バラストタンク

バラストタンクは、水を保持するボート、船舶、またはその他の浮体構造内のコンパートメントであり、船舶に安定性を提供するバラストとして使用されます。タンクで水を使用すると、古い船舶で使用されている石や鉄のバラストよりも簡単に重量を調整できます。また、一時的にバラストを汲み出すことにより、船員が浅瀬に入ったときの船の喫水を簡単に減らすことができます。飛行船は、同様の利点のためにバラストタンクを使用します。

歴史

バラストタンクの背後にある基本的な概念は、フグやアルゴノートタコなど、多くの形態の水生生物で見ることができます。この概念は、さまざまな目的のために人間によって何度も発明され、再発明されました。

バラストタンクを使用した潜水艦の最初の実証例は、戦闘で使用された最初の潜水艦であるDavid Bushnell's Turtleでした。また、1849年、当時イリノイ州の弁護士であったエイブラハムリンカーンは、バラストタンクシステムの特許を取得し、貨物船が北米の川の浅瀬を通過できるようにしました。

船

海上の船舶に適切な安定性を提供するために、バラストは船舶の重さを量り、その重心を下げます。生命の安全（SOLAS）条約に基づく国際協定は、貨物船と旅客船が特定の種類の損傷に耐えるように建造されることを要求しています。基準は、船舶内の区画の分離、およびそれらの区画の細分化を指定します。これらの国際協定は、海域内で規則を実施する協定に署名した州および旗を掲げる資格のある船舶に依存しています。バラストは一般に海水であり、バラストタンクに注入されます。船の種類に応じて、タンクは二重底（船の幅全体に広がる）、翼タンク（キールからデッキまでの船外領域に配置）、またはホッパータンク（船体とメインデッキの間の上部コーナーセクションを占める）になります。）。これらのバラストタンクは、水を出し入れするポンプに接続されています。乗組員はこれらのタンクを満たし、船に重量を追加し、貨物を運んでいないときの安定性を改善します。極端な状況では、乗組員はバラスト水を専用の貨物スペースにポンプで入れて、悪天候時に重量を追加したり、低い橋の下を通過したりすることがあります。

潜水艦

潜水艦と潜水艦では、バラストタンクを使用して船舶の浮力を制御します。

潜水艦などの一部の潜水艇は、その浮力を制御するだけで潜り、再浮上します。バラストタンクを水没させて水没させ、廃棄可能なバラストの重さを落とすか、貯蔵された圧縮空気を使用してバラストタンクを水から吹き飛ばし、再び浮力を得ます。

潜水艦はより大きく、より洗練されており、強力な水中推進力を備えています。彼らは水没した水平距離を移動し、深さを正確に制御する必要がありますが、それほど深く下降したり、ステーションで垂直に潜ったりする必要はありません。そのため、深度を制御する主な手段は、前進運動と組み合わせたダイビングプレーン（英国のハイドロプレーン）です。表面では、バラストタンクが空になり、正の浮力が与えられます。潜水時には、タンクは部分的に浸水して中立浮力を達成します。次に、水平になっている間に船体を下方に駆動するために、平面が一緒に調整されます。急降下の場合、船尾面を逆にして、船体を下に傾けるのに使用できます。

乗組員は、バラストタンクの上部にある通気口を開き、下部にあるバルブを開くことにより、船を沈めます。これにより、空気が上部の通気口から逃げる際に水がタンクに浸水します。タンクから空気が逃げると、船の浮力が低下し、沈みます。潜水艦が浮上するために、乗組員はバラストタンクの上部の通気口を閉じ、圧縮空気をタンクに放出します。高圧エアポケットは水を底部のバルブから押し出し、船の浮力を増加させて上昇させます。潜水艦にはいくつかのタイプのバラストタンクがあります。潜水と浮上のためのメインバラストタンク、および水面と水中の両方で潜水艦の姿勢（「トリム」）を調整するためのトリミングタンクです。

フローティング構造

バラストタンクは、深海の沖合石油プラットフォームと浮体式風力タービンの安定性と運用にも不可欠です。バラストは「重心を可能な限り低くして浮力タンクの下に配置することにより、流体力学的安定性」を促進します。

ウェイクボードボート

ほとんどのウェイクボード固有の船内エンジンボートには、ロッカースイッチで舵から制御されるバラストポンプで満たされた複数の統合バラストタンクがあります。通常、この構成は、タンクがボートの中央にあり、さらに2つがエンジンコンパートメントの両側のボートの後ろにある3タンクシステムに基づいています。小型ウェイクボードボートにウォーターバラストを追加するときの大型船と同様に、船体の重心は低くなり、船の喫水が増加します。ほとんどのウェイクボードボート工場バラストシステムは、ソフト構造のバラストバッグを追加することで、より大きな容量にアップグレードできます。

環境への懸念

ある水域からタンクに取り込まれ、別の水域に排出されたバラスト水は、水生生物の侵入種をもたらす可能性があります。バラストタンクから水を取り入れることは、環境的および経済的損害を引き起こす種の導入の原因となっています。たとえば、カナダと米国の五大湖のゼブラ貝。

非在来の大型無脊椎動物はバラストタンクへの道を見つけることができます。これは、生態学的および経済的に問題を引き起こす可能性があります。大型無脊椎動物は、世界中の港に到着する大洋横断および沿岸船によって輸送されます。スイスの研究者は、地理的経路に沿って運航している62の異なる船から67のバラストタンクをサンプリングし、世界のさまざまな場所に移動する大型無脊椎動物の可能性が高い中海交換または航海長をテストしました。評価は、大型無脊椎動物の存在とバラストタンク内の堆積物の量との関係の間で行われました。彼らは、サンプリングされた船のバラストタンクに、侵略性の高いヨーロッパのアオガニ、マッドカニ、ツルニチニチソウ、ハマグリ、ムラサキイガイの存在を発見しました。大型無脊椎動物の密度は低かったが、非固有の大型無脊椎動物の侵入は、交尾期の間に心配になる可能性がある。起こりうる最悪の事態は、メスの無脊椎動物が動物あたり何百万もの卵を運んでいる場合です。

生きている動物の移動と粒子付着生物の定着は、世界のさまざまな場所での生物相の不均一な分布につながる可能性があります。小さな生物がバラストタンクから脱出すると、外来生物または動物が地元の生息地のバランスを崩し、既存の動物の生命を損なう可能性があります。船舶労働者は、排水路の個別のセグメントで50μm以上の生物のバラストタンクをチェックします。また、タンク内のさまざまな岩または土壌の堆積物のレベルも表します。サンプル収集を通して、有機体と海洋生物の濃度は排水セグメントで変化し、他の試験ではパターンも層別化レベルで変化しました。成層戦車の最良のサンプリング戦略は、各排出を通して均等に間隔を空けたさまざまな時間積分サンプルを収集することです。

五大湖に入るすべての大洋横断船舶は、バラスト水とバラスト水でバラストタンクの残余物を管理して、タンク洗浄と交換する必要があります。管理と手順は、バラスト水中の生物相の密度と豊富さを効果的に低下させ、それによって生物を世界の他の地域から非天然地域に輸送するリスクを低減します。ほとんどの船はバラスト水管理を行っていますが、すべての船がタンクをきれいにできるわけではありません。緊急時には、乗組員が残留生物を一掃できる場合、バラストタンクの処理に塩化ナトリウム（塩）塩水を使用します。五大湖および北海の港に到着した船舶は、100％の死亡率に達するまで、高濃度の塩化ナトリウムにさらされました。結果は、生物の種類に関係なく、ブラインの115％の暴露がバラストタンク内の生物の死亡率99.9をもたらす非常に効果的な処理であることを示しています。中央値は0％でした。約0.00〜5.33の生物が、塩化ナトリウムの処理で生き残ることが期待されています。 2004年2月13日に国際海事機関（IMO）によって採択されたバラスト水管理条約は、船舶のバラスト水の管理と制御に関する基準と手順を確立することにより、ある地域から別の地域への有害な水生生物の拡散を防止することを目的としていますおよび堆積物。これは2017年9月8日に全世界で発効します。条約の下では、船舶固有のバラスト水管理計画に従って、国際航行中のすべての船舶はバラスト水と沈殿物を特定の基準に管理する必要があります。また、すべての船にはバラスト水記録簿と国際バラスト水管理証明書が必要です。バラスト水管理基準は、一定期間にわたって段階的に導入されます。中間的な解決策として、船は海の中央でバラスト水を交換する必要があります。ただし、最終的には、ほとんどの船が船上にバラスト水処理システムを設置する必要があります。条約の実施を支援するために、多くのガイドラインが作成されました。この条約は、すべての船舶にバラスト水および堆積物管理計画を実施することを要求します。すべての船はバラスト水記録簿を携帯する必要があり、バラスト水管理手順を所定の基準に従って実施する必要があります。既存の船も同じことをする必要がありますが、段階的導入期間の後です。

船舶の建設と保守で最も一般的な問題の1つは、バラストタンクが商船にある二重船体スペースで発生する腐食です。海洋環境のバラストタンクコーティングでは、生物分解が起こります。バラストタンクは、通常は他の細菌や生物を運ぶバラスト水以上のものを運ぶことができます。世界の他の地域から拾われたバクテリアの中には、バラストタンクを損傷するものがあります。船舶の原港または訪問地域の細菌は、バラストタンクのコーティングを破壊する可能性があります。天然のバクテリアコミュニティは、コーティングによって天然のバイオフィルムと相互作用できます。研究者は、生物活性がコーティング特性に実際に大きな影響を与えることを示しています。

バラストタンクには、微小な亀裂や小さな穴が見つかっています。酸性細菌は、長さが0.2〜0.9μm、幅が4〜9μmの穴を作成しました。自然界では、深さが2〜8μm、長さが1μmの亀裂が生じました。電気化学インピーダンス分光法（EIS）によって評価されるように、細菌の影響を受けたコーティングは耐食性が低下しました。

自然の細菌群集は、コーティングの耐腐食性の経時的な低下を引き起こし、40日間の暴露後に低下し、バラストタンクの表面に水ぶくれが生じます。細菌は、さまざまな種類のコーティング攻撃に影響を与える特定のバイオフィルムパターンにリンクしている可能性があります。