JP5162759B2 - 船舶のｕｅｐ低減方法及び装置 - Google Patents

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本発明は、水上艦艇や潜水艦等の船体の周囲に発生するＵＥＰ(Underwater Electric Potential)を低減する、船舶のＵＥＰ低減方法及び装置に関する。
電解溶液中にイオン化傾向の異なる２つの金属が存在すると、当該２つの金属間に電位差が生じ、水中電界が発生する。これを船舶について見ると、船体(例えば鋼)とプロペラ(例えば銅)とが海水中(すなわち電解溶液中)に存在するため、船体とプロペラとの間に電位差が生じ、水中電界が発生する。この電位差又は水中電界を一般にＵＥＰという。
イオン化傾向の大きい船体の金属は陽イオンとなって海水中に溶け出すため、船体の金属は腐食する。この腐食を防止するための対策として、流電陽極方式又は外部電源方式といったカソード防食が従来から知られている。流電陽極方式は、船体の金属(例えば鋼)よりも卑となる金属(イオン化傾向の大きな金属、例えば亜鉛)を犠牲陽極として船体に装着することにより、船体の腐食を防止する方式である。外部電源方式は、船底に取り付けた不溶性陽極(例えば白金陽極)から強制的に電流を流し、船体電位を一定に保つことにより、船体の腐食を防止する方式である。いずれの方式でも、海水中にＵＥＰが発生する。
下記特許文献１は、ＵＥＰの低減を目的とし、「複数の犠牲陽極のうちの少なくとも１つの犠牲陽極に対して少なくとも１つの陰極を近接して配置してなる」ＵＥＰの低減法を提案している。
特開２００７−７６４９５号公報
ＵＥＰに感応する機雷が設置されていたりＵＥＰに感応する魚雷による攻撃を受ける可能性のある危険海域を船舶が通過するとき、船体の周囲に発生するＵＥＰが大きいと触雷を回避するのが難しく、航行の安全性が低いという問題がある。上記特許文献１の方法は、ＵＥＰの低減に一定の効果はあるとしても、十分な効果を得るのが難しく、改善の余地がある。
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、船体の周囲に発生するＵＥＰを低減し、船舶の航行の安全性を高めることが可能な、船舶のＵＥＰ低減方法及び装置を提供することにある。
本発明の第１の態様は、ＵＥＰ低減方法である。この方法は、船体の発生するＵＥＰを低減する方法であって、船体のうち海水に浸漬される部分に配置されたＵＥＰセンサにより前記船体の周囲のＵＥＰを検出し、その検出結果を監視部により監視しながら電源を制御し、前記船体のうち海水に浸漬される部分に配置された第１及び第２の電極間に、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように通電することを特徴としている。
本発明の第２の態様は、ＵＥＰ低減装置である。この装置は、
船体の発生するＵＥＰを低減する装置であって、
前記船体のうち海水に浸漬される部分に配置された第１及び第２の電極と、
前記第１及び第２の電極間に通電する電源と、
前記船体のうち海水に浸漬される部分に配置されたＵＥＰセンサと、
前記ＵＥＰセンサによる前記船体の周囲のＵＥＰの検出結果を監視しながら前記電源を制御し、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように前記第１及び第２の電極間に通電させる監視部とを備えることを特徴としている。
前記ＵＥＰセンサにより得られたＵＥＰ分布を表示する表示部を備えてもよい。
前記監視部は、前記船体の状態及び海中環境をパラメータとし、電気映像法を用いて、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように前記電源を制御してもよい。
前記監視部は、前記船体の状態及び海中環境をパラメータとし、境界要素法を用いて、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように前記電源を制御してもよい。
前記監視部は、前記船体の状態及び海中環境をパラメータとし、有限要素法を用いて、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように前記電源を制御してもよい。
前記船体は、海水に浸漬される部分に配置された犠牲陽極と、前記犠牲陽極から腐食電流が流入する陰極部とを有し、
前記第１の電極は前記犠牲陽極の近傍にあり、前記第２の電極は前記陰極部の近傍にあり、前記第１の電極を陰極とし、前記第２の電極を陽極としてもよい。
前記船体は、外部電源方式で前記船体の腐食を防止するために設けられた不溶性陽極を有し、
前記第１の電極は前記不溶性陽極の近傍にあり、前記第１の電極を陰極とし、前記第２の電極を陽極としてもよい。
前記第１及び第２の電極が不溶性電極であってもよい。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、船体の周囲に発生するＵＥＰを低減し、船舶の航行の安全性を高めることが可能となる。
本発明の第１の実施の形態に係る船舶のＵＥＰ低減装置の模式的側面図。 本発明の第２の実施の形態に係る船舶のＵＥＰ低減装置の模式的側面図。 本発明の第３の実施の形態に係る船舶のＵＥＰ低減装置の模式的底面図。 本発明の第４の実施の形態に係る船舶のＵＥＰ低減装置の模式的側面図。
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
(第１の実施の形態)
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る船舶のＵＥＰ低減装置の模式的側面図である。このＵＥＰ低減装置は、船舶７０に取り付けられる。本実施の形態では、船舶７０には、流電陽極方式で船体の腐食を防止するための犠牲陽極２０(船体の金属よりも卑となる金属)が船底(船体のうち海水８０に浸漬される部分の例示)に取り付けられている。船体は例えば鋼であり、犠牲陽極２０は例えば亜鉛である。海水８０を媒介として船底の金属が腐食しないように、腐食電流が犠牲陽極２０から発生し、それがプロペラ７１(船体よりも貴となる金属)に流入する。プロペラ７１は、陰極部の例示であり、例えば銅である。このとき、ＵＥＰは矢印９０のように発生する。ＵＥＰ低減装置は、この矢印９０のように発生しているＵＥＰ(以下、本実施の形態で「第１のＵＥＰ」とも表記)に対して逆モーメント(逆電界)となるＵＥＰ(以下、本実施の形態で「第２のＵＥＰ」とも表記)を発生させて、船舶７０の周囲のＵＥＰを低減するものである。
ＵＥＰ低減装置は、第１及び第２の電極１０,１１と、電源１４とを備える。第１及び第２の電極１０,１１は、好ましくは白金等の不溶性電極であり、船舶７０の船底(船体のうち海水８０に浸漬される部分の例示)に取り付けられている。第１の電極１０は犠牲陽極２０の近傍にあり、第２の電極１１はプロペラ７１(腐食電流の流入箇所)の近傍にある。電源１４は、第１及び第２の電極１０,１１を接続する経路に設けられる。ここで、第１の電極１０を陰極(低電位：例えば船体と同電位)とし、第２の電極１１を陽極(高電位)とする。これにより、第２の電極１１から第１の電極１０に向かって電流を流し、矢印９１のように第２のＵＥＰを発生させる。
この結果、第１及び第２のＵＥＰが相殺し、流電陽極方式の船舶７０の周囲のＵＥＰを低減することができる。それゆえ、ＵＥＰに感応する機雷等の設置された危険海域を船舶７０が触雷せずに安全に通過可能となることが期待される。
(第２の実施の形態)
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る船舶のＵＥＰ低減装置の模式的側面図である。本実施の形態では、船舶７０には、外部電源方式で船体の腐食を防止するための不溶性陽極２４及び不溶性陰極２５が船底(船体のうち海水８０に浸漬される部分の例示)に取り付けられている。不溶性陽極２４は、ここでは船底の前方側にあり、船底からは絶縁されている。すなわち、不溶性陽極２４は、船底に直接接触しておらず、海水８０を介して船底と電気的に接続されている。不溶性陰極２５は、ここでは船底の後方側にあり、船底と直接導通している。海水８０を媒介として船底の金属が腐食しないように、不溶性陽極２４から不溶性陰極２５に強制的に電流を流すことにより船体電位を一定に保つ。この結果、船底の金属の腐食は防止されるものの、ＵＥＰが矢印９２のように発生する。ＵＥＰ低減装置は、この矢印９２のように発生しているＵＥＰ(以下、本実施の形態で「第１のＵＥＰ」とも表記)に対して逆モーメントとなるＵＥＰ(以下、本実施の形態で「第２のＵＥＰ」とも表記)を発生させて、船舶７０の周囲のＵＥＰを低減するものである。
ＵＥＰ低減装置は、第１及び第２の電極１０,１１と、電源１４とを備える。第１及び第２の電極１０,１１は、好ましくは白金等の不溶性電極であり、船舶７０の船底(船体のうち海水８０に浸漬される部分の例示)に取り付けられている。第１の電極１０は不溶性陽極２４の近傍にあり、第２の電極１１は不溶性陰極２５の近傍にある。電源１４は、第１及び第２の電極１０,１１を接続する経路に設けられる。ここで、第１の電極１０を陰極(低電位：例えば船体と同電位)とし、第２の電極１１を陽極(高電位)とする。これにより、第２の電極１１から第１の電極１０に向かって電流を流し、矢印９３のように第２のＵＥＰを発生させる。
この結果、第１及び第２のＵＥＰが相殺し、外部電源方式の船舶７０の周囲のＵＥＰを低減することができる。それゆえ、ＵＥＰに感応する機雷等の設置された危険海域を船舶７０が触雷せずに安全に通過可能となることが期待される。
(第３の実施の形態)
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る船舶のＵＥＰ低減装置の模式的底面図である。本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に流電陽極方式で船体の腐食を防止するが、犠牲陽極の数が４つ(犠牲陽極２０〜２３)となっている。また、第１及び第２の電極は２つずつ(第１の電極１０,１２、第２の電極１１,１３)となっている。そして犠牲陽極２０,２２(プロペラ７１からの距離が大きい犠牲陽極)の腐食が顕著に大きい場合、陰極となる第１の電極１０,１２を犠牲陽極２０,２２の近傍に取り付け、第１の電極１０,１２と対をなす陽極となる第２の電極１１,１３をプロペラ７１(腐食電流の流入箇所)の近傍に取り付け、ＵＥＰ逆モーメントとなるように第２の電極１１,１３から第１の電極１０,１２に向かって電流を流す。これにより、船舶７０の周囲のＵＥＰを低減することができる。
(第４の実施の形態)
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る船舶のＵＥＰ低減装置の模式的側面図である。本実施の形態では、第１の実施の形態の構成に加え、船底にＵＥＰセンサ３０(ここでは２つ)を取り付け、ＵＥＰセンサ３０の検出結果(船舶７０の周囲のＵＥＰ)を監視部４０により常時監視しながら、それが最小の値となるように電源１４からの供給電圧又は供給電流を監視部４０により制御する。つまり、監視部４０から電源１４に制御信号を与え、ＵＥＰセンサ３０の検出結果が最小の値となるように自動通電する。さらに、監視部４０は、船舶７０の周囲のＵＥＰ分布を定量的に表示する表示部４１を有し、船内にて常時監視できるようにしている。
監視部４０による上記の制御は、例えば、船体の状態及び海中環境をパラメータとし、電気映像法を用いて実行される。又は、船体の状態及び海中環境をパラメータとし、境界要素法若しくは有限要素法を用いて実行される。船体の状態とは船体表面の塗装状態や船舶の移動速度をいい、海中環境とは塩分濃度や潮流の速度をいう。なお、監視部４０はコンピュータとソフトウェアの組合せにて実現される。
本実施の形態によれば、ＵＥＰセンサ３０と監視部４０を用いたフィードバック制御により、船舶７０の周囲のＵＥＰをより効果的に低減することが可能となる。
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
各実施の形態では船体の腐食防止対策を講じる場合を例にＵＥＰを低減したが、変形例では船体の腐食防止対策を講じない場合にＵＥＰを低減してもよい。
なお、各実施の形態において、船体自体が一部の電極を兼ねる構成としてもよい。
第４の実施の形態では流電陽極方式で船体の腐食を防止する場合を例にフィードバック制御を適用したが、変形例では外部電源方式で船体の腐食を防止する場合や船体の腐食防止対策を講じない場合にフィードバック制御を適用してもよい。
１０,１２ 第１の電極
１１,１３ 第２の電極
１４ 電源
２０〜２３ 犠牲陽極
２４ 不溶性陽極
２５ 不溶性陰極
３０ ＵＥＰセンサ
４０ 監視部
４１ 表示部
７０ 船舶
７１ プロペラ
８０ 海水
９０,９２ 第１のＵＥＰ
９１,９３ 第２のＵＥＰ

Claims (9)

  1. 船体の発生するＵＥＰ(Underwater Electric Potential)を低減する方法であって、船体のうち海水に浸漬される部分に配置されたＵＥＰセンサにより前記船体の周囲のＵＥＰを検出し、その検出結果を監視部により監視しながら電源を制御し、前記船体のうち海水に浸漬される部分に配置された第１及び第２の電極間に、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように通電することを特徴とする、船舶のＵＥＰ低減方法。
  2. 船体の発生するＵＥＰ(Underwater Electric Potential)を低減する装置であって、
    前記船体のうち海水に浸漬される部分に配置された第１及び第２の電極と、
    前記第１及び第２の電極間に通電する電源と、
    前記船体のうち海水に浸漬される部分に配置されたＵＥＰセンサと、
    前記ＵＥＰセンサによる前記船体の周囲のＵＥＰの検出結果を監視しながら前記電源を制御し、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように前記第１及び第２の電極間に通電させる監視部とを備えることを特徴とする、船舶のＵＥＰ低減装置。
  3. 前記ＵＥＰセンサにより得られたＵＥＰ分布を表示する表示部を備える請求項２に記載の船舶のＵＥＰ低減装置。
  4. 前記監視部は、前記船体の状態及び海中環境をパラメータとし、電気映像法を用いて、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように前記電源を制御することを特徴とする、請求項２又は３に記載の船舶のＵＥＰ低減装置。
  5. 前記監視部は、前記船体の状態及び海中環境をパラメータとし、境界要素法を用いて、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように前記電源を制御することを特徴とする、請求項２又は３に記載の船舶のＵＥＰ低減装置。
  6. 前記監視部は、前記船体の状態及び海中環境をパラメータとし、有限要素法を用いて、前記船体の周囲のＵＥＰを低減するように前記電源を制御することを特徴とする、請求項２又は３に記載の船舶のＵＥＰ低減装置。
  7. 前記船体は、海水に浸漬される部分に配置された犠牲陽極と、前記犠牲陽極から腐食電流が流入する陰極部とを有し、
    前記第１の電極は前記犠牲陽極の近傍にあり、前記第２の電極は前記陰極部の近傍にあり、前記第１の電極を陰極とし、前記第２の電極を陽極としていることを特徴とする、請求項２から６のいずれか一項に記載の船舶のＵＥＰ低減装置。
  8. 前記船体は、外部電源方式で前記船体の腐食を防止するために設けられた不溶性陽極を有し、
    前記第１の電極は前記不溶性陽極の近傍にあり、前記第１の電極を陰極とし、前記第２の電極を陽極としていることを特徴とする、請求項２から６のいずれか一項に記載の船舶のＵＥＰ低減装置。
  9. 前記第１及び第２の電極が不溶性電極である請求項２から８のいずれか一項に記載の船舶のＵＥＰ低減装置。
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