Ballasttank - Ballast tank
Ein Ballasttank ist ein Raum in einem Boot, Schiff oder einer anderen schwimmenden Struktur, der Wasser enthält und als Ballast verwendet wird , um einem Schiff Stabilität zu verleihen. Die Verwendung von Wasser in einem Tank ermöglicht eine einfachere Gewichtseinstellung als der Stein- oder Eisenballast, der in älteren Schiffen verwendet wird. Es macht es der Besatzung auch leicht, den Tiefgang eines Schiffes beim Einfahren in flacheres Wasser zu reduzieren , indem vorübergehend Ballast abgepumpt wird. Luftschiffe verwenden Ballasttanks für ähnliche Vorteile.
Geschichte
Das Grundkonzept des Ballasttanks lässt sich in vielen Wasserlebewesen wie dem Kugelfisch oder dem Argonauten-Oktopus erkennen , und das Konzept wurde von Menschen viele Male erfunden und neu erfunden, um einer Vielzahl von Zwecken zu dienen.
Das erste dokumentierte Beispiel für ein U-Boot, das einen Ballasttank verwendet, war in David Bushnells Turtle , dem ersten U-Boot, das jemals im Kampf eingesetzt wurde. Auch im Jahr 1849 ließ Abraham Lincoln , damals ein Anwalt aus Illinois, ein Ballast-Tank-System patentieren , das es Frachtschiffen ermöglichte , Untiefen in nordamerikanischen Flüssen zu überqueren .
Schiffe
Um Schiffen auf See eine ausreichende Stabilität zu verleihen, beschwert Ballast das Schiff und senkt seinen Schwerpunkt. Internationale Vereinbarungen im Rahmen des Übereinkommens zum Schutz des menschlichen Lebens auf See (SOLAS) verlangen, dass Frachtschiffe und Fahrgastschiffe so konstruiert sind, dass sie bestimmten Arten von Schäden standhalten. Die Kriterien spezifizieren die Trennung der Kammern innerhalb des Behälters und die Unterteilung dieser Kammern. Diese internationalen Abkommen stützen sich darauf, dass die Staaten, die das Abkommen unterzeichnet haben, die Vorschriften in ihren Gewässern umsetzen und auf Schiffe, die berechtigt sind, ihre Flagge zu führen. Der Ballast ist im Allgemeinen Meerwasser, das in Ballasttanks gepumpt wird. Je nach Schiffstyp können die Tanks Doppelbodentanks (die sich über die gesamte Schiffsbreite erstrecken), Flügeltanks (befindet sich im Außenbordbereich vom Kiel bis zum Deck) oder Trichtertanks (die den oberen Eckbereich zwischen Rumpf und Hauptdeck einnehmen) sein ). Diese Ballasttanks sind mit Pumpen verbunden, die Wasser ein- oder auspumpen. Besatzungen füllen diese Tanks, um das Schiff zu beschweren und seine Stabilität zu verbessern, wenn es keine Ladung trägt. Unter extremen Bedingungen kann eine Besatzung Ballastwasser in spezielle Laderäume pumpen, um bei schwerem Wetter zusätzliches Gewicht hinzuzufügen oder unter niedrigen Brücken zu fahren.
U-Boote
In Tauchbooten und U-Booten werden Ballasttanks verwendet, um den Auftrieb des Schiffes zu kontrollieren.
Einige Tauchboote, wie zum Beispiel Bathyscaphes , tauchen und tauchen nur dann wieder auf, indem sie ihren Auftrieb kontrollieren. Sie fluten Ballasttanks, um sie unterzutauchen und dann wieder aufzutauchen, entweder lassen sie wegwerfbare Ballastgewichte fallen oder verwenden gespeicherte Druckluft, um ihre Ballasttanks von Wasser zu blasen und wieder schwimmfähig zu werden.
U-Boote sind größer, ausgefeilter und verfügen über einen leistungsstarken Unterwasserantrieb. Sie müssen unter Wasser horizontale Distanzen zurücklegen, eine genaue Tiefenkontrolle erfordern, aber nicht so tief abtauchen oder auf der Station vertikal tauchen. Ihr Hauptmittel zur Tiefenkontrolle sind daher ihre Tauchflugzeuge (Wasserflugzeuge in Großbritannien) in Kombination mit der Vorwärtsbewegung. An der Oberfläche werden die Ballasttanks entleert, um einen positiven Auftrieb zu erzielen. Beim Tauchen werden die Tanks teilweise geflutet, um einen neutralen Auftrieb zu erreichen. Die Flugzeuge werden dann gemeinsam justiert, um den Rumpf noch waagerecht nach unten zu treiben. Für einen steileren Tauch können die Heckebene umgekehrt und verwendet werden , um die Tonhöhe des Rumpf nach unten.
Die Besatzung taucht das Schiff unter Wasser, indem sie Entlüftungsöffnungen oben in den Ballasttanks und Ventile unten öffnet. Dadurch kann Wasser in den Tank fließen, wenn Luft durch die oberen Belüftungsöffnungen entweicht. Wenn Luft aus dem Tank entweicht, nimmt der Auftrieb des Schiffes ab und es sinkt. Damit das U-Boot auftaucht, schließt die Besatzung die Entlüftungsöffnungen oben in den Ballasttanks und lässt Druckluft in die Tanks ab. Die Hochdrucklufttasche drückt das Wasser durch die Bodenventile heraus und erhöht den Auftrieb des Schiffes, wodurch es aufsteigt. Ein U-Boot kann mehrere Arten von Ballasttanks haben: Hauptballasttanks zum Tauchen und Auftauchen und Trimmtanks zum Anpassen der Lage des U-Boots (seiner „Trimmung“) sowohl an der Oberfläche als auch unter Wasser.
Schwimmende Strukturen
Ballasttanks sind auch ein wesentlicher Bestandteil der Stabilität und des Betriebs von Tiefsee- Offshore-Ölplattformen und schwimmenden Windturbinen . Der Ballast erleichtert „ hydrodynamische Stabilität, indem er den Schwerpunkt so tief wie möglich verlagert und ihn unter den [luftgefüllten] Auftriebstank legt “.
Wakeboard-Boote
Die meisten Wakeboard- spezifischen Boote mit Innenbordmotor haben mehrere integrierte Ballasttanks, die mit Ballastpumpen gefüllt sind, die vom Ruder mit Wippschaltern gesteuert werden. Typischerweise basiert die Konfiguration auf einem Drei-Tank-System mit einem Tank in der Mitte des Bootes und zwei weiteren im Heck des Bootes auf beiden Seiten des Motorraums. Genau wie bei größeren Schiffen beim Hinzufügen von Wasserballast zu kleineren Wakeboard-Booten hat der Rumpf einen niedrigeren Schwerpunkt und erhöht den Tiefgang des Bootes. Die meisten Ballastsysteme von Wakeboard-Booten können mit größeren Kapazitäten aufgerüstet werden, indem weich strukturierte Ballastsäcke hinzugefügt werden.
Umweltsorgen
Ballastwasser, das aus einem Gewässer in einen Tank aufgenommen und in ein anderes Gewässer eingeleitet wird, kann invasive Arten von Wasserlebewesen einführen . Die Aufnahme von Wasser aus Ballasttanks ist verantwortlich für die Einschleppung von Arten, die Umwelt- und Wirtschaftsschäden verursachen, wie zum Beispiel Zebramuscheln in den Großen Seen Kanadas und der Vereinigten Staaten.
Nicht heimische Makroinvertebraten können ihren Weg in einen Ballasttank finden. Dies kann ökologisch und ökonomisch zu Problemen führen. Makro-Wirbellose werden von Übersee- und Küstenschiffen transportiert, die in Häfen auf der ganzen Welt ankommen. Forscher aus der Schweiz beprobten 67 Ballasttanks von 62 verschiedenen Schiffen, die entlang geografischer Pfade operierten, und testeten den Austausch in der Mitte des Ozeans oder die Reisedauer, bei denen eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Verlagerung von Makrowirbellosen in einen anderen Teil der Welt bestand. Es wurde eine Bewertung zwischen dem Verhältnis der Präsenz von Makroinvertebraten und der Sedimentmenge in Ballasttanks durchgeführt. Sie entdeckten in den Ballasttanks der beprobten Schiffe das Vorkommen einer hochinvasiven europäischen Grünen Krabbe, Schlammkrabbe, Immergrün, Weichmuschel und Miesmuschel. Obwohl die Dichten von Makro-Invertebraten gering waren, kann die Invasion nicht einheimischer Makro-Invertebraten während ihrer Paarungszeit besorgniserregend sein. Das Schlimmste, was passieren kann, ist, wenn ein weibliches Makro-Invertebraten Millionen von Eiern pro Tier trägt.
Die Migration lebender Tiere und die Ansiedlung von Partikeln können zu einer ungleichmäßigen Verteilung von Biota an verschiedenen Orten der Welt führen. Wenn kleine Organismen aus einem Ballasttank entweichen, kann der fremde Organismus oder das fremde Tier das Gleichgewicht des lokalen Lebensraums stören und möglicherweise das vorhandene Tierleben schädigen. Schiffsarbeiter überprüfen den Ballasttank auf lebende Organismen ≥50 μm in diskreten Segmenten des Abflusses, er stellt auch den Sedimentgehalt verschiedener Gesteine oder Böden im Tank dar. Während der gesamten Probensammlung variierten die Konzentrationen von Organismen und Meereslebewesen im Ergebnis in den Abflusssegmenten, und die Muster variierten auch in anderen Versuchen in der Schichtung. Die beste Probenahmestrategie für geschichtete Tanks besteht darin, verschiedene zeitintegrierte Proben in gleichmäßigen Abständen über jede Entladung zu sammeln.
Alle Transoceanic- Schiffe , die in die Großen Seen einfahren, müssen Ballastwasser und Ballasttankrückstände mit Ballastwasser behandeln, um es zu reinigen und für die Tankspülung auszutauschen. Management und Verfahren reduzieren effektiv die Dichte und den Reichtum von Biota in Ballastwässern und reduzieren so das Risiko, Organismen aus anderen Teilen der Welt in nicht heimische Gebiete zu transportieren. Obwohl die meisten Schiffe Ballastwassermanagement betreiben, sind nicht alle in der Lage, die Tanks zu leeren. Im Notfall, wenn die Besatzung Restorganismen entfernen kann, verwendet sie Kochsalzlösung zur Behandlung der Ballasttanks. Schiffe, die in den Großen Seen und in Nordseehäfen ankamen, wurden hohen Konzentrationen von Natriumchlorid ausgesetzt, bis die Sterblichkeitsrate von 100 % erreicht ist. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Exposition von 115% Sole eine äußerst wirksame Behandlung darstellt, die zu einer Sterblichkeitsrate von 99,9 lebenden Organismen in Ballasttanks unabhängig von der Art des Organismus führt. Es lag ein Median von 0 % vor. Es wird erwartet, dass etwa 0,00–5,33 der Organismen die Behandlung mit Natriumchlorid überleben. Das Ballastwasser-Management-Übereinkommen, das am 13. Februar 2004 von der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) verabschiedet wurde, zielt darauf ab, die Ausbreitung schädlicher Wasserorganismen von einer Region in eine andere zu verhindern, indem Standards und Verfahren für die Bewirtschaftung und Kontrolle des Ballastwassers von Schiffen festgelegt werden und Sedimente. Diese tritt am 8. September 2017 weltweit in Kraft. Gemäß der Konvention sind alle Schiffe im internationalen Verkehr gemäß einem schiffsspezifischen Ballastwassermanagementplan verpflichtet, ihr Ballastwasser und ihre Sedimente nach einem bestimmten Standard zu bewirtschaften. Alle Schiffe müssen außerdem ein Ballastwasser-Rekordbuch und ein internationales Ballastwasser-Management-Zertifikat mitführen. Die Standards für das Ballastwassermanagement werden im Laufe der Zeit schrittweise eingeführt. Als Zwischenlösung sollten Schiffe mitten im Ozean Ballastwasser austauschen. Die meisten Schiffe müssen jedoch irgendwann ein Ballastwasser-Aufbereitungssystem an Bord installieren. Zur Umsetzung des Übereinkommens wurden eine Reihe von Leitlinien entwickelt. Das Übereinkommen verlangt von allen Schiffen die Umsetzung eines Ballastwasser- und Sedimentmanagementplans. Alle Schiffe müssen ein Ballastwasser-Rekordbuch führen und müssen Ballastwasser-Managementverfahren nach einem bestimmten Standard durchführen. Bestehende Schiffe müssen dasselbe tun, jedoch nach einer Phase-in-Phase.
Eines der häufigsten Probleme beim Bau und der Wartung von Schiffen ist die Korrosion, die in den Doppelhüllen-Ballasttanks von Handelsschiffen auftritt. Der biologische Abbau findet in Ballasttankbeschichtungen in Meeresumgebungen statt . Ballasttanks können mehr als Ballastwasser transportieren und enthalten normalerweise andere Bakterien oder Organismen. Einige Bakterien aus anderen Teilen der Welt können den Ballasttank beschädigen. Bakterien aus dem Herkunftshafen eines Schiffes oder aus besuchten Regionen können Ballasttankbeschichtungen abbauen. Die natürliche Bakteriengemeinschaft kann mit der Beschichtung mit den natürlichen Biofilmen interagieren. Forscher haben gezeigt, dass die biologische Aktivität die Beschichtungseigenschaften tatsächlich erheblich beeinflusst.
In Ballasttanks wurden Mikrorisse und kleine Löcher gefunden. Saure Bakterien erzeugten Löcher mit einer Länge von 0,2–0,9 µm und einer Breite von 4–9 µm. Die natürliche Lebensgemeinschaft verursachte Risse von 2–8 µm Tiefe und 1 µm Länge. Die Korrosionsbeständigkeit der von Bakterien befallenen Beschichtungen nahm ab, wie durch elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) bewertet wurde.
Die natürliche Bakteriengemeinschaft führt im Laufe der Zeit zu einem Verlust der Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung, die nach 40 Tagen Exposition abnimmt, was zu Blasen an der Oberfläche des Ballasttanks führt. Bakterien können mit bestimmten Biofilmmustern in Verbindung gebracht werden, die verschiedene Arten von Beschichtungsangriffen beeinflussen.
Siehe auch
Verweise
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