Войти
Поперечное сечение судна с единственной балластной цистерной внизу. A балластная цистерна - это отсек внутри лодки, корабля или другой плавучей конструкции, удерживающей воду, которая используется в качестве балласта для обеспечения устойчивости судна. Использование воды в баке обеспечивает более легкую регулировку веса, чем каменный или железный балласт, используемый на старых судах. Это также позволяет экипажу уменьшить осадку судна, когда они заходят на мелководье, путем временной откачки балласта. Дирижабли используют балластные цистерны для достижения аналогичных преимуществ.
Основную концепцию балластного танка можно увидеть во многих формах водных организмов, таких как иглобрюх или осьминог-аргонавт, и эта концепция была изобретались и изобретались людьми много раз для различных целей.
Первым задокументированным примером подводной лодки, использующей балластный бак, был Дэвид Бушнелл Turtle, который был первой подводной лодкой, когда-либо использовавшейся в бою. Кроме того, в 1849 Авраам Линкольн, тогдашний поверенный из Иллинойса, запатентовал систему балластных цистерн, позволяющую грузовым судам преодолевать мели в реках Северной Америки .
Для обеспечения достаточной остойчивости судов в море балласт прижимает судно к земле и понижает его центр тяжести. Международные соглашения в соответствии с Конвенцией по охране человеческой жизни на море (СОЛАС) требуют, чтобы грузовые и пассажирские суда были сконструированы таким образом, чтобы выдерживать определенные виды повреждений. Критерии определяют разделение отсеков внутри судна и подразделение этих отсеков. Эти международные соглашения полагаются на государства, подписавшие соглашение, для реализации правил в своих водах и на суда, имеющие право плавать под их флагом. Балласт - это, как правило, морская вода, перекачиваемая в балластные цистерны. В зависимости от типа судна цистерны могут быть двухдонными (простираются по ширине судна), бортовыми цистернами (расположены на внешней стороне от киля до палубы) или хопперными цистернами (занимают верхнюю угловую секцию между корпусом и главной палубой.). Эти балластные цистерны подключены к насосам, которые перекачивают воду внутрь или наружу. Экипажи заполняют эти баки, чтобы увеличить вес корабля и улучшить его устойчивость, когда на нем нет груза. В экстремальных условиях экипаж может перекачивать балластную воду в специальные грузовые помещения для увеличения веса во время плохой погоды или для прохода под низкими мостами.
Расположение балласта на подводной лодке. В подводных лодках и подводных лодках балластные цистерны используются для управления плавучестью судна.
Некоторые подводные аппараты, такие как батискафы, ныряют и всплывают на поверхность исключительно за счет управления их плавучестью. Они заливают балластные цистерны, чтобы они погрузились в воду, а затем снова всплывают на поверхность, либо сбрасывают сбрасываемые балластные грузы, либо используют накопленный сжатый воздух, чтобы очистить свои балластные цистерны от воды, снова становясь плавучими.
Подводные лодки больше, сложнее и имеют мощную подводную тягу. Они должны преодолевать горизонтальные расстояния под водой, требовать точного контроля глубины, но при этом не опускаться так глубоко и не нужно нырять вертикально на станции. Таким образом, их основным средством контроля глубины являются их водолазные самолеты (гидросамолеты в Великобритании) в сочетании с поступательным движением. На поверхности балластные цистерны опорожняются, чтобы обеспечить положительную плавучесть. При погружении танки частично заливаются для достижения нейтральной плавучести. Затем плоскости регулируются вместе, чтобы опустить корпус вниз, оставаясь при этом ровным. Для более крутого погружения плоскости кормы могут быть перевернуты и использованы для наклона корпуса вниз.
Экипаж погружает судно под воду, открывая вентиляционные отверстия в верхней части балластных цистерн и открывая вентили в нижней части. Это позволяет воде заливать резервуар, поскольку воздух выходит через верхние вентиляционные отверстия. По мере того, как воздух выходит из резервуара, плавучесть судна уменьшается, в результате чего судно тонет. Чтобы подлодка поднялась на поверхность, экипаж закрывает вентиляционные отверстия в верхней части балластных цистерн и выпускает в них сжатый воздух. Воздушный карман высокого давления выталкивает воду через донные клапаны и увеличивает плавучесть судна, заставляя его подниматься. Подводная лодка может иметь несколько типов балластных цистерн: главные балластные цистерны для погружения и всплытия и балансировочные цистерны для регулировки положения подводной лодки (ее «дифферента») как на поверхности, так и под водой.
Балластные цистерны также необходимы для обеспечения устойчивости и работы глубоководных морских нефтяных платформ и плавучих ветряных турбин. Балласт обеспечивает «гидродинамическую устойчивость, перемещая центр масс как можно ниже, помещая [его] под [наполненный воздухом] бак плавучести."
Большинство лодок с бортовым двигателем , предназначенных для вейкбордов, имеют несколько встроенных балластных цистерн, которые заполняются балластными насосами, управляемыми с руля с помощью кулисных переключателей. Обычно конфигурация основана на трех баках Система с баком в центре лодки и еще двумя в задней части лодки по обе стороны от моторного отсека.Точно так же, как на больших судах, при добавлении водяного балласта к меньшим вейкбордингу, корпус имеет более низкий центр тяжести и увеличивается осадка лодки. Большинство заводских балластных систем вейкборд-лодок можно модернизировать, добавив балластные мешки с мягкой структурой.
Диаграмма, показывающая загрязнение воды в морях от сбросов неочищенных балластных вод Балластные воды, поступающие в танк от одного b вода и сброс в другой водоем могут привести к появлению инвазивных видов водных организмов. Забор воды из балластных танков стал причиной интродукции видов, наносящих экологический и экономический ущерб. Например, мидии зебры в Великих озерах Канады и США.
Неместные макробеспозвоночные могут попасть в балластную цистерну. Это может вызвать проблемы с экологической и экономической точки зрения. Макробеспозвоночных транспортируют трансокеанские и прибрежные суда, прибывающие в порты по всему миру. Исследователи из Швейцарии отобрали образцы 67 балластных цистерн с 62 различных судов, курсирующих по географическим маршрутам, и проверили их на предмет обмена в середине океана или продолжительности плавания, которые имели высокую вероятность перемещения макробеспозвоночных в другую часть мира. Была проведена оценка между наличием макробеспозвоночных и количеством отложений в балластных цистернах. Они обнаружили присутствие высокоинвазивного европейского зеленого краба, грязевого краба, обыкновенного барвинка, моллюска с мягким панцирем и синей мидии в балластных цистернах отобранных судов. Хотя плотность макробеспозвоночных была низкой, вторжение неместных макробеспозвоночных может вызывать беспокойство во время их брачного сезона. Худшее, что может случиться, - это если самка макробеспозвоночного несет миллионы яиц на одно животное.
Миграция живых животных и расселение организмов, прикрепленных к частицам, может привести к неравномерному распределению биоты в разных местах Мир. Когда мелкие организмы выходят из балластной цистерны, чужеродный организм или животное могут нарушить баланс местной среды обитания и потенциально нанести ущерб существующей жизни животных. Рабочие судна проверяют балластный резервуар на наличие живых организмов ≥50 мкм в отдельных участках дренажа, он также показывает уровень осадочных пород различных пород или грунта в резервуаре. На протяжении всего сбора образцов концентрации организмов и морской флоры и фауны варьировались в результате на участках дренажа, модели также различались по уровню стратификации в других испытаниях. Лучшая стратегия отбора проб для стратифицированных цистерн - это сбор различных интегрированных по времени проб, равномерно распределенных по каждой разгрузке.
Все трансокеанские суда, заходящие в Великие озера, должны управлять балластной водой и балластными цистернами. остатки с балластной водой для очистки и замены на промывку танков. Управление и процедуры эффективно снижают плотность и богатство биоты в балластных водах и, таким образом, снижают риск переноса организмов из других частей мира в неместные районы. Хотя большинство судов занимается управлением балластной водой, не все могут очистить цистерны. В аварийной ситуации, когда экипаж может очистить остаточные организмы, они используют рассол хлорида натрия (соль) для обработки балластных цистерн. Суда, прибывающие в Великие озера и порты Северного моря, подвергались воздействию высоких концентраций хлорида натрия до тех пор, пока уровень смертности не достигал 100%. Результаты показывают, что воздействие 115% рассола является чрезвычайно эффективным лечением, приводящим к 99,9 смертности живых организмов в балластных танках независимо от типа организма. Среднее значение 0%. Ожидается, что около 0,00–5,33 организмов выживут после обработки хлоридом натрия. Конвенция об управлении балластными водами, принятая Международной морской организацией (ИМО) 13 февраля 2004 года, направлена на предотвращение распространения вредных водных организмов из одного региона в другой путем установления стандартов и процедур для управления водяным балластом судов и контроля за ним. и отложения. Это вступит в силу во всем мире 8 сентября 2017 года. В соответствии с Конвенцией все суда, находящиеся в международном сообщении, должны управлять своими балластными водами и отложениями в соответствии с определенными стандартами в соответствии с планом управления балластными водами для конкретных судов. Все суда также должны иметь журнал учета балластных вод и международный сертификат управления балластными водами. Стандарты управления водяным балластом будут вводиться поэтапно в течение определенного периода времени. В качестве промежуточного решения суда должны заменять балластную воду посреди океана. Однако в конечном итоге на большинстве судов потребуется установка бортовой системы очистки балластных вод. Был разработан ряд руководящих принципов, призванных помочь в реализации Конвенции. Конвенция потребует, чтобы все суда выполняли План управления водяным балластом и осадками. Все суда должны иметь Журнал регистрации балластных вод и выполнять процедуры управления водяным балластом в соответствии с установленным стандартом. Существующие суда должны будут сделать то же самое, но после периода поэтапного внедрения.
Одной из наиболее распространенных проблем при строительстве и обслуживании судов является коррозия, которая возникает в двухкорпусных балластных цистернах. торговые суда. Биоразложение имеет место в покрытиях балластных танков в морской среде. Балластные цистерны могут нести не только балластную воду, но и другие бактерии или организмы. Некоторые бактерии, собранные из других частей света, могут повредить балластный танк. Бактерии из порта отправления судна или из посещенных регионов могут разрушить покрытия балластных цистерн. Сообщество естественных бактерий может взаимодействовать с естественными биопленками с покрытием. Исследователи показали, что биологическая активность действительно значительно влияет на свойства покрытия.
В балластных цистернах были обнаружены микротрещины и небольшие отверстия. Кислые бактерии создавали отверстия длиной 0,2–0,9 мкм и шириной 4–9 мкм. В естественном сообществе образовались трещины глубиной 2–8 мкм и длиной 1 мкм. Покрытия, пораженные бактериями, снизили коррозионную стойкость, согласно оценке с помощью спектроскопии электрохимического импеданса (EIS).
Со временем естественное бактериальное сообщество вызывает потерю коррозионной стойкости покрытия, которая снижается после 40 дней воздействия, что приводит к образованию пузырей на поверхности. поверхность балластной цистерны. Бактерии могут быть связаны с определенными рисунками биопленки, влияющими на различные типы атак покрытия.
