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バラストは船の低い位置に積まれる重りで、重心を下げて安定性を高めます（より専門的には、船体の傾斜モーメントに抵抗する復原力を与えます）。バラストが不十分な船は、強風時に過度に傾いたり、傾いたりする傾向があります。傾斜が大きすぎると、船が浸水したり、転覆したりする可能性があります。帆船が貨物を積まずに航海する必要がある場合、船を直立状態に保つために、ほとんどまたはまったく価値のないバラストが積まれます。貨物を積載すると、このバラストの一部またはすべてが廃棄されます。
貨物船 (タンカー、ばら積み貨物船、コンテナ船など) が貨物を積むために空または一部空のまま航行する場合は、「バラスト」状態で航行する必要があります。これにより、船は整流状態を保ち、プロペラと舵は水中に保たれます。通常、「バラスト」状態とは、バラスト タンクに海水が浸水することを意味します。 バラスト水が排出されると、水生生物が新しい環境に堆積すると大混乱を引き起こす可能性があるため、 深刻な問題が発生する可能性があります。
用途
バラストにはさまざまな形があります。
小型帆船
小型デイセーラーで使用される最も単純なバラストは、いわゆる「ライブバラスト」、つまり乗組員の重量です。船体の風上側に搭載することで、傾斜モーメントによって乗組員の重量が持ち上げられることになります。
より高度なレーシングボートでは、トラピーズと呼ばれるワイヤーハーネスを使用して、乗組員が船体の側面から完全にぶら下がっても落ちないようにします。これにより、乗組員の体重のてこ作用が大きくなるため、復元モーメントが大幅に増加しますが、風が突然止まった場合は、傾斜モーメントが突然失われて乗組員が水中に投げ出される可能性があるため、危険です。
大型帆船
現代の大型船では、キールはコンクリート、鉄、鉛などの高密度材料で作られているか、高密度材料で満たされています。重りをできるだけ低く配置することで（多くの場合、キールの底にある大きな球根）、与えられた質量から最大の復元モーメントを引き出すことができます。船体内に運ばれる伝統的なバラストは、石や砂でした。
高密度バラストの使用には欠点もあります。まず、ボートの質量が増加することです。重いボートは水中での位置が低くなるため、移動時に抵抗が大きくなり、一般的に操舵に対する反応が悪くなります。また、重いボートはトレーラーに載せて自動車の後ろに牽引するのが難しくなります。次に、バラストはできるだけ低くする必要があるため、センターボードまたは格納式キール内に置かれることが多く、巨大なフォイルを持ち上げるには強力な機構が必要です。最も簡単な解決策は、固定バラストキールを使用することですが、そうするとボートは非常に浅い水域ではほとんど航行できなくなり、水から出たときの操縦が難しくなります。
傾斜キール
ほとんどのクラスのレース規則では禁止されていますが、一部の最先端のボートでは、長くて細いキールにバラストの球根を付けて左右に傾けてカンティングキールを作成しています。これにより、バラストを風上側に置くことができ、より低い傾斜角ではるかに大きな復原モーメントが得られます。ただし、キールを傾けると揚力が大幅に減少するため、カンティングキールは通常、キールが傾くと展開され、キールが垂直に戻ると引き込まれる（抗力を減らすため）格納式のセンターボードまたはダガーボードと組み合わせて使用されます。一部のカンティングキールは、どちらかの側に完全に伸長したときに約 5° の迎え角になるように設計されており、ブレードの水中翼効果によりボートが持ち上げられ、濡れた表面積が減ってボートの速度が上がります。
バラスト水
帆船
高密度バラストの問題の多くを回避する小型ボートの一般的なバラストの種類は、水バラストです。船体内に水を入れると（結局のところ、船体外の水とほぼ同じ密度、つまり淡水と塩水）安定性が向上するというのは直感に反するように思われるかもしれませんが、水は船体の底から空気を追い出す役割を果たします。垂直重心の下に水バラストを追加すると安定性が向上します。空気よりも嵩密度が大きい物質は重心に影響を与えるため、水バラストを水線より上に持ち上げなくても安定性が向上します。復元モーメントを決定するのは、重心と浮心の関係です。
水バラストの利点は、タンクを空にして、喫水や船の重量を減らすことができること（陸上輸送の場合など）と、船を進水させたり貨物を降ろした後に水を補充できること（小型船の場合は、単にバルブを開いて水を流し込むだけ）です。また、ポンプを使用して、船が転覆するときに風下側のバラストタンクを空にし、風上側のタンクに水を入れることもできます。また、バラストの量を変えて、船を最適な傾斜角に保つこともできます。
水バラストの欠点は、水があまり密度が高くないため、他の形態のバラストよりも必要なタンクのスペースが大きくなることです。一部のメーカーは、船体の両側の外側に取り付けられる柔軟なバラスト バッグと、水中を進む船の速度を動力として利用するポンプを提供しています。航行中は、ポンプを使用して風上側に水を充填し、風下側に水を排出することができます。このシステムはあまり魅力的ではありませんが、船体に変更を加えることなく復原力を大幅に向上させることができます。
バラスト水を搭載したボートでよく使われるトリックは、左舷と右舷のタンクをバルブ付きのパイプでつなぐことです。タックする準備をするときに、バルブを開き、風上のタンク（高い位置にある）の水を風下側に流し、シートを下ろしてボートがあまり傾かないようにします。風下側にできるだけ多くの水を移したら、ボートを回して帆を巻き上げ、新たに満杯になった風上タンクを持ち上げます。次に、簡単な手動ポンプを使用して、風下タンクから風上タンクに残りの水を移動できます。
動力船
空の貨物船では、プロペラの浸水度を高め、操舵性を向上させ、トリムと喫水を制御するために、 バラスト タンクに水が追加されます。
環境への影響と規制
船舶によるバラスト水の排出は、海洋環境に悪影響を及ぼす可能性があります。船舶によるバラスト水および堆積物の排出は、 2017年9月に発効したバラスト水管理条約に基づいて世界的に規制されています。また、米国などでは、条約とは別の国内規制によっても規制されています。
クルーズ船、大型タンカー、ばら積み貨物船は大量のバラスト水を使用します。バラスト水は、船舶が廃水を排出したり貨物を降ろした後、ある地域の沿岸水域で取り入れられることが多く、次の寄港地でさらに貨物を積載する際に排出されます。バラスト水の排出には通常、植物、動物、ウイルス、細菌など、さまざまな生物学的物質が含まれています。これらの物質には、水生生態系に広範囲にわたる生態学的および経済的損害を引き起こす可能性のある非在来種、有害種、外来種が含まれることが多く、死亡を含む深刻な人体健康問題を引き起こします。同様に環境に有害ではありますが、バラスト水の排出は、船舶の重機から汚染物質が海に漏れたときに発生するビルジ汚染とは異なります。参照
参考文献
この記事には、パブリック ドメインの 議会調査局レポート「Copeland, Claudia. 「クルーズ船の汚染: 背景、法律と規制、および主要な問題」(注文コード RL32450)のテキストが組み込まれています。議会調査局(2008 年 2 月 6 日更新)。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、バラスト水に関連するメディアがあります。