Un réservoir de ballast est une structure ajoutée lors de la construction d’un équipement aquatique pour fournir un point d’équilibre réglable. Couramment utilisé dans la construction navale, ainsi que dans les éoliennes flottantes, les plates-formes pétrolières et les sous-marins, un réservoir de ballast peut être rempli d’eau pour ajouter ou supprimer du poids. Ce poids permet à un voilier ou une plate-forme aquatique de maintenir un niveau spécifique dans l’eau malgré des conditions météorologiques variables.
La fonction d’un ballast est contrôlée par une vanne Kingston et un évent, qui fonctionnent ensemble dans un système de freins et contrepoids. Lorsque l’évent et la vanne sont tous deux ouverts, l’eau s’écoule dans le réservoir, fournissant du ballast. Lorsque seule la vanne Kingston est ouverte, la pression d’air de l’évent fermé empêche l’eau de pénétrer. Ce morceau de physique est utilisé par les pilotes de sous-marins en temps de guerre. Des temps de submersion plus rapides sont possibles en voyageant en eau libre avec la vanne Kingston ouverte et les évents fermés.
Dans la construction navale, un ballast est généralement centré au point le plus bas de la coque. Des réservoirs de ballast supplémentaires peuvent être installés dans les positions avant et arrière ou sur les côtés tribord et bâbord de la coque. En positionnant plusieurs réservoirs de ballast autour du navire, il peut résister aux vents violents et aux vagues couramment rencontrés dans l’environnement océanique.
Les navires utilisés pour le transport de marchandises intègrent des citernes de ballast pour tenir compte du poids de leurs charges utiles. Un cargo vide pourrait facilement être chaviré par la haute mer. En ajoutant de l’eau à un réservoir de ballast, le centre de gravité du navire peut être abaissé, ce qui le rend plus stable. D’un autre côté, un cargo lourdement chargé pourrait être submergé par de hautes vagues s’écrasant sur la proue. En pompant l’eau hors des ballasts, le navire se trouve plus haut dans l’eau et réduit ainsi son risque d’être submergé.
Les sous-marins utilisent des réservoirs de ballast pour assurer leurs mouvements d’immersion et de surfaçage. En remplissant les réservoirs de ballast avec de l’eau, l’engin devient plus lourd et s’enfonce sous la surface de l’eau. Lorsqu’il est temps de refaire surface, les ballasts sont vidés de leur eau et le sous-marin devient flottant, remontant à la surface.
Les éoliennes flottantes et les plates-formes de forage pétrolier reposent sur la technologie des réservoirs de flottabilité et de ballast pour maintenir l’équilibre dans l’environnement aquatique. Un réservoir de flottabilité est une structure remplie d’air qui aide à maintenir la flottabilité. La flottabilité et les ballasts utilisés dans ces plates-formes aident à maintenir la structure près de la surface de l’eau grâce à un processus appelé stabilité hydrodynamique. En positionnant le ballast sous le réservoir de flottabilité, la plate-forme peut maintenir un niveau de flottabilité spécifique et un centre de gravité abaissé.