Парусный балласт - Википедия - Sailing ballast

Для использования в других целях см. Балласт (значения).

Балласт используется на кораблях для обеспечения момент чтобы противостоять боковым силам корпуса. Лодки с недостаточным балластом имеют тенденцию к чрезмерному опрокидыванию или крену при сильном ветре. Слишком большой крен может привести к тому, что лодка / корабль опрокидывание. Если парусному судну необходимо совершить рейс без груза, то для удержания судна в вертикальном положении будет загружен малоценный или нулевой балласт. Затем при погрузке груза часть или весь этот балласт будет выброшен.

Использует

Одна из функций киля яхты - обеспечивать балласт.

Балласт принимает разные формы. Самая простая форма балласта, применяемая в малых дневные парусники так называемый «живой балласт», или вес экипажа. Сидя на наветренный сторона корпус кренящий момент должен поднимать вес экипажа. На более продвинутых гоночных лодках жгут проводов, называемый трапеция используется, чтобы позволить экипажу полностью свисать с борта корпуса, не выпадая; это обеспечивает гораздо большее количество восстанавливающего момента из-за большего использовать веса экипажа, но это может быть опасно, если ветер внезапно стихнет, так как внезапная потеря кренящего момента может сбросить экипаж в воду. На более крупных современных судах киль сделан из или наполнен высоким плотность материал, такой как конкретный, утюг, или же вести. Поместив груз как можно ниже (часто в большую луковицу в нижней части киля), можно извлечь максимальный восстанавливающий момент из данной массы. Традиционными формами балласта, перевозимого внутри корпуса, были камни или песок.

Балласт высокой плотности

У использования балласта высокой плотности есть недостатки. Во-первых, это увеличенная масса лодки; более тяжелая лодка сидит ниже в воде, увеличивая сопротивление при движении, и, как правило, менее чувствительна к рулевому управлению. Более тяжелую лодку также сложнее надеть. трейлер и буксировать за автомобилем. Во-вторых, поскольку балласт должен быть как можно ниже, его часто помещают в шверт или убирающийся киль, требующий тяжелого кривошипа для подъема массивного фольга. Самым простым решением является использование киля с фиксированным балластом, но это делает лодку почти неспособной к плаванию на очень мелководье и труднее управлять ею, когда она находится вне воды. Хотя это запрещено большинством правил гонок класса, некоторые современные лодки используют балласт на длинном тонком киле, который может наклоняться из стороны в сторону, чтобы создать наклонный киль. Это позволяет разместить балласт с наветренной стороны, обеспечивая гораздо больший восстанавливающий момент с меньшим углом крена. Однако наклон киля значительно снижает его подъемную силу, поэтому наклонные кили обычно сочетаются с выдвижным швертом или кинжал который раскрывается, когда киль наклонен, и убирается (для уменьшения сопротивления), когда киль возвращается в вертикальное положение. Некоторые наклонные кили сконструированы таким образом, что при полном выдвижении в любую сторону они имеют угол атаки около 5 °, что позволяет лопасти на подводных крыльях поднимать лодку и уменьшать площадь увлажненной поверхности для увеличения скорости лодки.

Водяной балласт

Буксир Босс сброс балластных вод перед отправлением

Обычным типом балласта для малых судов, который позволяет избежать многих проблем, связанных с балластом высокой плотности, является водяной балласт. Хотя кажется нелогичным, что размещение воды в корпусе (которая, в конце концов, имеет ту же плотность, что и вода за пределами корпуса - пресная или соленая вода) добавит стабильности, добавив водяной балласт ниже вертикального центра тяжести. увеличивает стабильность. Водяной балласт не нужно поднимать над ватерлинией, чтобы повлиять на устойчивость, поскольку любой материал, имеющий большую объемную плотность, чем воздух, будет влиять на центр тяжести. Именно соотношение между центром тяжести и центром плавучести определяет восстанавливающий момент.

Преимущество водяного балласта заключается в том, что цистерны можно опорожнять, что снижает проект или вес лодки (например, для транспортировки по земле) и вода, добавленная обратно (в небольших лодках, просто открыв клапаны и впустив воду) после спуска лодки на воду или разгрузки груза. Насосы также можно использовать для опорожнения подветренный балластный танк и заполнить наветренный при лавировании лодки, а количество балласта можно варьировать, чтобы лодка оставалась под оптимальным углом крена. На порожних грузовых судах вода добавляется в балластные цистерны для увеличения глубины погружения винта в воду, улучшения рулевого управления и контроля дифферента и тяги.

Недостатком водяного балласта является то, что вода не очень плотная, и поэтому требуемые цистерны занимают больше места, чем другие формы балласта. Некоторые производители предлагают гибкие балластные мешки, которые устанавливаются снаружи корпуса с обеих сторон, и насосы, которые используют скорость лодки в воде в качестве энергии. На ходу насос можно использовать для заполнения наветренной стороны, в то время как подветренная сторона может стекать. Эта система, хотя и не очень привлекательна, но позволяет значительно увеличить восстанавливающую силу без каких-либо изменений корпуса.

Уловка, обычно используемая на лодках с водяным балластом, заключается в соединении танков левого и правого борта с помощью трубы с клапаном. При подготовке к лавировке клапан открывается, и вода в наветренном баке, который находится выше, может течь на подветренную сторону, а шкат сбрасывается, чтобы лодка не кренилась слишком сильно. После того, как на подветренную сторону переместится как можно больше воды, лодку поднимают и обшивают парус, поднимая только что полный наветренный бак. Затем можно использовать простой ручной насос, чтобы переместить оставшуюся воду с подветренной стороны в наветренный резервуар.

Воздействие на окружающую среду и нормы

Диаграмма, показывающая загрязнение вод морей сбросами неочищенных балластных вод.
Основная статья: Сброс балластных вод и окружающая среда

Круизные суда, большие танкеры и балкеры используют огромное количество балластной воды, которая часто принимается в прибрежных водах в одном регионе после того, как суда сбрасывают сточные воды или выгружают груз, и выгружается в следующем порту захода, где бы больше груза загружен. Сброс балластных вод обычно содержит различные биологические материалы, в том числе: растения, животные, вирусы, и другие микроорганизмы. Эти материалы часто включают неместные, неприятные, экзотические виды, которые могут нанести значительный экологический и экономический ущерб водным экосистемам. Сбросы балластных вод считаются основным источником инвазивных видов в морских водах США, что создает риски для здоровья населения и окружающей среды, а также значительные экономические издержки для таких отраслей, как водоснабжение и электроэнергетика, коммерческое и рекреационное рыболовство, сельское хозяйство и туризм. .[1] Недавнее исследование показывает, что если не предпринимать никаких действий по управлению балластными водами, вторжение видов может распространиться в любой порт мира через глобальную сеть судоходства, в среднем с двумя промежуточными остановками.[2]

Между тем, исследования показывают, что экономические затраты только от интродукции моллюсков-вредителей (мидии зебры, то Азиатский моллюск и др.) в водные экосистемы США составляет более 6 миллиардов долларов в год.[3]

В случае судна наливных грузов балластная вода оказывает еще одно воздействие на окружающую среду. После разгрузки полезного груза балкер не может просто вернуться в исходную точку, он должен загрузить балласт, чтобы винт погрузился ниже поверхности воды. Вес балласта увеличивает расход топлива по сравнению с гипотетической ситуацией, когда судно не нуждалось в балласте.[4]

A июнь 2011 г. Национальный исследовательский совет (США) Исследование предоставило рекомендации по процессу установления нормативных лимитов. Исследование показало, что определение точного числа организмов, которые, как можно ожидать, запустят новую популяцию, сложно. Он предложил начальный шаг по установлению эталона для концентраций организмов в водяном балласте ниже текущих уровней, а затем использовать модели для анализа экспериментальных и полевых данных, чтобы помочь обосновать будущие решения о стандартах сброса балластных вод.[5]

Чтобы свести к минимуму распространение инвазивных видов в водных путях США, Агентство по охране окружающей среды и Береговая охрана США регулировать концентрацию живых организмов, сбрасываемых в балластную воду судов.[6][7]

Смотрите также

Рекомендации

Эта статья включает текст из всеобщее достояние Исследовательская служба Конгресса Отчет: Коупленд, Клаудия. «Загрязнение круизных судов: история вопроса, законы и правила, а также ключевые проблемы» (Код заказа RL32450). Исследовательская служба Конгресса (Обновлено 6 февраля 2008 г.).

  1. ^ Заявление Кэтрин Хэзлвуд, The Ocean Conservancy, «Управление балластными водами: новые международные стандарты и повторное разрешение NISA», слушания, Подкомитет по водным ресурсам и инфраструктуре, 108-е заседание Конгресса, 2-е заседание, 25 марта 2004 г.
  2. ^ Сюй, Цзянь; Wickramarathne, Thanuka L .; Chawla, Nitesh V .; Грей, Эрин К .; Steinhaeuser, Karsten; Keller, Reuben P .; Дрейк, Джон М .; Лодж, Дэвид М. (2014). «Улучшение управления водными инвазиями путем интеграции данных о сети судоходства, экологии и окружающей среде»: 1699–1708. Дои:10.1145/2623330.2623364. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  3. ^ Дэвид Пиментел, Лори Лак, Родольфо Зунига и Дуг Моррисон, «Экологические и экономические издержки, связанные с некоренными видами в Соединенных Штатах», представлены на конференции AAAS, Анахайм, Калифорния, 24 января 1999 г.
  4. ^ Шварц, Хартмут Бертольд (13 марта 2010 г.). «Информация о современных парусных судах» (PDF). Общество парусных судов. п. 11. Получено 2014-11-18. Незагруженное судно должно принимать балластную воду в цистернах и в грузовых трюмах, чтобы гребной винт погрузился ниже поверхности воды. Позже это вызывает затраты на очистку, и, несмотря на это, корабль предлагает большее сопротивление, чем раньше, и, вероятно, ему потребуется больше бункера, чем для его первого пункта назначения.
  5. ^ Оценка взаимосвязи между давлением популяций и риском вторжения в балластные воды. Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press. 2011 г. ISBN  978-0-309-21562-6.
  6. ^ Береговая охрана США, Вашингтон, округ Колумбия (2012) «Правила управления балластными водами, 2012 г.»
  7. ^ Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия (2013 г.) «Общее разрешение на судно».

внешняя ссылка