ir.F.J.RemeryRijkswaterstaat, directie Bruggen De bewegingswerken van destormvloedkeringBewegingswerkenGezien de afmetingen van de schuiven is hetnodig deze aan de twee uiteinden vast tehouden. Er zijn daarom twee onafhankelijkebewegingswerken per schuif (fig. 1). Debewegingswerken hebben een viervoudigetaak:- de schuif sluiten;- de schuif op de onderaanslag aangedrukthouden;- de schuif openen;- de schuif geheven houden.Meest bepalend zijn de belastingen tijdens hetbewegen van de schuif. Dan treden namelijk ?nhoofdzaak de volgende krachten op:1. wrijvingskrachten van de schuif op haargeleidingen, hetzij door horizontale vervalen/ofgolfbelasting, hetzij door de voorspanningwaarmee de schuif tussen haar geleidingen isopgesloten;2. verticale golf- en stroombelasting;3. het (schijnbaar) schuifgewicht.De randvoorwaarden voor het ontwerp van debewegingswerken zijn afkomstig uit de Barc?nI-studies* (stormvloedomstandighe-den). Metname de eis dat de keuze van het tijdstip vansluiten geheel vrij moet zijn is hierbij bepalend,omdat verval- en golfbelasting op de schuifsterk afhankelijk zijn van dit tijdstip. Bij relatieflate sluitingstijdstippen (sluiten op grenspeil ofalarmpeilsluitingen) treden hoge belastingen opde bewegingswerken op. Deze belastingen zijnbepaald in het 'Hydraulisch onderzoek slui-tingsmiddelen', waarover elders uitgebreid isgerapporteerd.Als bewegingswerk is gekozen voor een hy-draulisch bewegingssysteem. Hoewel ditsysteem altijd als het vigerende ontwerp isgepresenteerd, werd uitgebreid aandachtbesteed aan alternatieve typen bewe-gingswerken.Barc?n is de afkorting voor Barrier Control. Indeze studie werden strategie?n ontwikkeldvoor het openen en sluiten van de kering enwerden de effecten daarvan op hetOosterscheldebekken met betrekking totveiligheid, ecologie, waterhuishouding,scheepvaart enz. bestudeerd.Cement XXXIV (1982) nr. 11 7423 Reductor-strategieHet meest belovende van deze alternatieveontwerpen werd zelfs geheel uitgewerkt enaangevraagd. Het betrof een mechanischbewegingswerk waarbij de schuif werd be-wogen door middel van twee tandheugels dieelk door een aantal parallel aangedrevenrondsels konden worden bewogen (fig. 2).Dergelijke bewegingswerken worden weltoegepast voor het verstellen van de poten vanboorplatforms.De eisen die voor de stormvloedkering aan delevensduur moesten worden gesteld, lagenechter hoger dan in de offshore techniekgebruikelijk is en maakten een kwalitatiefhoogwaardig machinewerk noodzakelijk.Het hydraulische- en mechanische bewe-gingswerk werden tenslotte in een zorgvuldigeevaluatie vergeleken, waarbij de volgendeaspecten aan de orde kwamen:- ontwerp-kwalificatie;- betrouwbaarheid en mogelijkheden voorbewaking;- levensduur en onderhoud;- fabricage;- kosten en planning;- esthetica.In wat ?n zekere zin een nek-aan-nek-racegenoemd kan worden, werd uiteindelijk hethydraulische bewegingswerk gekozen.Doorslaggevende aspecten waren daarbij demogelijkheden voor conditiebewaking, kostenen esthetica (fig. 3). De waarderingen op deandere aspecten vertoonden geen groteonderlinge verschillen.4Bewegingswerk voor schuif h = 11900 mmBeschrijving van het ontwerpZoals gezegd is elke schuif aan beide uiteindenvoorzien van een bewegingswerk. Zo'nbewegingswerk bestaat in hoofdzaak uit devolgende onderdelen:- een cardanisch op de pijler en scharnierendaan de schuif bevestigde dubbelwer-kendehydraulische cilinder;- een elektrisch aangedreven hydraulischpompaggregaat, ondergebracht in de ver-keerskoker;- leidingwerk tussen pompaggregaat enhydraulische cilinder.Omdat er - afhankelijk van de locatie in hetsluitgat - 7 verschillende maten schuiven zijn,zijn er ook 7 verschillende maten bewe-gingswerken. Van elk type is een compleetontwerp gemaakt. Aanvankelijk was dit niet debedoeling. Het werd echter zinvol, toen bleekdat standaardisatie, met name van de cilindersen de cardanische ophangingen, nieteconomisch was. Als gevolg daarvanverschillen nu nagenoeg alle onderdelenwaaruit cilinders en cardanbalken zijn op-gebouwd, van afmeting. Overigens zijn deseriegrootten met aantallen van 14 tot 32 nogaltijd groot vooreen waterstaatswerk. De matenvan de cilinders worden met name bepaalddoor de grootte van de slag die de schuivenmoeten maken. Bij de kleinste schuiven is dat5,90 m, bij de grootste 11,90m. Onder dezeomstandigheden kan de onderrand van elkschuif zakken tot 20 cm onder de bovenkantvan de dorpel-balk en kan ze geheven wordentot 20 cm boven de onderkant van debovenbalk. In geheven stand bevindt deonderrand van alle schuiven zich op NAP +1,20 m. Voor onderhoudswerkzaamheden aanhet onderste gedeelte van de schuiven is dit telaag. Daarom is de mogelijkheid ingebouwdalle schuiven nog eens 1,30 m extrate heffen.Overigens heeft de ontwerpwijziging vanplaatliggerschuif in vakwerkschuif waar-over elders in dit nummer wordt gesproken, hetontwerp van het bewegingswerk niet onberoerdgelaten. Bij de plaatliggerschuif zat hetbevestigingspunt van de zuigerstang onderinde schuif en was de cilinder aan zijn dekselopgehangen. Bij geheven schuif viel daardooreen groot gedeelte van de cilinder binnen deschuif. De plaatliggers waren daartoe van grotegaten voorzien. Hierdoor werd een geringeconstructiehoogte van de kering verkregen (fig.4).De vakwerkschuif heeft evenwel een zodanigeeindkoker dat bevestiging van de zuigerstangonderin de eindkoker moeilijk te realiseren is.Daarom verhuisde het bevestigingspunt vaneen plaats onderin de schuif naar een lokatiebovenop de schuif. Aanpassing van debetonconstructies aan deze verhuizing zou eenverhoging van de hamerstukken met 6 tot 12 mhebben betekend. Hiervan is afgezien engekozen is voor een verplaatsing van hetscharnierpunt van de cilinder van een lokatiebovenop de cilinder naar een plaats tamelijkonderaan de cilindermantel. Vandaar dat nu opde ontwerptekeningen de cilinders alsschoorstenen boven de kering uitsteken (fig. 5).Eveneens noodzakelijk werd de introductie vande cardanbalk om scharnieren van de cilinderten opzichte van de pijler in alle richtingenmogelijk te maken. De cardanbalk is een gelaststalen frame dat scharnierend aan decilindermantel is bevestigd. Het overspant deschuifsponning en is met la-gerstoelenscharnierend op de pijler bevestigd. De beidescharnierassen snijden elkaar loodrecht. Allescharnierpunten zijn uitgerust metkogelgewrichtslagers vanwege de grotekrachten, kleine hoekver-draai?ngen onderbelasting en omwille van de compacte bouw.Als gevolg van deze keuze is de lagerwrijvingeen niet te verwaarlozen factor in het ontwerp.Cement XXXIV (1982) nr. 11 7435Hydraulisch schema voor hetbewegingswerkDe hydraulische cilinder bestaat in hoofdzaakuit:- een cilindermantel, van boven afgedicht meteen deksel en van onder met een lantaarnstuken een conserveringskamer;- een zuigerstang met zuiger en een oog voorde scharnierende verbinding aan de schuif.De zuiger wordt met een bus in de cilinder-mantel geleid en draagt een dubbele set olie-afdichting?n. De zuigerstang wordt met eenbus in het lantaarnstuk geleid, dat tevens destangafdichting bevat. Voor het onderbrengenvan de lagers van de scharnierpunten en hetintroduceren van de langskrachten in decilinderwand is een verdikt gedeelte, decardanring, in de cilindermantel opgenomen.De olie toe- en afvoer voor het bewegengeschiedt via het deksel en het lantaarnstuk.Het oog wordt met voorspanning op de stanggeschroefd. Het oog draagt een ko-gelgewrichtslager waardoor een in allerichtingen scharnierende beweging mogelijkwordt gemaakt. Overigens zijn de optredendehoekverdraai?ngen slechts klein, waardoor hetmogelijk werd dit lager blijvend af te dichtendoor een rubberen band die door inwendigevervormingen alle te verwachtenhoekverdraai?ngen kan volgen. Voor dedimensionering van de zuigerstang zijn de uit teoefenen drukkrachten en optredendemomenten ten gevolge van lagerwrijving enstootkrachten vanuit de schuif maatgevend;voor de dimensionering van de cilinderdiameterzijn dat - gegeven het drukniveau in hetpompsysteem - de uit te oefenen trekkrachtenbij openen, terwijl de wanddikte van decilindermantel werd bepaald op basis vandrukpieken die tijdens belastingomkering bij hetsluiten kunnen optreden. Alle cilinders zijngedimensioneerd op hetzelfde drukniveau:max. be-drijfsdruk 220 bar en beproevingsdruk270 bar (1 bar = 105N/m2). Tabel 1 geeftenke?e maten van de cilinders.De maten in tabel 1 geven voldoende aan datwij met zeer g rote werktu igen te maken heb-ben. Toch is en blijft het een hydraulischbewegingswerk, dat wil zeggen, een stukjeprecisietechniek. De ervaring heeft geleerddatzo'n machinewerk alleen naarwensblijftfunctioneren wanneer er grote zorg aanTabel 1kleinste cilinder grootste cilinderslaglengte 5900 + 1300 mm 11 900+ 1300 mmbinnendiameter cilinder 635 mm 830 mmminimum wanddikte 62 mm 75 mmzuigerstand diameter 390 mm 520 mmtotale lengte ingeschoven 14 675 mm 21 390 mmtotale lengte uitgeschoven 21 875 mm 34 590 mmwordt besteed, zowel bij het ontwerp en de bouw,als bij de latere bedrijfsvoering. E?n zo'nonderwerp van aandacht betreft deoppervlaktebehandeling van de zuigerstang. Destang is gemaakt van smeedstaal en heeft eenrelatief zacht oppervlak. Tijdens de assemblageen het bedrijf kunnen er dan ook gemakkelijkkrassen op komen die op den duur totbeschadiging van de afdichtingssets en daardoortot lekkage kunnen leiden. Daarom wordt ermeestal een harde laag op aangebracht veelal isdit chroom.steed aan de verbetering van de corrosiebe-stendigheid van chroomlagen en zijn ookandere oppervlaktebedekkingen onderzocht. Inde Oosterschelde en bij de Volke-raksluizenwerden proefrekken geplaatst waarop in totaalenkele honderden proef-staven met allerleioppervlaktebedekkingen in de praktijk werdenbeproefd. Deze buitenexposities hebbenongeveer 3 jaar geduurd.De laatste jaren zijn er incidenteel problemenopgetreden met betrekking tot de corrosieveaantasting van dergelijke chroomla-gen, mogelijkals gevolg van de toenemende lucht- enwaterverontreiniging. Daarom is in het kader vandit project veel aandacht be-Alleen de allerbeste conserveringslagenhebben het die periode uitgehouden de meestevielen al na relatief korte tijd af. De meest-belovende soorten zijn bovendien onderverzwaarde laboratoriumomstandig-heden opzoutsproeitesten beproefd. Deze methode werdook gebruikt voor een vergelijkend onderzoekvan diverse fabrikaten. Over het algemeenbleek er een goede correlatie te bestaantussen de resultaten vanCement XXXIV (1982) nr. 11 7446Indeling verkeerskokerde buitenexposities en de laboratoriumbe-proevingen. In de uiteindelijke uitvoering zullende stangen worden voorzien van een laagelektrolytisch nikkel van 0,1 mm dikte voor decorrosiebescherming met daarbovenop eenlaag elektrolytisch aangebracht chroom van0,05 mm dikte voor de loopeigenschappen.N u zal een stang van ca. 17 meter lengte zichnatuurlijk anders gedragen dan een proef-staafje van een paar decimeter. Bij het gal-vanische proces (de benodigde apparatuurmoet nog gebouwd worden!) gaat er licht ietsmis en ondanks voortreffelijke inspecties zullener wellicht zwakke plekken of pori?n in deoppervlaktelaag blijven bestaan. Bovendienmoet er rekening mee worden gehouden dateen aantal schuiven gedurende langere tijdgeheel of gedeeltelijk gesloten zal kunnen zijn(gedurende de afbouw van de kering in hetlaatste jaar; tijdens onderhoud aan drempel ofbodembescherming; en mogelijk in het kadervan andere beheersstategie?n). De stang isgedurende deze periode blootgesteld aan desterk corrosieve omgeving en de chroomlaag isniet in staat blijvend weerstand te bieden aanpenetratie van chloor-ionen. Om deze redenenwerd het wenselijk geacht nog een extracorrosiebeschermingssysteem aan te brengen.Onder het lantaarnstuk is een conser-veringskamer bevestigd, gevuld met conservenngsolie. Wanneer de schu if wordt gesloten ende stang dus naar buiten beweegt, passeert destang deze kamer die aan de onderzijde vaneen pakking is voorzien, die er voor zorgt dat ereen egale laag conserve-ringsolie op de stangwordt aangebracht. Deze laag heeft eenzodanige consistentie dat ze door stroom engolven niet wordt afgespoeld doordat hetoplosmiddel in het conserveringsmiddelgedeeltelijk verdampt. Wij vonden opproefstaven een bevredigende bescherminggedurende meer dan een maand.Wordt de schuif weer geopend, dan passeertdeze laag eerst een ruim afgestelde grof vuil-of ijsafstrijker. Fijn vuil, zout enz. komt echtermee in de conserveringskamer waarin de laagwordt opgelost en afgestre-ken alvorens dehoofdpakkingen van de hy-drauliekruimtebinnen te treden. Een rondpompsysteem metfilters zuivert deconserveringsolie weer van de binnenge-brachte verontreinigingen bij elke schuifbe-weging. Incidenteel moet oplosmiddel wordentoegevoegd, terwijl regelmatig rondpompen inhet systeem nodig zal zijn om indikken tevoorkomen. Een vereenvoudigde versie van ditsysteem is intussen aangebracht op decilinders van de inlaatsluis in het Volkerak enwerkt daar tot tevredenheid.De werking van het bewegingswerkDe viervoudige taak van het bewegingswerkdie in de inleiding is genoemd, wordt gerea-liseerd met behulp van een hydraulische in-stallatie die olie onder druk naar de cilinder kantoevoeren en drukloos naar een tank kanafvoeren (fig. 6).- Bij het sluiten van een schuif wordt olie metmin of meer constante druk aan de dek-selzijdevan de cilinder toegevoerd, terwijl aan destangzijde olie kan worden afgevoerd via eenstroomregelventiel. Door de instelling van ditregelorgaan ligt de schuifsnelheid bij sluitenvast. Ze is voor alle schuiven bepaald op ca. 3mm/sec. Doordat er een constante druk aan dedekselzijde is, zijn golven die op de schuifinwerken niet in staat de schuif tijdens hetsluiten omhoog te drukken.- In gesloten positie is de cilinder aan destangzijde drukloos en zorgt een constantedruk aan de dekselzijde ervoor dat de schuif ophaar onderaanslag blijft gedrukt.- Om te openen wordt de dekselzijde drukloosgemaakt en wordt aan de stangzijde olie onderdruk toegevoerd. Er is geen drukregeling en desnelheid van de schuif wordt bepaald door hetdebiet van de pomp. Ook in deze richtingbedraagt de snelheid bij benadering 3 mm/sec.- In geheven toestand hangt de schuif op deoliekolom aan de stangzijde, die afgesloten isdoor een drukgestuurde terugslagklep dietussen de cilinder en het bovengenoemdestroomregelventiel isaangebracht.De sturing op de terugslagklep is nodig om oliebij het sluiten te kunnen afvoeren.De hydraulische installatie van een cilinderbestaat in hoofdzaak uit een elektrisch ge-dreven pomp, kleppen, filters, schuiven, vei-ligheden en drukschakelaars. Samen met debijbehorende elektrische componenten enschakelkasten zijn ze ondergebracht in con-tainers in de verkeerskokers. Voor detoepassing van containers is gekozen met hetoog op bescherming van deze kwetsbareonderdelen zowel tijdens de bouw en hettransport van de verkeerskokers als tijdensbedrijf na gereedkomen van de kering. Zonodigkan verwarming of luchtbehandeling in decontainers plaatsvinden teneinde de gewenstebedrijfsomstandigheden voor de componentente waarborgen. Daarnaast dempt de containereen deel van het lawaai dat hydraulischepompen nu eenmaal maken. In ??n containerzijn de complete hydraulische installaties voorde twee cilinders op een pijler ondergebracht.In geval van storing van de hydraulischeinstallatie van ??n van deze cilinders is hetdaardoor op relatief eenvoudige wijze mogelijkover te schakelen op de andere hydraulischeinstallatie. Alle omschakelorganen bevindenzich in deze container. Deze optie betekent eenbelangrijke bijdrage aan de bedrijfszekerheidvan het bewegingssysteem. Naast dehydraulische container bevindt zich de tank metde bedrijfsolie voor het hydraulische systeem.Bovendien bevindt zich in elke verkeerskokereen container, gevuld met schakelkasten enapparatuur voor de besturing, bewaking enenergievoorziening. Containers en olietankszijn aan de Noordzeezijde van de verkeersko-kers gesitueerd. De wand aan de Ooster-scheldezijde wordt geheel ingenomen door eendoorgaand kabel rek waarop de completeelektrische bekabeling, doorgaande HS-kabelsvoor PZEM en een aantal leidingenCement XXXIV (1982) nr. 11 7457Trappen en bordessen op pijler voor schuifh = 11900 mmkomen te liggen. Als men zich realiseert dat,verspreid over de kering, in de verkeersko-kersook nog containers zijn geplaatst voorwerkplaatsen, conditiebewaking, milieume-tingen en transformatoren, dan is het voor-stelbaar dat de verkeerskoker intussen vol isgeworden (fig. 7).Toch kon het principe gehandhaafd blijven datover de hele lengte van een sluitgat eenpassage-mogelijkheid door de verkeerskokerbeschikbaar is, zodat de meest sto-ringgevoelige delen van de bewegingsin-stallaties ook onder de slechtste weersom-standigheden bereikbaar zijn.Het leidingwerk dat de hydraulische apparatuurin de containers moet verbinden met dehydraulische cilinders, is in de verkeersko-kersop consoles bevestigd. Het verlaat deverkeerskokers aan de zijde van de vasteoplegging op de pijlers teneinde geen last tehebben van de verplaatsingen van de ver-keerskoker ten opzichte van de pijler. In deverkeerskokers is het leidingwerk uitgevoerd inkoolstofstaai, in de buitenlucht inroestvaststaai. De leidingen worden zoveelmogelijk gecombineerd met de bordessen enleuningen tussen verkeerskoker en hamerstuk.Op het hamerstuk vervolgen ze hun eigen weg.Waar de vaste leidingen overgaan naar debewegende cilinder, wordt gebruik gemaaktvan slangverbindingen. Deze zijn dubbeluitgevoerd op de plaatsen waar ze invloedkunnen hebben op de bedrijfszekerheid bijsluiten.Voor de bereikbaarheid van de delen van hetmachinewerk en de elektrische installatie diezich op het hamerstuk bevinden, wordt eenaantal bordessen voorzien. Deze bordessenworden onderling doortrappen verbonden. Hetontwerp hiervan wordt z? opgezet dat zezoveel mogelijk ook reeds tijdens de montagekunnen worden gebruikt (fig. 8). Omdat ze hetuiterlijk van de pijlerbovenbouw nietonaanzienlijk bepalen, wordt over devormgeving overlegd met de architect.8Centrale bedieningsruimteCement XXXIV (1982) nr. 11 746