ship structureLa cale a été vidée
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 change la répartition du poids; il ne tient pas simplement un navire vers le bas
Le vent agit haut dans les voiles et les mâts crée un moment de talonnage. Le ballast fixé près de la quille abaisse le centre commun de gravité, G, de coque, de plate-forme, de cargaison, de personnes et de ballast. Dans un équilibre vertical entre l'eau calme et l'eau calme, le poids total agit vers le bas et la flottabilité égale agit vers le haut le long de la même ligne verticale, de sorte que les forces ne créent aucun moment de retournement.
Au fur et à mesure que le navire se hisse, la forme de l'eau déplacée change et le centre de flottabilité, B, se déplace vers le côté immergé. La séparation des lignes de poids et de flottabilité crée le bras de redressement GZ; le déplacement multiplié par GZ donne le moment de redressement. Un centre de gravité bas améliore généralement la récupération par une partie de la plage de talons, mais la sécurité réelle nécessite toute la courbe GZ, la forme de la coque et l'état de chargement – pas un slogan sur G et B.
Ballast a également géré l'immersion de la traction, de la garniture et de la direction
Un navire marchand déchargé flottait plus haut, présentait proportionnellement plus de vent, et pouvait laisser trop peu de gouvernail ou de coque latérale dans l'eau. Ballast a restauré un projet exploitable. Poids de déplacement avant ou arrière ajustés par garniture de sorte que ni l'extrémité n'a été trop élevée. La distribution inégale des panneaux de bâbord a produit une liste statique, distincte du talon transitoire causé par le vent ou les vagues.
Le fret appartenait au même calcul. Des marchandises denses à faible niveau dans la cale ont aidé à abaisser le centre commun de gravité; le chargement sur pont a soulevé. Le déchargement pourrait donc transformer un bateau satisfaisant en un bateau qui a besoin de ballast. L'entraînement en architecture navale traite les ajouts, les retraits et les déplacements de poids comme des calculs connexes affectant le tirant d'eau, la taille métacentrique et la courbe de bras de redressement. Les Tonnes seules sont insuffisantes sans leur emplacement.
Une simple relation poids-poste fait le point: déplacer un élément arrière déplace le centre de gravité commun du bateau en proportion de la distance poids-temps de cet élément, divisé par déplacement total. L'arrimage réel contrôle également la charge structurelle, la géométrie de la cale et les surfaces libres. Les dix tonnes qui se trouvent à côté de la quille, sur le pont, à l'avant ou hors centre produisent donc des résultats très différents.
La pierre, le sable, la brique et le fer compact ont entraîné différents coûts
Le ballast solide comprenait des pierres, du sable, du gravier, de la brique et de la ferraille disponibles localement. Il a dû être posé bas, étendu et retenu de sorte qu'il n'a pas abrasé la coque, bloquer le drainage de l'assèchement ou rouler dans une voie maritime. Stone était bon marché mais volumineux. Le fer Denser utilisait moins de cales pour la même masse et conservait la salle de chargement, bien qu'il avait plus de valeur d'achat.
USS Alligator offre un exemple documenté. Selon le compte de la NOAA, le navire de guerre de 1821 transportait environ seize tonnes de blocs de fer lourds appelés kentledge au lieu de la pierre commune sur de nombreux navires contemporains. Ce chiffre appartient à cette coque, à cette plate-forme, à cet armement et à ce service. Ce n'est pas une allocation standard pour chaque navire de même longueur; le transférer sans calcul de poids et de stabilité pourrait produire le mauvais projet ou comportement.
Trop, trop raide ou trop mouvant de ballast pourrait rester dangereux
L'excès de ballast a augmenté le tirant d'eau et la surface mouillée, réduit la charge utile et pourrait empêcher le passage sur un banc. Un navire à très haute stabilité initiale, décrit comme raide, s'est cassé à travers un court et violent rouleau qui chargeait des mâts, des gréements, des cargaisons et des personnes. Un navire tendre, dont la stabilité initiale était trop faible, s'est incliné plus loin et est revenu lentement. L'objectif était d'obtenir une plage de stabilité acceptable en changeant les charges de voyage, et non le poids le plus élevé possible ou GM.
Des pierres, des canons, des barils ou des cargaisons non sécurisés qui glissent vers le bas ont déplacé le centre de gravité commun et approfondi le talon. Un espace liquide partiellement rempli a créé un effet de surface libre connexe, car le liquide courait du côté inférieur, réduisant ainsi la stabilité initiale efficace. La réduction de la voile, la sécurisation de chaque article lourd, le maintien des voies d'assèchement et l'entretien des pompes étaient donc indissociables du ballastage. Le transport de ballast n'a jamais garanti l'immunité contre le chavirement.
Les pierres de ballast suggèrent des itinéraires mais ne prouvent rarement l'origine d'un navire seul
Après la détérioration ou le sauvetage d'une coque en bois, le monticule de ballast peut dominer le site de l'épave. Une épave du XIXe siècle dans le parc national Biscayne conserve le ballast de basalte, mais les enquêteurs laissent explicitement son origine inconnue. Le ballast a été chargé et déchargé à mesure que les conditions de cargaison changeaient et se transféraient entre les navires. Une roche étrangère peut enregistrer plusieurs jambes de voyage.
La pétrologie et la géochimie peuvent encore proposer des régions sources, tandis que la taille des monticules aide à délimiter un site, mais l'inférence nécessite des fixations de coque, du bois, du fret, des armes, des comptes portuaires et des dossiers d'épaves. Le ballast solide transporte également le sol et les organismes; les recherches de la NOAA l'identifient comme un seul moyen d'introduction des plantes du XVIIe au début du XXe siècle. Les réservoirs d'eau intégrés se sont répandus du milieu du XIXe siècle pour sauver le travail de ballast solide, créant ainsi le problème écologique du transport de ballast-eau.
Questions
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Qu'est-ce que les voiliers utilisaient comme ballast?
Les matériaux communs comprenaient la pierre, le sable, le gravier, la brique et le fer. Le chargement dense a également eu des répercussions sur le même calcul du poids et de la stabilité; les choix ont varié selon le navire, le voyage et le port.
Un plus grand ballast a-t-il toujours rendu un navire plus sûr?
- Non, c'est pas vrai. L'excès de poids a augmenté le tirant d'eau et pourrait causer un roulement violent et rigide, tandis que le ballast élevé, décroché ou en mouvement pourrait réduire directement la sécurité.
Pourquoi le ballast a-t-il été maintenu à un niveau bas et sécurisé?
Faible poids réduit le centre de gravité commun. La retenue l'arrêta de glisser sur le bas côté dans un rouleau, ce qui déplacerait ce centre et aggraverait le talon.
Les pierres de ballast peuvent-elles identifier d'où vient une épave?
Rarement par eux-mêmes. Le ballast est déplacé entre les ports et les navires, de sorte que les résultats géologiques doivent être combinés avec la coque, la cargaison, les artefacts et les preuves documentaires.
Sources
Continuer les recherches
- Hydrostatique et structures des naviresMIT OpenCourseWare
- EN342: Hydrostatique et stabilité des naviresUnited States Naval Academy
- Navire de voile en bois du 19e siècleU.S. National Park Service
- Alligator USSNOAA Florida Keys National Marine Sanctuary
- La navigation comme voie principale de transmission des espèces non indigènesNOAA Central Library
- Transport et conception des naviresUniversity of Hawaiʻi at Mānoa
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