Segelballast - Sailing ballast

Ballast wird in Schiffen verwendet, um ein Moment bereitzustellen , um den seitlichen Kräften auf den Rumpf zu widerstehen. Boote mit ungenügender Ballastierung neigen bei starkem Wind dazu, zu stark zu kippen oder zu krängen. Eine zu starke Krängung kann zum Kentern des Gefäßes führen . Wenn ein Segelschiff ohne Ladung fahren muss, wird Ballast von geringem oder keinem Wert geladen, um das Schiff aufrecht zu halten. Dieser Ballast wird dann bei der Beladung teilweise oder vollständig verworfen.

Verwendet

Eine der Funktionen des Kiels einer Yacht besteht darin, Ballast bereitzustellen.

Ballast nimmt viele Formen an. Die einfachste Form von Ballast, der bei kleinen Daysailern verwendet wird, ist der sogenannte "Live Ballast", oder das Gewicht der Besatzung. Durch das Sitzen auf der Luvseite des Rumpfes muss das Krängungsmoment das Gewicht der Besatzung heben. Auf fortgeschritteneren Rennboote, genannt ein Kabelbaum ein Trapez die Besatzung hängen vollständig über die Seite des Rumpfes ohne herauszufallen , damit verwendet wird; Dies bietet aufgrund der größeren Hebelwirkung des Besatzungsgewichts viel größere Aufrichtmomente , kann jedoch gefährlich sein, wenn der Wind plötzlich nachlässt, da der plötzliche Verlust des Krängungsmoments die Besatzung ins Wasser stürzen kann. Bei größeren modernen Schiffen besteht der Kiel aus oder gefüllt mit einem Material hoher Dichte wie Beton , Eisen oder Blei . Durch möglichst niedriges Gewicht (oft in einer großen Wölbung unten am Kiel) kann das maximale Aufrichtmoment aus der gegebenen Masse herausgeholt werden. Traditionelle Formen von Ballast, der im Rumpf getragen wurde, waren Steine ​​oder Sand.

Vorschaltgerät mit hoher Dichte

Die Verwendung von Ballast mit hoher Dichte hat Nachteile. Der erste ist die erhöhte Masse des Bootes; Ein schwereres Boot liegt tiefer im Wasser, erhöht den Widerstand, wenn es sich bewegt, und reagiert im Allgemeinen weniger auf das Steuern. Ein schwereres Boot ist auch schwieriger auf einen Anhänger zu setzen und hinter einem Auto zu ziehen. Zweitens, da der Ballast so niedrig wie möglich sein muss, wird er oft in ein Schwert oder einen einziehbaren Kiel gelegt, was eine schwere Kurbel erfordert, um die massive Folie anzuheben . Die einfachste Lösung besteht darin, einen festen Ballastkiel zu verwenden, aber das macht das Boot fast nicht in der Lage, in sehr flachem Wasser zu segeln, und es ist schwieriger, außerhalb des Wassers zu fahren. Obwohl es von den meisten Rennregeln verboten ist, verwenden einige moderne Boote eine Ballastkugel auf einem langen, dünnen Kiel, die von einer Seite zur anderen kippen kann, um einen kippenden Kiel zu erzeugen . Dadurch kann der Ballast auf der Luvseite platziert werden, was bei einem geringeren Krängungswinkel ein weitaus größeres Aufrichtmoment bietet. Durch das Kippen des Kiels wird jedoch der Auftrieb stark reduziert, so dass Kippkiele normalerweise mit einem einziehbaren Schwert oder Schwert kombiniert werden, das beim Kippen des Kiels ausgefahren und (um den Widerstand zu reduzieren) zurückgezogen wird der Kiel zurück in die Vertikale. Einige Kippkiele sind so konstruiert, dass sie, wenn sie nach beiden Seiten vollständig ausgefahren sind, einen Anstellwinkel von etwa 5° haben, wodurch der Tragflügeleffekt des Blattes das Boot anheben und die benetzte Oberfläche reduzieren kann, um die Bootsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Wasserballast

Tugboat Boss entlädt Ballastwasser vor der Abfahrt

Ein üblicher Ballasttyp für kleine Boote, der viele der Probleme von Ballast mit hoher Dichte vermeidet, ist Wasserballast. Obwohl es nicht intuitiv erscheint, dass das Platzieren von Wasser im Rumpf (das schließlich fast die gleiche Dichte wie das Wasser außerhalb des Rumpfes hat – Süß- oder Salzwasser) würde die Stabilität erhöhen, indem Wasserballast unterhalb des vertikalen Schwerpunkts hinzugefügt wird erhöht die Stabilität. Der Wasserballast muss nicht über die Wasserlinie gehoben werden, um die Stabilität zu beeinträchtigen, da jedes Material mit einer größeren Schüttdichte als Luft Auswirkungen auf den Schwerpunkt hat. Es ist das Verhältnis zwischen Schwerpunkt und Auftriebszentrum, das das Aufrichtmoment bestimmt.

Der Vorteil von Wasserballast ist, dass die Tanks entleert werden können, wodurch der Tiefgang bzw ) nachdem das Boot zu Wasser gelassen oder die Ladung entladen wurde. Pumpen können auch verwendet werden, um den leeseitigen Ballasttank zu entleeren und den luvseitigen Tank zu füllen , wenn das Boot wendet, und die Ballastmenge kann variiert werden, um das Boot im optimalen Krängungswinkel zu halten. Auf leeren Frachtschiffen wird Wasser in Ballasttanks gegeben , um das Eintauchen der Propeller zu erhöhen, die Steuerung zu verbessern und Trimmung und Tiefgang zu kontrollieren.

Ein Nachteil von Wasserballast ist, dass Wasser nicht sehr dicht ist und daher die benötigten Tanks mehr Platz beanspruchen als andere Formen von Ballast. Einige Hersteller bieten flexible Ballastsäcke an, die auf beiden Seiten außen am Rumpf angebracht werden, und Pumpen, die die Geschwindigkeit des Bootes durch das Wasser zur Energiegewinnung nutzen. Während der Fahrt kann die Pumpe zum Befüllen der Luvseite verwendet werden, während die Leeseite entleert werden kann. Dieses System ist zwar nicht sehr attraktiv, ermöglicht jedoch ohne Modifikationen am Rumpf erhebliche Aufrichtkräfte.

Ein häufig bei Booten mit Wasserballast verwendeter Trick besteht darin, Backbord- und Steuerbordtanks mit einem Ventilrohr zu verbinden. Beim Vorbereiten der Wende wird das Ventil geöffnet, das Wasser im höher gelegenen Luvtank kann nach Lee abfließen und die Schot wird abgelassen, damit das Boot nicht zu stark krängt. Nachdem so viel Wasser wie möglich auf die Leeseite übertragen wurde, wird das Boot gebracht und das Segel eingeholt, wodurch der frisch gefüllte Luvtank angehoben wird. Mit einer einfachen Handpumpe kann dann das Restwasser vom Lee in den Luvtank gefördert werden.

Umweltauswirkungen und Vorschriften

Diagramm zur Wasserbelastung der Meere durch unbehandelte Ballastwassereinleitungen

Kreuzfahrtschiffe, große Tanker und Massengutfrachter verbrauchen eine enorme Menge an Ballastwasser, das in den Küstengewässern einer Region oft nach dem Einleiten von Abwasser oder dem Entladen von Schiffen aufgenommen und im nächsten Anlaufhafen gelöscht wird, wo immer mehr Ladung geladen ist. Die Ballastwasserableitung enthält typischerweise eine Vielzahl biologischer Materialien, einschließlich Pflanzen , Tiere , Viren und andere Mikroorganismen . Zu diesen Materialien gehören oft nicht einheimische, lästige, exotische Arten, die in aquatischen Ökosystemen weitreichende ökologische und wirtschaftliche Schäden verursachen können. Es wird angenommen, dass Ballastwassereinleitungen die Hauptquelle für invasive Arten in US-Meeresgewässern sind und somit Risiken für die öffentliche Gesundheit und die Umwelt sowie erhebliche wirtschaftliche Kosten für Branchen wie Wasser- und Stromversorgungsunternehmen, kommerzielle und Freizeitfischerei, Landwirtschaft und Tourismus darstellen . Eine kürzlich durchgeführte Studie legt nahe, dass sich die Arteninvasion über ein globales Schifffahrtsnetz mit durchschnittlich zwei Zwischenstopps zu jedem Hafen der Welt ausbreiten kann, wenn keine Maßnahmen zum Ballastwassermanagement ergriffen werden.

Unterdessen deuten Studien darauf hin, dass die wirtschaftlichen Kosten allein durch die Einführung von Schadmollusken ( Zebramuscheln , Asiatische Muscheln und andere) in die aquatischen Ökosysteme der USA mehr als 6 Milliarden US-Dollar pro Jahr betragen.

Im Falle eines Massengutfrachters gibt es einen weiteren Umwelteffekt von Ballastwasser. Nach dem Entladen der Nutzlast kann ein Massengutfrachter nicht einfach zum Ausgangspunkt zurückkehren, sondern muss Ballast laden, um den Propeller unter die Wasseroberfläche zu bringen. Das Gewicht des Ballasts erhöht den Treibstoffverbrauch im Vergleich zu einer hypothetischen Situation, dass das Schiff keinen Ballast benötigt.

Eine Studie des National Research Council (Vereinigte Staaten) vom Juni 2011 lieferte Hinweise zum Prozess der Festlegung regulatorischer Grenzwerte. Die Studie ergab, dass die Bestimmung der genauen Anzahl von Organismen, die voraussichtlich eine neue Population hervorbringen werden, komplex ist. Es schlug einen ersten Schritt vor, einen Benchmark für die Konzentrationen von Organismen in Ballastwasser unterhalb des aktuellen Niveaus festzulegen und dann Modelle zu verwenden, um experimentelle und feldbasierte Daten zu analysieren, um zukünftige Entscheidungen über Ballastwassereinleitungsstandards zu unterstützen.

Um die Ausbreitung invasiver Arten in US-Wasserstraßen zu minimieren, regulieren die Environmental Protection Agency und die US Coast Guard die Konzentration von lebenden Organismen, die in das Ballastwasser von Schiffen eingeleitet werden.

Siehe auch

Verweise

Dieser Artikel enthält Text aus einem gemeinfreien Bericht des Congressional Research Service : Copeland, Claudia. "Verschmutzung von Kreuzfahrtschiffen: Hintergrund, Gesetze und Vorschriften und Schlüsselfragen" (Bestellcode RL32450). Congressional Research Service (Aktualisiert am 6. Februar 2008).

Externe Links