Балласт — это дополнительный вес, расположенный низко на судах для понижения их центра тяжести , что увеличивает устойчивость (более технически, чтобы обеспечить момент для сопротивления боковым силам на корпусе). Лодки с недостаточным балластом имеют тенденцию сильно опрокидываться или крениться при сильном ветре. Слишком большой крен может привести к опрокидыванию судна . Если парусному судну необходимо совершить рейс без груза, то для удержания судна в вертикальном положении будет загружен малоценный или нулевой балласт. Часть или весь этот балласт затем будет выброшен при погрузке груза.
Если грузовое судно (например, танкер, сухогруз или контейнеровоз) желает путешествовать порожним или частично порожним для сбора груза, оно должно путешествовать «в балласте». Это удерживает судно в балансе и удерживает гребной винт и руль направления под водой. Обычно пребывание «в балласте» означает затопление балластных цистерн морской водой. Серьезные проблемы возникают при сбросе балластной воды , поскольку переносимые водой организмы могут создавать хаос при попадании в новую среду.
Балласт принимает множество форм. Самая простая форма балласта, используемая в небольших дневных парусниках, - это так называемый «живой балласт», или вес экипажа. Находясь на наветренной стороне корпуса , кренящий момент должен поднять вес экипажа.
На более совершенных гоночных лодках используется жгут проводов, называемый трапецией , позволяющий экипажу полностью свисать с борта корпуса, не выпадая; это обеспечивает гораздо больший восстанавливающий момент из-за большего воздействия веса экипажа, но может быть опасным, если ветер внезапно утихнет, поскольку внезапная потеря кренящего момента может сбросить экипаж в воду.
На более крупных современных судах киль изготавливается из материала высокой плотности или заполняется им , например бетона , железа или свинца . Размещая груз как можно ниже (часто в большом бульбе в нижней части киля), из данной массы можно извлечь максимальный восстанавливающий момент. Традиционными формами балласта внутри корпуса были камни или песок.
Использование балласта высокой плотности имеет свои недостатки. Первое – увеличенная масса лодки; более тяжелая лодка сидит ниже в воде, увеличивая сопротивление при движении, и, как правило, хуже реагирует на рулевое управление. Более тяжелую лодку также сложнее поставить на прицеп и буксировать за автомобилем. Во-вторых, поскольку балласт должен быть как можно более низким, его часто помещают в шверт или убирающийся киль, что требует мощной рукоятки для подъема массивного крыла . Самым простым решением является использование фиксированного киля с балластом, но это делает лодку практически неспособной плавать на очень мелководье и затрудняет управление ею, когда она находится вне воды. Хотя это запрещено большинством правил гонок класса, в некоторых современных лодках используется балласт на длинном тонком киле, который может наклоняться из стороны в сторону, создавая наклонный киль . Это позволяет разместить балласт с наветренной стороны, обеспечивая гораздо больший восстанавливающий момент при меньшем угле крена. Однако наклон киля значительно снижает его подъемную силу, поэтому наклонные кили обычно комбинируются с выдвижным швертом или швертом , который разворачивается, когда киль наклоняется, 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 эффекту лопасти на подводных крыльях поднимать лодку вверх и уменьшать площадь смачиваемой поверхности для увеличения скорости лодки.
Распространенным типом балласта для небольших лодок, позволяющим избежать многих проблем балласта высокой плотности, является водяной балласт. Хотя может показаться нелогичным, что размещение воды в корпусе (которая, в конце концов, близка к той же плотности, что и вода снаружи корпуса – пресная или соленая вода) может добавить стабильности, вода служит для вытеснения воздуха из корпуса. нижняя часть корпуса; добавление водяного балласта ниже вертикального центра тяжести повышает устойчивость. Водяной балласт не нужно поднимать выше ватерлинии, 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 опорожнить, уменьшив осадку или вес лодки (например, при транспортировке по суше), и добавить воду обратно (в небольших лодках, просто открыв клапаны и впустив воду внутрь). ) после спуска лодки на воду или выгрузки груза. Насосы также можно использовать для опорожнения подветренной балластной цистерны и заполнения наветренной цистерны по мере поворота лодки, а количество балласта можно варьировать, чтобы лодка находилась под оптимальным углом крена. На порожних грузовых судах вода добавляется в балластные цистерны для увеличения погружения гребного винта, улучшения рулевого управления и контроля дифферента и осадки.
Недостатком водяного балласта является то, что вода не очень плотная, и поэтому необходимые цистерны занимают больше места, чем другие формы балласта. Некоторые производители предлагают гибкие балластные мешки, которые устанавливаются за пределами корпуса с обеих сторон, а также насосы, которые используют скорость лодки в воде для получения энергии. Во время движения насос можно использовать для заполнения наветренной стороны, в то время как с подветренной стороны можно осушить воду. Эта система, хотя и не очень привлекательна, позволяет значительно увеличить выпрямляющую силу без каких-либо модификаций корпуса.
Уловка, обычно используемая на лодках с водяным балластом, заключается в соединении левого и правого борта резервуаров с помощью трубы с клапаном. При подготовке к повороту клапан открывается, и вода из наветренного резервуара, который находится выше, перетекает на подветренную сторону, а шкот спускается, чтобы лодка не слишком сильно кренилась. Как только максимально возможное количество воды будет перенесено на подветренную сторону, лодку разворачивают и натягивают парус, поднимая только что полный наветренный резервуар. Затем можно использовать простой ручной насос, чтобы перекачать оставшуюся воду с подветренной стороны в наветренный резервуар.
Сброс балластных вод с судов может оказать негативное воздействие на морскую среду . Сброс балластной воды и осадков с судов регулируется во всем мире в соответствии с Конвенцией об управлении балластными водами с момента ее вступления в силу в сентябре 2017 года. Он также контролируется национальными правилами, которые могут быть отдельными от Конвенции, например, в Соединенных Штатах. .
Круизные лайнеры, крупные танкеры и сухогрузы используют огромное количество балластной воды, которая часто принимается в прибрежных водах одного региона после того, как суда сбрасывают сточные воды или выгружают груз, и сбрасывается в следующем порту захода, где больше груза. загружен. Сброс балластной воды обычно содержит различные биологические материалы, включая растения , животных , вирусы и бактерии . Эти материалы часто включают чужеродные, неприятные и экзотические виды, которые могут нанести значительный экологический и экономический ущерб водным экосистемам, а также вызвать серьезные проблемы со здоровьем человека, включая смерть. Хотя сброс балластных вод не менее вреден для окружающей среды, он отличается от загрязнения трюмными водами , которое происходит, когда загрязняющие вещества из тяжелой техники судна попадают в океан.
В эту статью включен текст из общедоступного отчета Исследовательской службы Конгресса : Коупленд, Клаудия. «Загрязнение круизных судов: предыстория, законы и правила, а также ключевые вопросы» (код заказа RL32450). Исследовательская служба Конгресса (обновлено 6 февраля 2008 г.).
