EP4013674A1 - Wasserfahrzeug und verfahren zum schutz für seewasser führende leitungen - Google Patents

Wasserfahrzeug und verfahren zum schutz für seewasser führende leitungen

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EP4013674A1
EP4013674A1 EP20753920.6A EP20753920A EP4013674A1 EP 4013674 A1 EP4013674 A1 EP 4013674A1 EP 20753920 A EP20753920 A EP 20753920A EP 4013674 A1 EP4013674 A1 EP 4013674A1
Authority
EP
European Patent Office
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electrode
watercraft
seawater
sea water
electrical connection
Prior art date
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EP20753920.6A
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English (en)
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EP4013674B1 (de
EP4013674C0 (de
Inventor
Dennis MOHR
André KANNENBERG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4013674A1 publication Critical patent/EP4013674A1/de
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Publication of EP4013674B1 publication Critical patent/EP4013674B1/de
Publication of EP4013674C0 publication Critical patent/EP4013674C0/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B08B17/02—Preventing deposition of fouling or of dust
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    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/16—Electrodes characterised by the combination of the structure and the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B13/00—Conduits for emptying or ballasting; Self-bailing equipment; Scuppers
    • B63B2013/005—Sea chests
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2002/005—Intakes for coolant medium other than sea chests, e.g. for ambient water

Definitions

  • the invention relates to a device for the protection against fouling and corrosion of sea water inlets with connected pipelines in ships by means of anodes as an external current anodes.
  • sulfate-reducing bacteria and balanids such as barnacles
  • a reduction product produced is sulfide as the salt of hydrogen sulfide.
  • This reacts directly with metals and creates so-called corrosion cells.
  • Corrosion cells containing sulphide react anodically with areas containing oxygen and lead to the constant decomposition of the metal.
  • the natural sulphide content of the lake water paired with sulphate-reducing organisms and bacteria are the reason for corrosion reactions of metallic surfaces in the form of electrochemical corrosion. It is known that these problems typical of shipbuilding can be countered by using different fouling and corrosion protection concepts.
  • a method for the electrical protection of a shaft bushing of the shaft seal of ship propellers against corrosion is known, with a suitable flange part on the side of a flange part exposed to the sea water Shaft bushing at least one sacrificial anode block member is attached to the flange part in an easily exchangeable manner in a circumferential form.
  • a sacrificial anode is arranged, which is attacked on several sides and thus makes it difficult to replace.
  • a system for preventing fouling has become known from WO 2004/071863 A1, with separate anodes and cathodes being arranged in a seawater inlet, which cannot be exchanged as a compact unit.
  • An antifouling system for sea water is known from WO 2010/022057 A1.
  • the object of the invention is to create a device and a method for operating the device with which a seawater pipeline system can be protected effectively and efficiently as soon as the seawater enters a pressure hull, for example a submarine.
  • This object is achieved by a watercraft with the features specified in claim 1 and by a method with the features specified in claim 7.
  • the watercraft according to the invention has a sea water circuit.
  • the sea water circuit has at least one sea water inlet.
  • the watercraft has a side wall, the seawater inlet running at least partially in a wall duct through the side wall. At least in part, it should be understood that the seawater inlet runs completely through the ship's side, but can also have areas on the sea side of the ship's side.
  • a device for anti-fouling and corrosion protection is arranged at the seawater inlet.
  • the device has a grid and at least one first electrode.
  • the first electrode and the grid are separated by an insulator.
  • the first electrode at least partially encloses the seawater inlet.
  • a complete enclosure is not absolutely necessary.
  • the first electrode can be composed of two or more segments, as a result of which areas remain between the segments in which the first electrode is not arranged.
  • support elements for holding the first electrode can be arranged here.
  • the first electrode preferably surrounds the seawater inlet to at least 70%, more preferably to at least 80%, more preferably to at least 90%, more preferably to at least 95%.
  • the first electrode is at least partially ring-shaped in the case of a round seawater inlet.
  • the first electrode is at least partially in direct contact with the seawater.
  • the grid and the first electrode are connected to the watercraft.
  • the first electrode is connected to the interior of the boat via a first electrical connection.
  • the first electrical connection runs through a second wall duct through the ship's side of the watercraft.
  • the first wall duct and the second wall duct are spaced from one another.
  • An arrangement of the first electrical connection in a second wall duct through the ship's side of the watercraft requires at least one further additional bore in the Drop side, which is technically complex.
  • there are a number of advantages As a result of the arrangement in a separate second wall duct and not within the seawater line of the first wall duct, this is not reduced in size and another surface that could cause lime or living beings to adhere is avoided. Furthermore, the contact can thus take place inside the ship's side, so that the first electrical connection is not exposed in the sea water.
  • ship's side means part of the hull, for example and in particular part of the pressure hull of the watercraft.
  • partially ring-shaped is understood to mean that the first electrode is either completely ring-shaped or represents a segment of a circle.
  • the latter is preferred if, for example, a first electrode and a second electrode are to be arranged.
  • the first electrode and the second electrode will each represent a section of a circle.
  • an annular element then preferably results again.
  • the first electrode would only be partially ring-shaped, since it only forms part of the ring. If the cross-section of the seawater inlet is not round, but for example oval, the result is that the first electrode and possibly the second electrode correspondingly occupy a corresponding part of the oval cross-section, for example, of an “elongated ring”.
  • the first electrode can be connected to the watercraft by means of screws.
  • the advantage of this is the easy interchangeability.
  • the first electrode and the grid are connected to one another. This means that both are combined in an exchange exchanged in a simple and quick exchange step.
  • the grid is particularly preferably electrically insulated from the first electrode.
  • the device has a second electrode.
  • the first electrode particularly preferably comprises copper and the second electrode comprises iron.
  • the first electrode is made of copper and the second electrode is made of iron.
  • the first electrical connection has a first contact, the first contact being arranged parallel to the longitudinal direction of the seawater inlet.
  • the first electrical connection has a first cable area.
  • the first cable area is electrically connected to the first contact and leads into the interior of the watercraft at an angle to the longitudinal direction of the seawater inlet.
  • the first contact is designed as a plug contact. This enables simple assembly and disassembly.
  • the first contact can be designed as a screw contact. Installation and replacement are more complex here, but the electrical connection is more stable.
  • first wall leadthrough and the second wall leadthrough therefore run parallel to one another and spaced apart in a first area of the ship's side, this first area being directed towards the sea side of the ship's side.
  • first wall duct and the second wall duct therefore run at an angle and at a distance from one another.
  • the distance between the first wall duct and the second wall duct to the interior of the watercraft is particularly preferably increased.
  • the ship's side of the watercraft is a pressure hull.
  • the ship's side of the watercraft is a pressure hull.
  • the first electrical connection is in a first recess made from the outside and a second from the inside arranged recess, wherein the first recess and the second recess are connected to each other.
  • the watercraft has at least one second electrode, the second electrode having a material that differs from the first electrode.
  • the first electrode is made of copper and the second electrode is made of iron.
  • the watercraft has a control device, the control device being designed to control the first electrode.
  • the invention relates to a method of a watercraft according to the invention with a sea water circuit and a sea water inlet with a device for fouling and corrosion protection and a control device.
  • the method has the following steps: a) detecting at least one first parameter, a) selecting at least one first current for a first electrode, a) generating the first current selected in step a) by means of a first
  • Electrode and a first counter electrode wherein in step a) a parameter correlated to the volume flow of the seawater through the seawater inlet is selected as the first parameter.
  • the selection in step a) can consist of a binary selection. For example, a distinction can be made between a closed inlet valve and an open inlet valve. In the first case there is a current of 0 A, in the second case a first current of i is selected. Similarly, a distinction can be made between an activated and an deactivated pump. In this case too, the first stream can be selected in binary. In a further improvement, different load states of a pump or several consumers that are connected can be recorded and corresponding first currents can be selected in accordance with an allocation table provided. For example, in the case of two pumps as consumers, the first one cannot Current of 0 A can be selected, with one running pump the first current in the amount of i is selected and with two running pumps in the amount of 2i.
  • the factor correlated to the volume flow of the seawater is, for example, the opening state of an inlet valve or the load state or the power consumption of one or more pumps.
  • the comparatively complex determination of the volume flow can be dispensed with.
  • volume flow Another example of a factor correlated to the volume flow is, for example, the temperature of the water released again, or the temperature increase of the water in the watercraft. Since the amount of heat given off to the water, for example from the load condition of the cooled consumer, for example an engine, is known, the volume flow can be determined indirectly via the temperature difference and the heat capacity of the water.
  • the method according to the invention can ensure that the first electrode generates a sufficient concentration of cations in the seawater, but this is limited to a minimum on the first electrode. Since seawater in particular is used for cooling purposes, the volume flow of the seawater often depends on the load conditions used by the respective consumer. The volume flow of the seawater therefore fluctuates. In order to generate the most constant possible concentration of cations in the lake water, an adjustment of the first stream is expedient.
  • a first current is generated in step a) preferably with a constant current source.
  • the voltage is adjusted to achieve the desired current.
  • fluctuations occur regularly, especially at the beginning.
  • the device particularly preferably has a limitation of the maximum voltage. This serves to prevent electrolysis of the surrounding water, for example the formation of oxygen (0 2 ) or chlorine (Cl 2 ). In this case it is accepted that the selected first current will not be reached.
  • the method further comprises the following steps: g) selecting at least one second current for a second electrode, a) generating a second current by means of a second electrode and optionally a second counter-electrode,
  • the material of the first electrode and the second electrode are particularly preferably different. This allows different cations to be released into the seawater in order to achieve different effects.
  • a first copper electrode is selected as the first electrode in step a).
  • the first stream is chosen in step a) so that there is a concentration of 0.5 ppm to 4 ppm, preferably from 1 ppm to 3 ppm, particularly preferably from 1.5 ppm to 2.5 ppm Cu 2+ ions in the volume flow of the lake water.
  • the advantage of this embodiment is that the smallest possible amount of copper is released. On the one hand, this minimizes the load on the seawater and, on the other hand, extends the service life of the first electrode.
  • At least one second parameter is recorded in step a), the salt content of the seawater being selected as the second parameter.
  • the salinity of the Baltic Sea off Finland for example, is very different from the salinity of the North Sea, for example. This allows adaptation to the emission environment.
  • the salt content can either be determined directly by measurement or from stored data. For example, it can be provided that the geoposition of the watercraft and data stored for this position area are used to determine the salt content of the same and, for example, are fed to the control of the power source.
  • the main purpose of the salt content is to be able to better control the activation of the power source.
  • the method additionally has the following steps: a) Determination of the total flow of charge from current and time, f) Determination of the point in time at which the first electrode was replaced.
  • the service life of electrodes is usually specified in the form of a maximum charge flowing through it, since, for example, one copper ion goes into solution for every two electrons.
  • the Faraday constant which is the product of the Avogadro constant and the elementary charge, a conversion between charge and amount of substance and with the molar mass directly into mass is possible.
  • the method additionally has the following steps: e) Determining the material release of the first electrode.
  • Fig. 6 cross section through the recesses in the pressure body
  • a cross section through a seawater inlet is shown.
  • the seawater inlet is arranged in a ship's side 10, in particular in the outer shell of a pressure hull.
  • seawater is conducted into the interior of the watercraft, in particular the submarine, in order to be used, for example, as cooling water in a seawater circuit.
  • the cooling water can be released back into the environment via a sea water outlet (not shown).
  • a grid 50 is arranged as the first protective element, which prevents larger objects from entering.
  • the grid 50 is also like this arranged that this is flush with the outside of the ship's side 10 in a first approximation and thus minimizes flow resistance.
  • the grille 50 has a fastening ring 52.
  • the first electrode 30 is contacted via a first electrical connection 40.
  • the connection between the first electrical connection 40 and the first electrode 30 is shown in the enlarged detail in FIG. 2.
  • the first electrical connection 40 is connected to the first electrode 30 via a first contact 90.
  • the connection between the first contact 90 and the interior of the watercraft is established via the first cable region 80, the first electrical connection 40.
  • the first cable area 80 is protected by a kink protection 82 in the connection area.
  • the first electrical connection has three seals 70 in the case shown.
  • the ship's side 10 has a thickening in the area of the seawater inlet. This is particularly preferred if the side wall 10 is a pressure body.
  • the seawater inlet can be produced separately with the thickening of the ship's side 10 and then inserted into a hole in the thinner, continuous ship's side. After the connection, the entire ship's side 10 forms a firm connection, which must withstand high loads, particularly in the case of a pressure body. Therefore, the side wall 10 is seen here as continuous, even if it was composed of two parts.
  • FIG. 3 only the first electrode 30, the grid 50 and the first electrical connection 40 (reduced to the first contact 90) are shown for the sake of simplicity.
  • the first electrode 30 is surrounded by an insulator 60 in the entire contact area with the side wall 10 and the fastening ring 52 of the grid 50.
  • the electrical contact between the first electrode 30 and the contact 90 is shown enlarged in FIG. 4.
  • the common assembly of the first electrode 30 and the grid 50 via common screws 100 is particularly well shown in FIG. 5.
  • the first electrode 30 can first be fixed by means of two screws 100.
  • the grid 50 is then fastened with six further screws 100, whereby the first electrode 30 is also further fastened.
  • FIG. 6 shows the first recess 110 and the second recess 120 which are made in the ship's side 10 of the watercraft in order to be able to accommodate the first electrical connection 40.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einem Seewasserkreislauf, wobei der Seewasserkreislauf wenigstens einen Seewassereintritt aufweist, wobei am Seewassereintritt eine Vorrichtung zum Bewuchs- und Korrosionsschutz angeordnet ist, wobei die Vorrichtung ein Gitter 50 aufweist, wobei die Vorrichtung wenigstens eine erste Elektrode 30 aufweist, wobei die erste Elektrode 30 von der Seewasserseite aus betrachtet hinter dem Gitter 50 angeordnet ist, wobei die erste Elektrode 30 und das Gitter 50 durch einen Isolator 60 getrennt sind, wobei die erste Elektrode 30 wenigstens teilweise ringförmig ausgeführt ist, wobei das Gitter 50 und die erste Elektrode 30 gemeinsam über Schrauben mit dem Wasserfahrzeug verbunden sind, wobei die erste Elektrode 30 über eine erste elektrische Verbindung 40 mit dem Bootsinneren verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Verbindung 40 im Inneren der Bordwand 10 des Wasserfahrzeugs angeordnet ist.

Description

Wasserfahrzeug und Verfahren zum Schutz für Seewasserführende Leitungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bewuchs- und Korrosionsschutz von Seewassereintritten mit angeschlossenen Rohrleitungen in Schiffen durch Anoden als Fremdstromanoden.
Es hat sich gezeigt, dass Bewuchs- und Korrosionsschutz bei Wassereintritten und Rohrleitungen im Schiffbau sehr bedeutsam sind, da Blockaden und Korrosionsschäden zeit- und kostenintensive Reparaturen erfordern. Weiterhin erhöhen Bewuchs und Korrosion das Risiko, dass Seewasserventile, Rohrleitungen und andere wichtige Teile der Ausrüstung in ihrer Funktion beeinträchtigt werden und dadurch eine Gefährdung der Betriebsfähigkeit und Sicherheit des Schiffes entstehen kann.
Es hat sich gezeigt, dass eine Unterdrückung von Bewuchs und Korrosion technisch aufwendig ist. Das Seewasser beinhaltet eine große Anzahl von Mineralien, beispielsweise Chloride und Sulfide, welche auf viele metallische Werkstoffe einen korrosiven Angriff ermöglichen und zu einem Korrosionsschaden führen können. Weitere Schadchemikalien, so auch Fluor, treten ortsabhängig in unterschiedlichen Konzentrationen auf. Kommen Werkstoffoberflächen wie Rohrinnenwände ständig oder überwiegend mit Seewasser in Berührung, so führen eine Vielzahl an im Seewasser lebenden, pflanzlichen und tierischen Organismen dazu, dass sich diese an den Werkstoffoberflächen ansiedeln. Es kommt zu einem Bewuchsprozeß, welcher auch anaerob, das heißt ohne Sauerstoffzufuhr, ablaufen kann. Auf der anderen Seite spielen sulfatreduzierende Bakterien und Balaniden, wie Seepocken, eine große Rolle, da ein erzeugtes Reduktionsprodukt Sulfid als Salz des Schwefelwasserstoffes ist. Dieser reagiert direkt mit Metallen und schafft sogenannte Korrosionszellen. Sulfidhaltige Korrosionszellen reagieren mit sauerstoffhaltigen Bereichen anodisch und führen zum stetigen Zersetzungsprozeß des Metalls. Der natürliche Sulfidgehalt des Seewassers gepaart mit sulfatreduzierenden Organismen und Bakterien sind der Grund für Korrosionsreaktionen metallischer Oberflächen in Form einer elektrochemischen Korrosion. Es ist bekannt, diesen schiffbautypischen Problemen durch unterschiedliche Bewuchs- und Korrosionsschutzkonzepte zu begegnen. Hierzu zählen kunststoffartige oder keramische Beschichtungen, Einspritzung biozider Präparate, klassische Opferanoden und Fremdstromanoden, um anfällige metallische Werkstoffe vor dem Angriff und der Zerstörung durch chemische oder elektrochemische Reaktionen zu schützen. Sowohl im Überwasser- als auch Unterwasserschiffbau hat sich zum Schutz von Rohrleitungssystemen ein Einsatz von Fremdstromanoden als günstiges Präventivmittel herausgestellt.
Zur Eliminierung der Biosphäre hat sich gezeigt, dass in Seewasser gelöste Kupferionen zelltötend auf Organismen wirken und sich somit nicht mehr in Rohrleitungen ablagern können. Dadurch werden Querschnittsverengungen bis hin zu Verstopfung der Rohrleitungen unterbunden. Die eliminierten Kleinlebewesen sammeln sich vermehrt im angeordneten Seewasserfilter und können von hier aus routinemäßig entsorgt werden. Die Kupferanoden stellen somit einen Bewuchsschutz innerhalb des Rohrleitungssystems sicher.
Diese Mängel treten insbesondere bei Wasserfahrzeugen ohne zentrale Seewasserentnahme, insbesondere bei Unterseebooten, auf. Hierbei sind direkt nach Seewassereintritt auf einer Innenseite des Schiffs-/Bootskörpers sicherheitsrelevante Bordabsperrungen montiert.
Nach der DE 41 18831 A1 ist ein Verfahren bekannt geworden, um den Betrieb elektrischer Korrosionsschutzanlagen zu verbessern. Bei diesem Verfahren wird eine Verhinderung eines Bewuchses von Stahlwasserbauwerken und Schiffen im Unterwasserbereich unter Verwendung einer elektrischen Korrosionsschutzanlage mit einem Gleichrichter sowie einer elektrischen Korrosionsschutzanlage zur Durchführung des Verfahrens erreicht. Die durch den Gleichrichter erzeugte gleichgerichtete Spannung wird hierbei getaktet.
Ferner ist nach der DE 2520948 A1 ein Verfahren zum elektrischen Schutz einer Wellenbuchse der Wellendichtung von Schiffsschrauben gegen Korrosion bekannt, wobei an der dem Seewasser ausgesetzten Seite eines Flanschteils einer geeigneten Wellenbuchse zumindest ein Opferanoden-Blockglied leicht austauschbar in Umfangsform am Flanschteil befestigt wird. Hierbei ist eine Opferanode angeordnet, die mehrseitig angegriffen wird und somit beim Auswechseln Schwierigkeiten macht.
Weiterhin ist nach der DE 1099820 B eine Anodenanordnung für den elektrischen und kathodischen Korrosionsschutz bekannt geworden, wobei die Schutzanode in zwei oder mehr Teilanoden verschiedenen Potentials aufgeteilt ist. Diese Anordnung ist nicht auf Seewassereintritte umsetzbar.
Aus der WO 2004/071863 A1 ist ein System zur Bewuchsverhinderung bekannt geworden, wobei in einem Seewassereintritt getrennte Anoden und Kathoden angeordnet sind, die nicht als kompakte Einheit auswechselbar sind.
Aus der DE 102009008069 A1 ist eine Vorrichtung zum Bewuchs- und Korrosionsschutz von Seewassereintritten mit einer Fremdstromanode aus Halbringen bekannt.
Aus der WO 2010/022057 A1 ein Antifouling-System für Seewasser bekannt.
Um einen möglichst umfassenden Schutz der Seewasserleitung zu erreichen, ist eine Anordnung der Vorrichtung zum Bewuchs- und Korrosionsschutz an der Außenseite wünschenswert. Dieses führt aber dazu, dass auch die elektrische Verbindung durch den Druckkörper durchgeführt werden muss.
Des Weiteren ist es wünschenswert, die Wartungsintervalle so weit wie möglich auszudehnen. Hierzu ist zum einen eine nicht notwendige Abnutzung der Anode zu vermeiden und zum anderen die Kenntnis wichtig, wann eine Anode ausgetauscht werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zu schaffen, mit welcher ein Seewasserrohrleitungssystem bereits ab dem Seewassereintritt in einen Druckkörper, zum Beispiel ein Unterseeboot, effektiv und effizient geschützt werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Wasserfahrzeug mit denen Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, sowie durch ein Verfahren mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug weist einen Seewasserkreislauf auf. Der Seewasserkreislauf weist wenigstens einen Seewassereintritt auf. Das Wasserfahrzeug weist eine Bordwand auf, wobei der Seewassereintritt wenigstens teilweise in einer Wanddurchführung durch die Bordwand verläuft. Wenigstens teilweise ist derart zu verstehen, dass der Seewassereintritt vollständig durch die Bordwand verläuft, aber auch Bereiche seeseitig der Bordwand aufweisen kann. Am Seewassereintritt ist eine Vorrichtung zum Bewuchs- und Korrosionsschutz angeordnet. Die Vorrichtung weist ein Gitter und wenigstens eine erste Elektrode auf. Die erste Elektrode und das Gitter sind durch einen Isolator getrennt. Die erste Elektrode umschließt wenigstens teilweise den Seewassereintritt. Ein vollständiges Umschließen ist nicht unbedingt notwendig. Beispielsweise kann die erste Elektrode aus zwei oder mehr Segmenten zusammengesetzt werden, wodurch zwischen den Segmenten Bereiche bleiben, in denen die erste Elektrode nicht angeordnet ist. Beispielsweise können hier Stützelemente zur Halterung der ersten Elektrode angeordnet sein. Vorzugsweise umschließt die erste Elektrode den Seewassereintritt zu wenigstens 70 %, weiter bevorzugt zu wenigstens 80 %, weiter bevorzugt zu wenigstens 90 %, weiter bevorzugt zu wenigstens 95 %. Beispielsweise und bevorzugt ist die erste Elektrode bei einem runden Seewassereintritt wenigstens teilweise ringförmig ausgebildet. Die erste Elektrode steht wenigstens teilweise in direktem Kontakt mit dem Seewasser. Das Gitter und die erste Elektrode sind mit dem Wasserfahrzeug verbunden. Die erste Elektrode ist über eine erste elektrische Verbindung mit dem Bootsinneren verbunden.
Die erste elektrische Verbindung verläuft durch eine zweite Wanddurchführung durch die Bordwand des Wasserfahrzeugs. Die erste Wanddurchführung und die zweite Wanddurchführung sind voneinander beabstandet. Eine Anordnung der ersten elektrischen Verbindung in einer zweiten Wanddurchführung durch die Bordwand des Wasserfahrzeugs benötigt wenigstens eine weitere zusätzliche Bohrung in der Bordwand, was bautechnisch aufwendig ist. Andererseits ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Durch die Anordnung in einer eigenen zweiten Wanddurchführung und nicht innerhalb der Seewasserleitung der ersten Wanddurchführung wird diese somit nicht verkleinert und eine weitere Oberfläche zu einer Haftung von Kalk oder Lebewesen vermieden. Des Weiteren kann die Kontaktierung somit im Inneren der Bordwand erfolgen, wodurch die erste elektrische Verbindung nicht im Seewasser ausgesetzt ist.
In diesem Zusammenhang wird unter Bordwand ein Teil des Rumpfs, beispielsweise und insbesondere ein Teil des Druckkörpers, des Wasserfahrzeugs verstanden. Es kann im Bereich des Seewassereintritts auch eine lokale Verstärkung oder ein für den Seewassereintritt vorgesehene Anpassung der Bordwand erfolgen, die fest mit der Bordwand verbunden ist, beispielsweise kann eine sogenannte Druckkörperdurchführung im Druckkörper, welche beispielsweise und bevorzugt verschweißt sein kann.
Unter teilweise ringförmig wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die erste Elektrode entweder vollständig ringförmig ausgeführt ist oder ein Kreissegment darstellt. Letzteres ist bevorzugt, wenn beispielsweise eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode angeordnet werden sollen. In diesem Fall werden die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils ein Kreisausschnitt darstellen. Zusammen mit der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anzuordnen Isolation ergibt sich dann vorzugsweise wieder ein ringförmiges Element. In einer solchen Ausführungsform wäre die erste Elektrode nur teilweise ringförmig, da diese nur ein Teil des Ringes bildet. Ist der Querschnitt des Seewassereintritts nicht rund, sondern beispielsweise oval, so ergibt es sich, dass die erste Elektrode und gegebenenfalls die zweite Elektrode entsprechend einen entsprechenden Teil des beispielsweise ovalen Querschnitts, also eines „gestreckten Ringes“ einnehmen.
Beispielsweise kann die erste Elektrode mittels Schrauben mit dem Wasserfahrzeug verbunden sein. Vorteil hiervon ist die leichte Austauschbarkeit.
In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Elektrode und das Gitter miteinander verbunden. Hierdurch wird bei einem Austausch beides zusammen in einem einfachen und schnellen Austauschschritt ausgetauscht. Besonders bevorzugt ist hierbei das Gitter elektrisch gegen die erste Elektrode isoliert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine zweite Elektrode auf. Besonders bevorzugt weist die erste Elektrode Kupfer und die zweite Elektrode Eisen auf. Beispielsweise besteht die erste Elektrode aus Kupfer und die zweite Elektrode aus Eisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste elektrische Verbindung einen ersten Kontakt auf, wobei der erste Kontakt parallel zur Längsrichtung des Seewassereintritts angeordnet ist. Die erste elektrische Verbindung weist einen ersten Kabelbereich auf. Der erste Kabelbereich ist elektrisch mit dem ersten Kontakt verbunden und führt in einem Winkel zur Längsrichtung des Seewassereintritts ins Innere des Wasserfahrzeugs. Beispielsweise ist der erste Kontakt als Steckkontakt ausgeführt. Hierdurch ist eine einfache Montage und Demontage möglich. Alternativ kann der erste Kontakt als Schraubkontakt ausgeführt sein. Zwar ist hier Einbau und Austausch aufwändiger, die elektrische Verbindung ist jedoch stabiler. In dieser Ausführungsform verlaufen somit die erste Wanddurchführung und die zweite Wanddurchführung in einem ersten Bereich der Bordwand parallel beabstandet nebeneinander, wobei dieser erste Bereich der zur Seeseite der Bordwand gerichtet ist. In einem zweiten Bereich der Bordwand verlaufen die erste Wanddurchführung und die zweite Wanddurchführung somit in einem Winkel und beabstandet zueinander. Besonders bevorzugt vergrößert sich der Abstand zwischen der ersten Wanddurchführung und der zweiten Wanddurchführung zum Inneren des Wasserfahrzeugs.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Bordwand des Wasserfahrzeugs ein Druckkörper.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Bordwand des Wasserfahrzeugs ein Druckkörper. Die erste elektrische Verbindung ist in einer ersten von der Außenseite angebrachten Ausnehmung und einer zweiten von der Innenseite angebrachten Ausnehmung angeordnet, wobei die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung miteinander verbunden sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Wasserfahrzeug wenigstens eine zweite Elektrode auf, wobei die zweite Elektrode ein von der ersten Elektrode sich unterscheidendes Material aufweist. Beispielsweise ist die erste Elektrode aus Kupfer und die zweite Elektrode aus Eisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Wasserfahrzeug eine Steuervorrichtung auf, wobei die Steuervorrichtung zur Ansteuerung der ersten Elektrode ausgebildet ist.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren eines erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs mit einem Seewasserkreislauf und einen Seewassereintritt mit einer Vorrichtung zum Bewuchs- und Korrosionsschutz sowie einer Steuervorrichtung. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Erfassen wenigstens eines ersten Parameters, a) Auswahlen wenigstens eines ersten Stromes für eine erste Elektrode, a) Erzeugen des in Schritt a) ausgewählten ersten Stromes mittels einer ersten
Elektrode und einer ersten Gegenelektrode, wobei in Schritt a) ein dem Volumenstrom des Seewassers durch den Seewassereintritt korrelierter Parameter als erster Parameter ausgewählt wird.
Das Auswählen in Schritt a) kann in einer binären Auswahl bestehen. Beispielsweise kann zwischen einem geschlossenen Einlassventil und einem geöffneten Einlassventil unterschieden werden. Im ersten Fall liegt ein Strom von 0 A an, im zweiten Fall wird ein erster Strom von i ausgewählt. Analog kann zwischen einer eingeschalteten und einer ausgeschalteten Pumpe unterscheiden werden. Auch in diesem Fall kann eine binare Auswahl des ersten Stromes erfolgen. In einer weiteren Verbesserung können verschiedene Lastzustände einer Pumpe oder mehrerer Verbraucher, welche angeschlossen sind, erfasst werden und entsprechende erste Ströme entsprechend einer bereitgestellten Zuordnungstabelle ausgewählt werden. Beispielsweise für den Fall von zwei Pumpen als Verbrauchern kann bei keiner laufenden Pumpe der erste Strom von 0 A ausgewählt werden, bei einer laufenden Pumpe wird der erste Strom in Höhe von i ausgewählt und bei zwei laufenden Pumpen in Höhe von 2i.
In diesen vorgenannten Fällen ist der dem Volumenstrom des Seewassers korrelierte Faktor beispielsweise der Öffnungszustand eines Einlassventils oder der Lastzustand oder die Leistungsaufnahme einer oder mehrerer Pumpen. In diesem Fall kann auf die vergleichsweise aufwändige Ermittlung des Volumenstroms verzichtet werden.
Als weiteres Beispiel eines dem Volumenstrom korrelierten Faktors sei beispielsweise die Temperatur des wieder abgegebenen Wassers genannt, beziehungsweise die Temperaturerhöhung des Wassers im Wasserfahrzeug. Da die an das Wasser abgegebene Wärmemenge, beispielsweise aus dem Lastzustand des gekühlten Verbrauchers, beispielsweise eines Motors, bekannt ist, kann über die Temperaturdifferenz und die Wärmekapazität des Wassers der Volumenstrom indirekt bestimmt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann erzielt werden, dass die erste Elektrode eine ausreichende Konzentration an Kationen im Seewasser erzeugt, diese auf der ersten Elektrode jedoch auf ein Minimum begrenzt wird. Da insbesondere Seewasser zu Kühlungszwecken verwendet wird, ist der Volumenstrom des Seewassers oft von den verwendeten Lastzuständen des jeweiligen Verbrauchers abhängig. Somit schwankt der Volumenstrom des Seewassers. Um nun eine möglichst konstante Konzentration an Kationen im Seewasser zu erzeugen, ist eine Anpassung des ersten Stromes zielführend.
Das Erzeugen eines ersten Stromes in Schritt a) erfolgt bevorzugt mit einer Konstantstromquelle. Hierzu wird die Spannung angepasst, um den gewünschten Strom zu erreichen. Hierbei kommt es regelmäßig gerade am Anfang zu Schwankungen. Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung eine Begrenzung der maximalen Spannung auf. Dieses dient dazu, beispielsweise eine Elektrolyse des Umgebungswassers, beispielsweise die Bildung von Sauerstoff (02) oder Chlor (Cl2), zu verhindern. In diesem Fall wird in Kauf genommen, dass der ausgewählte erste Strom nicht erreicht wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren weiter die folgenden Schritte auf: g) Auswahlen wenigstens eines zweiten Stromes für eine zweite Elektrode, a) Erzeugen eines zweiten Stromes mittels einer zweiten Elektrode und gegebenenfalls einer zweiten Gegenelektrode,
Besonders bevorzugt unterscheiden sich das Material der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Hierdurch können verschiedene Kationen in das Seewasser abgegeben werden, um verschiedene Effekte zu erzielen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt a) eine erste Kupferelektrode als erste Elektrode ausgewählt. Der erste Strom wird in Schritt a) so gewählt, dass sich eine Konzentration von 0,5 ppm bis 4 ppm, bevorzugt von 1 ppm bis 3 ppm, besonders bevorzugt von 1 ,5 ppm bis 2,5 ppm Cu2+ Ionen im Volumenstrom des Seewasser ergibt. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die geringste mögliche Menge an Kupfer abgegeben wird. Hierdurch wird zum einen die Belastung des Seewassers minimiert und zum anderen die Lebensdauer der ersten Elektrode verlängert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt a) wenigstens ein zweiter Parameter erfasst, wobei als zweite Parameter der Salzgehalt des Seewassers ausgewählt wird. Der Salzgehalt beispielsweise der Ostsee vor Finnland unterscheidet sich sehr von dem Salzgehalt beispielsweise in der Nordsee. Hierdurch kann eine Anpassung an Emissionsumgebung erfolgen. Hierbei kann der Salzgehalt entweder direkt messtechnisch oder aus hinterlegten Daten ermittelt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass aus der Geoposition des Wasserfahrzeugs und einem für diesen Positionsbereich hinterlegten Daten für den Salzgehalt dieser ermittelt werden und beispielsweise der Ansteuerung der Stromquelle zugeführt werden. Der Salzgehalt dient vor allem dazu, die Ansteuerung der Stromquelle besser steuern zu können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte auf: a) Ermitteln der gesamt geflossenen Ladung aus Strom und Zeit, f) Bestimmung des Zeitpunkts des Austausches der ersten Elektrode.
Durch das Erfassen der geflossenen Ladung ist eine Vorhersage des Materialverlustes der ersten Elektrode möglich und somit eine Vorhersage für die weitere Lebensdauer. Üblicherweise wird die Lebensdauer von Elektroden bereits in Form einer maximal durchfließenden Ladung angegeben, da beispielsweise für jeweils zwei Elektronen ein Kupferion in Lösung geht. Über die Faraday-Konstante, welche das Produkt der Avogadro-Konstante und der Elementarladung ist, ist eine Umrechnung zwischen Ladung und Stoffmenge und mit der Molmasse direkt in Masse möglich.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte auf: e) Ermitteln der Materialabgabe der ersten Elektrode.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Querschnitt des Seewassereintritts Fig. 2 Vergrößerung aus Fig. 1 Fig. 3 Querschnitt Elektrodenring Fig. 4 Vergrößerung aus Fig. 3 Fig. 5 Explosionszeichnung
Fig. 6 Querschnitt durch die Ausnehmungen im Druckkörper
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Seewassereintritt gezeigt. Der Seewassereintritt ist in einer Bordwand 10, insbesondere in der Außenhülle eines Druckkörpers, angeordnet. Durch die Leitung 20 wird Seewasser ins Innere des Wasserfahrzeugs, insbesondere des Unterseeboots, geleitet, um beispielsweise als Kühlwasser in einem Seewasserkreislauf verwendet zu werden. Nach Durchlaufen des Seewasserkreislaufs kann das Kühlwasser über einen nicht gezeigten Seewasseraustritt wieder in die Umgebung abgegeben werden. Als erste Schutzelement ist ein Gitter 50 angeordnet, welches das Eindringen größerer Objekte verhindert. Weiter ist das Gitter 50 so angeordnet, dass dieses in erster Näherung bündig mit der Außenseite der Bordwand 10 abschließt und somit Strömungswiderstände minimiert. Um das Gitter 50 montieren zu können, weist das Gitter 50 einen Befestigungsring 52 auf. Hinter dem Gitter 50 ist durch einen Isolator 60 getrennt eine erste Elektrode 30, hier in Form einer Kupfer- Ringelektrode, angeordnet. Die erste Elektrode 30 wird über eine erste elektrische Verbindung 40 kontaktiert. Die Verbindung zwischen der ersten elektrische Verbindung 40 und der ersten Elektrode 30 ist in der Ausschnittsvergrößerung in Fig. 2 gezeigt. Die erste elektrische Verbindung 40 ist über einen ersten Kontakt 90 mit der ersten Elektrode 30 verbunden. Die Verbindung zwischen dem ersten Kontakt 90 und dem Inneren des Wasserfahrzeugs wird über den ersten Kabelbereich 80 ersten elektrischen Verbindung 40 hergestellt. Im gezeigten Beispiel wird im Verbindungsbereich der erste Kabelbereich 80 durch einen Knickschutz 82 geschützt. Um das Innere des Wasserfahrzeugs vor eindringendem Seewasser zu schützen weist die erste elektrische Verbindung im gezeigten Fall drei Dichtungen 70 auf.
In Fig. 1 ist gut erkennbar, dass die Bordwand 10 im Bereich des Seewassereintritts eine Verdickung aufweist. Dieses ist besonders bevorzugt, wenn es sich bei der Bordwand 10 um einen Druckkörper handelt. Zur Herstellung kann der Seewassereintritt mit der Verdickung der Bordwand 10 getrennt hergestellt werden und anschließend in eine Bohrung in der dünneren durchgehenden Bordwand 10 eingesetzt werden. Nach dem Verbinden stellt die gesamte Bordwand 10 einen festen Verbund, welcher insbesondere bei einem Druckkörper hohen Belastungen standhalten muss. Daher wird die Bordwand 10 hier als durchgängig angesehen, auch wenn diese aus zwei Teilen zusammengesetzt wurde.
In Fig. 3 ist zur Vereinfachung lediglich die erste Elektrode 30, das Gitter 50 und die erste elektrische Verbindung 40 (reduziert auf den ersten Kontakt 90) dargestellt. Die erste Elektrode 30 ist im gesamten Kontaktbereich zur Bordwand 10 sowie dem Befestigungsring 52 des Gitters 50 mit einem Isolatoren 60 umgeben. Die elektrische Kontaktierung zwischen der ersten Elektrode 30 und dem Kontakt 90 ist in Vergrößerung in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 5 ist besonders gut die gemeinsame Montage der ersten Elektrode 30 und des Gitters 50 über gemeinsame Schrauben 100 gezeigt. Hierbei kann zur Vereinfachung der Montage zunächst die erste Elektrode 30 mittels zweier Schrauben 100 fixiert werden. Anschließend wird das Gitter 50 mit sechs weiteren Schrauben 100 befestigt, wodurch auch die erste Elektrode 30 weiter befestigt wird.
Fig. 6 zeigt die erste Ausnehmung 110 und die zweite Ausnehmung 120, welche in die Bordwand 10 des Wasserfahrzeugs eingebracht sind, um die erste elektrische Verbindung 40 aufnehmen zu können.
Bezugszeichen
10 Bordwand
20 Leitung
30 erste Elektrode
40 erste elektrische Verbindung
50 Gitter
52 Befestigungsring
60 Isolator
70 Dichtung
80 erster Kabelbereich
82 Knickschutz
90 erster Kontakt
100 Schraube
110 erste Ausnehmung
120 zweite Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
1. Wasserfahrzeug mit einem Seewasserkreislauf, wobei der Seewasserkreislauf wenigstens einen Seewassereintritt aufweist, wobei das Wasserfahrzeug eine Bordwand (10) aufweist, wobei der Seewassereintritt wenigstens teilweise in einer ersten Wanddurchführung durch die Bordwand (10) verläuft, wobei am Seewassereintritt eine Vorrichtung zum Bewuchs- und Korrosionsschutz angeordnet ist, wobei die Vorrichtung ein Gitter (50) aufweist, wobei die Vorrichtung wenigstens eine erste Elektrode (30) aufweist, wobei die erste Elektrode (30) und das Gitter (50) durch einen Isolator (60) getrennt sind, wobei die erste Elektrode (30) den Seewassereintritt wenigstens teilweise umschließend ausgeführt ist und wenigstens teilweise in direktem Kontakt mit dem Seewasser steht, wobei das Gitter (50) und die erste Elektrode (30) mit dem Wasserfahrzeug verbunden sind, wobei die erste Elektrode (30) über eine erste elektrische Verbindung (40) mit dem Bootsinneren verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Verbindung (40) durch eine zweite Wanddurchführung durch die Bordwand (10) des Wasserfahrzeugs verläuft, wobei die erste Wanddurchführung und die zweite Wanddurchführung voneinander beabstandet sind.
2. Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Verbindung (40) einen ersten Kontakt (90) aufweist, wobei der erste Kontakt (90) parallel zur Längsrichtung des Seewassereintritts angeordnet ist, wobei die erste elektrische Verbindung (40) einen ersten Kabelbereich (80) aufweist, wobei der erste Kabelbereich (80) elektrisch mit dem ersten Kontakt (90) verbunden ist und in einem Winkel zur Längsrichtung des Seewassereintritts ins Innere des Wasserfahrzeugs führt.
3. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordwand (10) des Wasserfahrzeugs ein Druckkörper ist.
4. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordwand (10) des Wasserfahrzeugs ein Druckkörper ist, wobei die erste elektrische Verbindung (40) in einer ersten von der Außenseite angebrachten Ausnehmung (110) und einer zweiten von der Innenseite angebrachten Ausnehmung (120) angeordnet ist, wobei die erste Ausnehmung (110) und die zweite Ausnehmung (120) miteinander verbunden sind.
5. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug wenigstens eine zweite Elektrode aufweist, wobei die zweite Elektrode ein von der ersten Elektrode sich unterscheidendes Material aufweist.
6. Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserfahrzeug eine Steuervorrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung zur Ansteuerung der ersten Elektrode ausgebildet ist.
7. Verfahren zum Betreiben Wasserfahrzeug mit einem Seewasserkreislauf und einen Seewassereintritt mit einer Vorrichtung zum Bewuchs- und Korrosionsschutz nach Anspruch 6, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Erfassen wenigstens eines ersten Parameters, b) Auswahlen wenigstens eines ersten Stromes für eine erste Elektrode (30) aufgrund des ersten Parameters, c) Erzeugen des in Schritt a) ausgewählten ersten Stromes mittels einer ersten Elektrode (30) und einer ersten Gegenelektrode, wobei in Schritt a) ein dem Volumenstrom des Seewassers durch den Seewassereintritt korrelierter Parameter als erster Parameter ausgewählt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) eine erste Kupferelektrode als erste Elektrode (30) ausgewählt wird, wobei in Schritt a) der erste Strom so gewählt wird, dass sich eine Konzentration von 0,5 ppm bis 4 ppm, bevorzugt von 1 ppm bis 3 ppm, besonders bevorzugt von 1,5 ppm bis 2,5 ppm Cu2+ Ionen im Volumenstrom des Seewasser ergibt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) wenigstens ein zweiter Parameter erfasst wird, wobei als zweite Parameter der Salzgehalt des Seewassers ausgewählt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis, 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte aufweist: d) Ermitteln der gesamt geflossenen Ladung aus Strom und Zeit, f) Bestimmung des Zeitpunkts des Austausches der ersten Elektrode (30).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte aufweist: e) Ermitteln der Materialabgabe der ersten Elektrode (30).
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