleden werd in China de huidige sluis met een dubbele set deuren en een sluiskolk ontwikkeld. Via Italie kwam het bij ons terecht en in 1373 werd de oudst bekende sluis van dit type aangelegd bij Vreeswijk (nu gemeente Nieuwegein).

De vraag is of moderne varianten van de flitssluis, zoals de puddingsluis (zie kader) en de Locky Sirens, de huidige, tijdrovende sluizen kunnen vervangen? Otto Weiler, expert/adviseur kunstwerken bij Deltares, het kennisinstituut voor water, ondergrond en infrastructuur heeft er een hard hoofd in. ‘Schepen worden als het ware gedragen door water’, zegt hij. ‘Omdat het water in het algemeen redelijk vlak is kun je met weinig kracht een groot gewicht verplaatsen. Schepen zijn dan ook steeds groter geworden om meer lading te kunnen vervoeren. Bij een sluis moet een schip echter een hoogteverschil overbruggen. Omlaag gaat nog wel, maar om het schip naar een hoger niveau te krijgen, heb je een grote trekkracht nodig. Bij een hoogteverschil van een meter, red je dat niet, zelfs niet met behulp van sleepboten, laat staan met het eigen motorvermogen van het schip.’

Waterkering

Een ander bezwaar, meer technisch van aard, is dat sluizen, zeker zeesluizen, ook altijd de functie van primaire waterkering vervullen en dat vraagt, aldus Weiler, om een buitengewoon robuuste constructie. ‘Tijdens stormcondities moeten de gesloten sluisdeuren bij IJmuiden een waterhoogte tot ruim vijf meter kunnen weerstaan. Dat vraagt om buitengewoon sterke, hoge deuren en dat laat zich moeilijk rijmen met subtiliteiten, zoals door sensoren gestuurde lamellen. Afgezien daarvan wil je ook zo min mogelijk bewegende onderdelen, omdat in een zout milieu alles de neiging heeft om weg te roesten, waardoor onderhoudskosten hoog zijn. Je kunt er natuurlijk nog een beweegbare kering of sluisdeur achter leggen, maar dan ben je je kostenvoordeel weer kwijt.’

Han Vrijling, emeritus hoogleraar Waterbouwkunde aan de TU Delft vindt de Locky Sirens een interessant concept, maar ook hij ziet bezwaren. Het ‘bellenbed’ dat Robert Smit wil aanleggen om het hoogteverschil te overbruggen leidt er niet alleen toe dat het schip lager komt te liggen, waardoor diepliggende schepen in problemen kunnen komen, maar heeft ook tot geval dat de waterstand wordt opgestuwd door de geringere dichtheid. Vrijling: ‘Ik vermoed dat beide effecten elkaar opheffen, waardoor de afstand tot de bodem, en daarmee het hoogteverschil nagenoeg even groot blijft als zonder bellenbed.’ Vrijling ziet ook nog wel wat nautische bezwaren. Zo zal het niet eenvoudig zijn om het schip op koers te houden op zijn tocht door de sluisdeuren. Zeker niet als de dichtheid van het water lager is, want dat heeft ook effect op het functioneren van het roer en de schroeven. Dat kan leiden tot een verhoogd risico op aanvaringen en daar zit noch Rijkswaterstaat, noch de reder op te wachten. Toch zou Vrijling wel een keer een experiment willen doen. ‘Altijd de moeite waard en misschien kom je op nieuwe ideeën’, zegt hij.

Robert Smit laat zich niet zo gauw overtuigen. Hij stuurt nog een video waaruit moet blijken dat het door het bellenbed opgestuwde water zo snel wegstroomt dat het schip daadwerkelijk lager komt te liggen. Volgens hem zou dat de bezwaren van Weiler en Vrijling goeddeels ondervangen. Hij hoopt nog steeds dat de Locky Sirens de poort naar Amsterdam gaan bewaken. Smit: ‘Ik heb nog steeds dat beeld in mijn hoofd, dat gaat er voorlopig niet meer uit.’

KADER Puddingsluis

Studenten van de Hogeschool Rotterdam ontwikkelden samen met het ingenieursbureau van dezelfde gemeente, de gel- of puddingsluis, een sluis die zelfs helemaal geen deuren heeft. In plaats daarvan wordt over een lengte van 3,5 kilometer het water vervangen door gel, een mengsel van gelatine en het mineraal bariet dat voldoende vloeibaar is om schepen door te laten, maar ook stevig genoeg om (zout) water tegen te houden. Die gel- of puddingsluis ondervond veel belangstelling – de studenten wonnen er zelfs de Innovatieprijs mee –  maar momenteel ligt het onderzoek ernaar stil, omdat er geen geld voor is.

Joost van Kasteren