ship structureDer Laderaum wurde geleert
Mast
Masts and rigging transfer sail loads into the hull.
Deck
Deck beams help the hull resist transverse deformation.
Keel
The main longitudinal member forms the structural baseline of many wooden sailing ships.
Ballast verändert die Gewichtsverteilung; er hält ein Schiff nicht einfach fest
Wind, der hoch in Segeln und Masten wirkt, erzeugt einen Krängungsmoment. Ballast in der Nähe des Kiels befestigt senkt den gemeinsamen Schwerpunkt, G, von Rumpf, Rig, Fracht, Menschen und Ballast. Im aufrechten Gleichgewicht von Ruhe und Wasser wirkt das Gesamtgewicht nach unten und der gleiche Auftrieb nach oben entlang der gleichen vertikalen Linie, so dass die Kräfte kein Drehmoment erzeugen.
Während das Schiff abstürzt, ändert sich die Form des verdrängten Wassers und das Zentrum des Auftriebs, B, verschiebt sich zur eingetauchten Seite. Die Trennung der Gewichts- und Auftriebslinien erzeugt den aufrichtenden Arm GZ; die Verschiebung multipliziert mit GZ ergibt ein aufrichtendes Moment. Ein niedriger Schwerpunkt verbessert normalerweise die Erholung durch einen Teil des Fersenbereichs, aber echte Sicherheit erfordert die gesamte GZ-Kurve, die Rumpfform und den Ladezustand - nicht einen Slogan über G und B.
Ballast auch verwaltet Entwurf, trimmen und Lenkung Immersion
Ein unbeladenes Handelsschiff trieb höher, präsentierte proportional mehr Windage, und konnte zu wenig Ruder oder Seitenrumpf im Wasser lassen. Ballast stellte einen praktikablen Entwurf wieder her. Bewegende Gewicht nach vorne oder achtern eingestellt trimmen so weder Ende ritt übermäßig hoch. Ungleiche Port-Starboard-Verteilung erzeugte eine statische Liste, die sich von vorübergehenden Fersen unterscheidet, die durch Wind oder Wellen verursacht werden.
Die Ladung gehörte in die gleiche Berechnung. Dichte Güter niedrig im Laderaum halfen, den gemeinsamen Schwerpunkt zu senken; Decksladung hob es an. Das Entladen könnte daher ein zufriedenstellendes Schiff in ein Schiff verwandeln, das Ballast benötigt. Marine-Architektur-Training behandelt Zusätze, Entfernungen und Gewichtsverschiebungen als verwandte Berechnungen, die sich auf Entwurf, Trimm, metazentrische Höhe und die rechtwinklige Armkurve auswirken. Tonnen allein sind ohne ihre Standorte unzureichend.
Eine einfache Gewichtsverschiebungsbeziehung macht den Punkt: Ein Gegenstand achtern zu bewegen, bewegt den gemeinsamen Schwerpunkt des Schiffes im Verhältnis zum Gewicht dieses Gegenstands mal Entfernung, geteilt durch die Gesamtverschiebung. Reale Staus überprüft auch strukturelle Belastung, Haltegeometrie und freie Oberflächen. Die gleichen zehn Tonnen neben dem Kiel, an Deck, am Bug oder außermittig ergeben daher sehr unterschiedliche Ergebnisse.
Stein, Sand, Ziegel und kompaktes Eisen verursachten unterschiedliche Kosten
Fester Ballast umfasste lokal verfügbare Steine, Sand, Kies, Ziegel und Eisenschrott. Es musste niedrig gelegt, ausgebreitet und zurückgehalten werden, damit es den Rumpf nicht abreibt, die Lenzableitung blockiert oder in einem Seeweg rollt. Stone war billig, aber voluminös. Dichter Eisen verwendet weniger halten für die gleiche Masse und konserviert Frachtraum, obwohl es mehr Kaufwert hatte.
USS Alligator bietet ein dokumentiertes Beispiel. Das Wrack-Konto der NOAA besagt, dass das Kriegsschiff von 1821 etwa sechzehn Tonnen schwerer Eisenblöcke trug, die als Kentledge bezeichnet wurden, anstatt den Stein, der auf vielen zeitgenössischen Schiffen üblich war. Diese Figur gehört zu diesem Rumpf, Rig, Rüstung und Service. Es ist keine Standardzulage für jedes Schiff ähnlicher Länge; Die Übertragung ohne Gewichts- und Stabilitätsberechnung könnte den falschen Entwurf oder das falsche Verhalten ergeben.
Zu viel, zu steifer oder sich verschiebender Ballast könnte gefährlich bleiben
Überschüssiger Ballast erhöhte Zugluft und benetzte Oberfläche, reduzierte Nutzlast und könnte den Durchgang über eine Schwalle verhindern. Ein Schiff mit sehr hoher anfänglicher Stabilität, beschrieben als steif, schnappte zurück durch eine kurze, heftige Rolle, die Masten, Rigging, Fracht und Menschen beladen. Ein zartes Gefäß mit zu geringer Anfangsstabilität ging weiter und kehrte langsam zurück. Ziel war ein akzeptabler Stabilitätsbereich durch wechselnde Reiselasten, nicht das größtmögliche Gewicht oder GM.
Ungesicherte Steine, Kanonen, Fässer oder Ladung, die auf die niedrige Seite gleiten, verlagerten den gemeinsamen Schwerpunkt und vertieften die Ferse. Ein teilweise gefüllter Flüssigkeitsraum erzeugte einen damit verbundenen Freiflächeneffekt, da die Flüssigkeit auf die niedrige Seite lief und die effektive Anfangsstabilität reduzierte. Die Reduzierung des Segels, die Sicherung jedes schweren Gegenstands, die Freihaltung der Lenzwege und die Wartung der Pumpen waren daher untrennbar mit dem Ballastieren verbunden. Ballast zu tragen garantierte nie die Immunität vor dem Kentern.
Ballaststeine deuten Routen an, beweisen aber selten den Ursprung eines Schiffes allein
Nachdem ein Holzrumpf zerfällt oder geborgen wurde, kann sein Ballasthügel die Wrackstelle dominieren. Ein Wrack aus dem 19. Jahrhundert im Biscayne-Nationalpark behält Basaltballast, doch die Ermittler lassen seinen Ursprung explizit unbekannt. Ballast wurde geladen und entladen, als sich die Frachtbedingungen änderten und zwischen Schiffen übertragen wurden. Ein fremder Felsen kann eine von mehreren Reisebeinen aufzeichnen.
Petrologie und Geochemie können immer noch Quellenregionen vorschlagen, während die Hügelgröße hilft, einen Standort zu begrenzen, aber die Schlussfolgerung braucht Rumpfbefestigungen, Holz, Fracht, Waffen, Hafenkonten und Wrackaufzeichnungen. Fester Ballast transportierte auch Boden und Organismen; die NOAA-Forschung identifiziert ihn als einen Weg für Pflanzeneinführungen vom siebzehnten bis zum frühen zwanzigsten Jahrhundert. Eingebaute Wassertanks breiteten sich ab Mitte des 19. Jahrhunderts aus, um Arbeit mit Festballast zu retten, was das spätere ökologische Problem des Ballastwassertransports verursachte.
Fragen
Erforschen Sie dieses Thema weiter
Was nutzten Segelschiffe als Ballast?
Zu den gängigen Materialien gehörten Stein, Sand, Kies, Ziegel und Eisen. Dichte Fracht, die niedrig verstaut wurde, beeinflusste auch die gleiche Gewichts- und Stabilitätsberechnung; die Auswahl variierte je nach Schiff, Reise und Hafen.
Hat mehr Ballast ein Schiff immer sicherer gemacht?
Nein. Übergewicht erhöht Zug und könnte heftiges steifes Rollen verursachen, während hoher, außermittiger oder beweglicher Ballast die Sicherheit direkt reduzieren könnte.
Warum wurde der Ballast niedrig gehalten und gesichert?
Ein geringes Gewicht reduzierte den gemeinsamen Schwerpunkt. Zurückhaltung stoppte es, in einer rolle zur niedrigen seite zu gleiten, was das zentrum verschieben und die ferse verschlechtern würde.
Können Ballaststeine erkennen, woher ein Wrack kam?
Selten allein. Ballast zwischen Häfen und Schiffen bewegt, so geologische Ergebnisse müssen mit Rumpf, Ladung, Artefakt und Dokumenten kombiniert werden.
Quellen
Setzen Sie die Forschung fort
- Schiffshydrostatik und -strukturenMIT OpenCourseWare
- EN342: Hydrostatik und Stabilität auf SchiffenUnited States Naval Academy
- 19. Jahrhundert HolzsegelschiffU.S. National Park Service
- USS AlligatorNOAA Florida Keys National Marine Sanctuary
- Schifffahrt als Hauptpfad der Übertragung von nicht-indigenen ArtenNOAA Central Library
- Transport und SchiffsdesignUniversity of Hawaiʻi at Mānoa
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