[实用新型]舰船水下腐蚀相关电场等效场源的实验室模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及舰船水下腐蚀相关电场等效场源特性及场分布特征的实验室研究，具体地指一种舰船水下腐蚀相关电场等效场源的实验室模拟装置。

背景技术

1.舰船水下腐蚀相关电场产生机理

船舶在海洋环境中航行时，由于建造材料的腐蚀以及所采取的防腐措施，船体周围的海水中将出现稳恒电流，即腐蚀电流或防腐电流。腐蚀电流的主体部分从钢质船壳经海水流向铜质螺旋桨，再流经螺旋桨转轴，通过各种导电连接回到船壳，形成闭合回路；防腐电流的主体部分则从防腐系统的阳极流向被保护的船壳及螺旋桨，再经船壳或螺旋桨转轴，回到防腐系统的电源负极，形成闭合回路。这些电流在导电的海水中流动，带来相应的静态电场分布，船舶周围的这部分电信号被称为腐蚀相关静态电场(static corrosion related electric field，简称CRE)。

2.舰船水下CRE的等效场源

根据舰船水下CRE的产生机理，已有研究表明，舰船水下电场的场源可等效为从舰船上各腐蚀或防腐电流流入中心指向各流出中心的电偶极子的组合。每个等效场源的源强度正比于流过的电流及电流流入、流出中心点之间的距离。如舰船上的外加电流阴极保护系统的阳极为一个电流流出中心，螺旋桨、船壳涂层破损处为电流流出中心，它们分别构成了舰船水下CRE的两个主要来源。也有文献指出可采用电流线模拟舰船水下CRE的大部分场分布特征，但同时指出电流线可视为电偶极子首尾相接而成。可见对舰船CRE等效场源的基本模拟单元是电偶极子。

3.已有的舰船水下CRE等效场源的实验室模拟装置

舰船水下CRE等效场源特性及场分布特征的实验室研究目的主要有两方面。一是通过实验室实测证明相关理论分析结论的正确性；二是通过实验室实测获得场源等效的实验规律。不论为了哪个目的，实验室的研究工作都需要舰船水下CRE等效场源的模拟装置。

由于舰船CRE等效场源的基本模拟单元是电偶极子，因此现有实验室中舰船水下CRE的等效场源主要是利用成对布设的电极来模拟。电极可由铜板、钢板、铂片、铂铌丝、碳棒充当；布放方式、尺寸及外形可根据需要设计；一般采用将两电极分别连接至恒流源两输出端以模拟外加电流腐蚀防护状态，若采用异种金属(如铜、钢)板做电极且直接导通，则用来模拟腐蚀状态。

上述模拟装置已被用来完成一些关于CRE基本模拟单元的特性的实验研究，如文献《舰船水下标量电位分布特征研究》[罗晓强，陈聪，陈勇，武汉理工大学学报，2012,34(11)：48-52]，但存在下述不足：

①已有装置只能模拟CRE基本模拟单元，应用时只能模拟舰船上单一来源的等效场源，无法兼顾来自船体的其他的电场来源。与实船上同时存在多个电场来源的情况有差异。

②利用已有装置可以对影响等效场源参数的个别因素进行调整，但无法完成各影响因素改变时场源等效参数(主要指等效电流强度)的同步定量监控，因此无法利用该装置完成场源等效方法以及等效场源强度与海洋环境电导率、涂层完好程度、船壳防护状态等因素之间的关系的实验研究。

③已有装置未考虑对腐蚀防护状态的监控，而实际上，舰船在航行过程中总是要求达到一定的防护指标(保护电位)，导致研究结论与实际情况存在一定差异，降低了实际应用时的指导价值。

发明内容

本实用新型的目的是，为克服上述现有技术的不足，而提供一种实验室中用于模拟舰船水下腐蚀相关电场等效场源的新装置，解决已有装置的模拟场源单一、可调整参数少、不能同步监控腐蚀状态等问题，使所模拟的电场来源及其产生条件更接近于实船，并且便于开展场源等效方法及相关影响因素的实验研究。

为实现上述目的，本实用新型所设计的舰船水下腐蚀相关电场等效场源的实验室模拟装置，其特殊之处在于，包括螺旋桨模拟装置、船壳模拟装置和外加电流阴极保护模拟装置，所述外加电流阴极保护模拟装置由铂片、电化学工作站、参比电极构成，所述螺旋桨模拟装置、船壳模拟装置分别通过第一电流表、第二电流表与电化学工作站的负极连接，所述船壳模拟装置上设置有铂片，所述铂片通过第三电流表与电化学工作站的正极连接，所述螺旋桨模拟装置、船壳模拟装置设置于盛放有模拟海水的水槽中，所述水槽中船壳模拟装置旁设置有与参比液连通的盐桥，所述参比液中设置有参比电极，所述参比电极与电化学工作站连接，所述模拟海水中设置有电导率测量电极。

进一步地，所述螺旋桨模拟装置为完全裸露的铜板。

更进一步地，所述船壳模拟装置为表面涂有防护涂层的钢板。