NO308010B1

NO308010B1 - Procedure and apparatus for preventing fouling and / or corrosion of structures in seawater, brackish water and / or fresh water

Info

Publication number: NO308010B1
Application number: NO924419A
Authority: NO
Inventors: William J Riffe; Jack D Carter
Original assignee: Marine Environmental Res
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1992-11-16
Publication date: 2000-07-03
Also published as: CN1056537A; ATE156523T1; FI925197A0; NO924419D0; CA2083263A1; NZ237326A; AU649246B2; IL97490A; JPH05507116A; EP0631637A1; BR9106460A; AU7486191A; EP0631637B1; NO924419L; IL97490A0; FI925197A; EP0631637A4; KR100246555B1; DE69127209D1

Abstract

2083263 9118130 PCTABS00008 A device and method for preventing fouling and/or corrosion of the exposed surfaces of a structure which is in contact with seawater, brackish water, fresh water, or a combination of these. The system includes using a structure (10) having an exposed zinc-containing surface (16). At the exposed surface water interface a negative capacitive charge or an asymmetric alternating electrostatic is induced and maintained.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt fremgangsmåter og apparater for å forhindre begroing og/eller korrosjon av strukturer, og mer spesielt fremgangsmåter og apparater for å forhindre begroing og/eller korrosjon av marinefartøyer, bøyer, rørledningssystemer, filtere, oljerigger og andre strukturer som helt eller delvis er nedsenket i sjøvann, brakkvann, ferskvann eller en kombinasjon av disse. The present invention generally relates to methods and apparatus for preventing fouling and/or corrosion of structures, and more particularly methods and apparatus for preventing fouling and/or corrosion of marine vessels, buoys, pipeline systems, filters, oil rigs and other structures that are wholly or partially immersed in seawater, brackish water, fresh water or a combination of these.

Strukturer som er i kontakt med vann vil utsettes for begroing og/eller korrosjonsskade. For eksempel har skipsindustrien vært utsatt for alvorlige problemer forårsaket av at marine organismer har festet seg til skipsskrogene. Slik begroing av skipsskrogene øker driftskostnadene til skip og reduserer dets effektivitet. Structures in contact with water will be exposed to fouling and/or corrosion damage. For example, the shipping industry has been exposed to serious problems caused by marine organisms adhering to ship hulls. Such fouling of ship hulls increases the operating costs of ships and reduces their efficiency.

Marine organismer som festes til skroget må fjernes periodisk og dette medfører at man vanligvis må ta skipet ut av drift for en lengre tidsperiode for vedlikehold i tørrdokk. Dersom begroingen ikke forhindres, vil akvatiske organismer fortsette å feste seg til skroget og vil medføre stadig økende driftskostnader forbundet med økende drivstofforbruk og redusert hastighet. De samme problemene er også tilstede i lystbåtmarkedet. Marine organisms that attach to the hull must be removed periodically and this means that you usually have to take the ship out of service for a longer period of time for maintenance in dry dock. If the fouling is not prevented, aquatic organisms will continue to attach to the hull and will result in ever-increasing operating costs associated with increasing fuel consumption and reduced speed. The same problems are also present in the pleasure boat market.

Det er kjent flere måter å fjerne marine organismer på, innbefattende skjellvekst (barnacle) fra et skip. Skjellene kan skrapes mekanisk fra skipet mens det er i tørrdokk. Det er også utviklet rengjøringsmaskiner med roterende børster som kan fjerne skjell og andre marine organismer fra skroget. Several ways of removing marine organisms are known, including barnacles from a ship. The shells can be scraped mechanically from the ship while it is in dry dock. Cleaning machines with rotating brushes have also been developed that can remove shells and other marine organisms from the hull.

En annen måte å løse begroingsproblemene på er å bruke meget toksiske malinger på skipsskrogene. Slike malinger begrenser veksten av marine organismer på skroget. Et toksisk element i malingen som for eksempel en forbindelse av kobber eller kvikksølv som er løselig i sjøvann, blir kontrollerbart oppløst i vannet og gir beskyttelse over flere år. Imidlertid vil utlekkingen av toksiske materialer til sidevannsområder til et stort antall fartøyer, innbefattende lystbåtflåten, utgjøre en økende fare for miljøet. Another way to solve the fouling problems is to use highly toxic paints on the ship's hulls. Such paints limit the growth of marine organisms on the hull. A toxic element in the paint, such as a compound of copper or mercury that is soluble in seawater, is controllably dissolved in the water and provides protection over several years. However, the discharge of toxic materials into tributary areas by a large number of vessels, including the pleasure boat fleet, will pose an increasing danger to the environment.

For eksempel US-patent nr. 3.817.759 beskriver bruk av et antibegroingsbelegg bestående av en polymer titaniumester av et alifatisk alkohol. Titan har god korrosjonsmotstand og lav vannløselighet som forhindrer for tidlig utlekking og uttømming av belegget. For example, US Patent No. 3,817,759 describes the use of an antifouling coating consisting of a polymeric titanium ester of an aliphatic alcohol. Titanium has good corrosion resistance and low water solubility which prevents premature leaching and depletion of the coating.

En annen kjent antibegroingsmetode innbefatter belegging av skipsskroget med en metallisk maling, hvis ioner er toksiske for marint liv, dvs. kobber, kvikksølv, sølv, tinn arsenikk og kadmium og deretter periodisk tilføre en spenning på skroget for anodisk oppløsing av de toksiske ionene i sjøvannet og derved forhindre begroing. Denne fremgangsmåten er beskrevet i US-patent nr. 3.661.742 og US-patent nr. 3.497.434. Another known antifouling method involves coating the ship's hull with a metallic paint, the ions of which are toxic to marine life, i.e. copper, mercury, silver, tin, arsenic and cadmium and then periodically applying a voltage to the hull for anodic dissolution of the toxic ions in the seawater thereby preventing fouling. This method is described in US Patent No. 3,661,742 and US Patent No. 3,497,434.

Antibegroingssystemer som bygger på oppløsning av toksiske substanser i sjøvann har begrenset anvendelighet, siden belegget som påføres skroget blir uttømt og skroget må periodisk males igjen. Dette problemet er mer alvorlig i de systemene som gjør skroget anodisk for å frembringe oppløsningen, siden det øker oppløsningshastigheten. Dette medfører et potensielt alvorlig problem, siden skroget med en gang det er eksponert, også vil oppløses og resultere i at det dannes groper eller hull i skroget. Antifouling systems based on the dissolution of toxic substances in seawater have limited applicability, since the coating applied to the hull is depleted and the hull must be periodically repainted. This problem is more serious in those systems that make the hull anodic to produce the dissolution, since it increases the dissolution rate. This causes a potentially serious problem, since the hull once exposed will also dissolve and result in the formation of pits or holes in the hull.

Det har vært foreslått forskjellige andre apparater som tilfører en spenning på skroget eller danner en strøm gjennom skroget for å forhindre vekst av marine organismer på skroget. Enkelte systemer har foreslått elektrokjemisk dekomponering av sjøvann som medfører at det dannes gasser nær skrogets flater under vann. Various other devices have been proposed which apply a voltage to the hull or form a current through the hull to prevent the growth of marine organisms on the hull. Certain systems have proposed electrochemical decomposition of seawater, which causes gases to form near the surfaces of the hull under water.

Forslagsstillerne til disse systemene fastholder at gassene forhindrer at marine organismer som for eksempel skjell, alger og lignende fester seg. Andre forslår at en høy spenning kan medføre sjokk og forhindre vekst av marine organismer på skroget. Ingen av disse systemene har imidlertid vist seg å være kommersielt brukbare på grunn av kostnader og dårlige antibegroingsresultater. Eksempler på disse systemene er beskrevet i US-patent nr. 4.196.064 og russisk patent nr. 3388. The proponents of these systems maintain that the gases prevent marine organisms such as shells, algae and the like from sticking. Others suggest that a high voltage can cause shock and prevent the growth of marine organisms on the hull. However, none of these systems have proven to be commercially viable due to cost and poor antifouling results. Examples of these systems are described in US Patent No. 4,196,064 and Russian Patent No. 3388.

Dette problemet er selvfølgelig ikke begrenset til skip, men det er også tilstede ved alle nedsenkede strukturer som kan korrodere. This problem is of course not limited to ships, but is also present in all submerged structures that can corrode.

En annen akvatisk organisme, sebra muslinger ( Dreissena polvmorpha<->). utgjør alvorlige problemer for elektriske anlegg og offentlige og industrielle anlegg som er avhengig av råvann, for eksempel fra de store sjøene (Nord-Amerika). De morfologiske, oppførselsmessige og fysiologiske karakteristika til sebramuslingene promoterer rask spredning av muslingen i og mellom vannlegemene, kolonisering av naturlige og kunstige strukturer, begroing av inntak, ledninger, kondensatorer og ledningssystemer, og resistent mot prosedyrer som typisk brukes for å vedlikeholde systemene ved ferskvanns kraftanlegg. Another aquatic organism, zebra mussels (Dreissena polvmorpha<->). pose serious problems for electrical facilities and public and industrial facilities that depend on raw water, for example from the Great Lakes (North America). The morphological, behavioral and physiological characteristics of the zebra mussels promote rapid dispersal of the mussel within and between water bodies, colonization of natural and artificial structures, fouling of intakes, lines, condensers and conduit systems, and resistance to procedures typically used to maintain systems at freshwater power plants .

Sommeren 1989 begynte Electric Power Research Institute (EPRI) å undersøke de potensielle problemene som kan forårsakes av sebramuslingen og undersøkte strategier for at industrien kan takle disse problemene. Årsaken til dette arbeidet var den raske spredningen av muslingene, deres virkning på driften av kraftanlegg, spesielt de som er plassert i Erie sjøen og bekymringer om nåværende og fremtidige økonomiske og økologiske virkninger. In the summer of 1989, the Electric Power Research Institute (EPRI) began investigating the potential problems that could be caused by the zebra mussel and researched strategies for the industry to deal with these problems. The reason for this work was the rapid spread of the clams, their effect on the operation of power plants, especially those located in Lake Erie and concerns about current and future economic and ecological impacts.

Kraftanlegg utgjør gode habitater for sebramuslinger. Anleggene inneholder en overflod av harde relativt rene overflater som muslingene kan kolonisere. Denne koloniseringen økes som følge av mengden og strømningshastigheten til vannet som trekkes inn i anlegget. For eksempel trekker de fleste anlegg inn vann nær overflaten, hvor larvene finnes i de høyeste konsentrasjonene. I tillegg er strømningshastighetene som er spesifisert ved mange inntak for å forhindre treff av fisk, ikke høye nok til å forhindre larvekolonisering. Faktum er at det strømmende vannet er fordelaktig for muslinger som har slått seg ned, fordi det inneholder mat og oppløst oksygenkonsentrasjoner som er nødvendig for underholdet. Alle kraftanleggsystemer som sirkulerer råvann, kan være utsatt for sebramuslingbegroing. Power plants make good habitats for zebra mussels. The facilities contain an abundance of hard, relatively clean surfaces for the mussels to colonize. This colonization is increased as a result of the amount and flow rate of the water drawn into the plant. For example, most plants draw in water close to the surface, where the larvae are found in the highest concentrations. In addition, the flow rates specified at many intakes to prevent hitting fish are not high enough to prevent larval colonization. In fact, the flowing water is beneficial to settled clams because it contains food and dissolved oxygen concentrations necessary for their sustenance. All power plant systems that circulate raw water can be susceptible to zebra mussel fouling.

Store ledninger, gallerier og "bokser" kan utsettes for volumtap når muslingene fester seg til veggene og hverandre og danner en muslingmatte. Disse mattene kan nå en tykkelse på flere tommer. Individuelle muslinger kan medføre strømningstap i små ledninger dersom strømmen er ujevn eller sakte nok for kolonisering eller dersom muslingene transporteres til en konstruksjon. Selv kondensatorer kan være utsatt for begroing av sebramuslinger. Kun de aller største muslingene har en skjellstørrelse som er i stand til å blokkere moderne kondensatorledninger. Imidlertid vil ofte muslings-klumper, såkalte klaser, brytes av fra muslingmattene. Slike klumper har blokkert opptil 20% eller mer av kondensatorrørene i et kraftanlegg på vestsiden av Lake Erie. Large conduits, galleries and "boxes" can be subjected to volume loss as the clams adhere to the walls and each other, forming a clam mat. These mats can reach a thickness of several inches. Individual clams can cause loss of flow in small conduits if the flow is uneven or slow enough for colonization or if the clams are transported to a structure. Even condensers can be susceptible to zebra mussel fouling. Only the very largest clams have a shell size capable of blocking modern capacitor lines. However, lumps of mussels, so-called clusters, will often break off from the mussel mats. Such lumps have blocked up to 20% or more of the condenser tubes in a power plant on the west side of Lake Erie.

Hittil er det ikke funnet noen tilfredsstillende løsning på dette problemet. Store individuelle sebramuslinger og muslingklaser kan fjernes fra kraftanleggene ved hjelp av sikter som hjelper til å redusere deres virkning på kjølevannsystemene. Disse siktene er imidlertid ikke fine nok til å fjerne de tidligste livstrinnene (for eksempel veligerlarver) som kan feste seg på nedstrømssteder inne i kraftanleggene. Fordelen med disse siktene blir ytterligere redusert av store reservoarer hvor det kan skje kolonisering og vekst av muslinger. Fysisk filtrering ville kreve en effektiv porediameter på størrelsesorden 0.04 mm for å holde tilbake de minste larvene og er som sådan ikke praktisk anvendelige. Ved analog til marine muslinger bør det teoretisk kunne finnes materialer eller belegg som kan forhindre eller inhibere begroingen av koloniserende larver. Hittil har ingen slike vært funnet. So far no satisfactory solution to this problem has been found. Large individual zebra mussels and mussel clusters can be removed from the power plants using sieves which help reduce their impact on the cooling water systems. However, these sieves are not fine enough to remove the earliest life stages (eg veliger larvae) that can attach to downstream locations inside the power plants. The advantage of these sieves is further reduced by large reservoirs where colonization and growth of mussels can occur. Physical filtration would require an effective pore diameter of the order of 0.04 mm to retain the smallest larvae and as such is not practical. Analogous to marine mussels, it should theoretically be possible to find materials or coatings that can prevent or inhibit the fouling of colonizing larvae. So far, none of these have been found.

Et annet problem i forbindelse med begroing av skipsskrog som shippingindustrien i lang tid har prøvd å løse, er korrosjon. Korrosjon skjer normalt på de deler av skroget som ligger under vann, fordi sjøvannet virker som en elektrolytt og det vil derved gå en strøm på samme måte som i et batteri mellom overflateområdene med forskjellig elektrisk potensial. Strømmen tar med seg metallioner og korroderer derfor gradvis anodiske deler av skroget. Another problem in connection with fouling of ship hulls that the shipping industry has been trying to solve for a long time is corrosion. Corrosion normally occurs on the parts of the hull that are under water, because the seawater acts as an electrolyte and a current will thereby flow in the same way as in a battery between the surface areas with different electrical potential. The current carries metal ions with it and therefore gradually corrodes anodic parts of the hull.

Det er utviklet forskjellige teknikker for å forhindre korrosjon. Offeranoder av aktive metaller som for eksempel sink eller magnesium har blitt festet til skroget. Slike anoder vil selv korrodere bort via galvanisk virkning i stedet for skroget. Various techniques have been developed to prevent corrosion. Sacrificial anodes of active metals such as zinc or magnesium have been attached to the hull. Such anodes will themselves corrode away via galvanic action instead of the hull.

Andre systemer bruker katodisk beskyttelse ved påført spenning. Slike systemer anvender anoder med lang levetid som er festet til skroget for å danne en strøm i skroget. Resultatet er at hele skroget gjøres katodisk i forhold til anoden og derved beskytter den mot korrosjon. Slike systemer opererer med meget lave spenningsnivåer, se for eksempel US-patent nr. 3.497.434. Other systems use cathodic protection at applied voltage. Such systems use long-life anodes attached to the hull to create a current in the hull. The result is that the entire hull is made cathodic in relation to the anode and thereby protects it against corrosion. Such systems operate with very low voltage levels, see for example US patent no. 3,497,434.

Et kjent katodisk beskyttelsessystem anvender en titaniumanode plettert med platina. Platina virker som elektrisk utladningsoverflate for anoden i det elektrolyttiske sjøvannet. Det avgis ingen strøm fra de overflatedelene av elektroden som består av titan. Dette spesielle systemet gir høy strømtetthet på anoden i størrelsesorden 5929 A/m<2>. Siden det er en høy strøm fra platinaet eller et annet ikke-løselig anodemetall, er det et meget lavt potensial og tilnærmet ingen strøm går fra overflaten av titanet. Eksempel på et slikt system er beskrevet i US-patent nr. 3.331.721. A known cathodic protection system uses a titanium anode plated with platinum. Platinum acts as an electrical discharge surface for the anode in the electrolytic seawater. No current is emitted from the surface parts of the electrode which consist of titanium. This special system provides a high current density on the anode in the order of 5929 A/m<2>. Since there is a high current from the platinum or other insoluble anode metal, there is a very low potential and virtually no current passes from the surface of the titanium. An example of such a system is described in US patent no. 3,331,721.

Et annet problem som møter dem som ønsker å utvikle et fordelaktig antibegroingssystem, er hydrogenskjørhet i skipsskroget. Når det skjer en elektrolytisk virkning nær overflaten til skroget som for eksempel ved enkelte av systemene beskrevet over, kan det skje en hydrolyse av sjøvann. En slik hydrolyse frigjør hydrogenioner som medfører skjørhet skipsskroget. Det er derfor viktig i ethvert antibegroingssystem som er installert, at systemet ikke opererer ved en slik høy strøm at det skjer en hydrolyse av sjøvann som derved frigjør hydrogen. Another problem facing those who wish to develop a beneficial antifouling system is hydrogen embrittlement in the ship's hull. When an electrolytic effect occurs near the surface of the hull, such as with some of the systems described above, a hydrolysis of seawater can occur. Such hydrolysis releases hydrogen ions which lead to fragility of the ship's hull. It is therefore important in any antifouling system that is installed that the system does not operate at such a high current that a hydrolysis of seawater takes place, thereby releasing hydrogen.

Det er derfor et sterkt følt behov for en bedre fremgangsmåte og et tilhørende apparat for å forhindre korrosjon og/eller begroing av strukturer som helt eller delvis er nedsenket i vann. There is therefore a strongly felt need for a better method and associated apparatus to prevent corrosion and/or fouling of structures that are wholly or partially submerged in water.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe et system, for eksempel et elektrolytisk system, som forhindrer begroing i sjøvann, brakkvann eller ferskvann (heretter kalt "vann") av de eksponerte overflatene av metalliske eller ikke-metalliske konduktive strukturer som er eksponert til vann. An aim of the present invention is therefore to provide a system, for example an electrolytic system, which prevents fouling in seawater, brackish water or fresh water (hereinafter referred to as "water") of the exposed surfaces of metallic or non-metallic conductive structures which are exposed to water.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe et elektrokjemisk system som danner et netto negativt potensial på de eksponerte overflatene til slike strukturer for å unngå oppløsning av et konduktivt sinkbelegg på dette, slik at man derved unngår nødvendigheten av å male skroget igjen ved periodiske intervaller. Another purpose of the invention is to provide an electrochemical system which forms a net negative potential on the exposed surfaces of such structures in order to avoid dissolution of a conductive zinc coating on this, so that the necessity of repainting the hull at periodic intervals is thereby avoided.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe et elektrokjemisk system som forhindrer begroing og/eller korrosjon som eliminerer behovet for eksterne anoder som kan være utsatt for beskadigelse. Another purpose of the invention is to provide an electrochemical system which prevents fouling and/or corrosion which eliminates the need for external anodes which may be subject to damage.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et elektrokjemisk system som anvender lav strømtetthet på strukturen for å unngå hydrogenskjørhet og redusere kostnadene. Another purpose of the present invention is to provide an electrochemical system that uses a low current density on the structure to avoid hydrogen embrittlement and reduce costs.

De herover angitte hensikter og formål er oppnådd ved at det i henhold til oppfinnelsen tilveiebringes et system som angitt i det vedfølgende krav 1 og de dertil hørende uselvstendige krav 2-5. The aims and objectives stated above are achieved by providing, according to the invention, a system as stated in the attached claim 1 and the related independent claims 2-5.

Videre oppnås de forut angitte hensikter og formål ved at det i henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte som angitt i det vedfølgende krav 6 og de tilhørende uselvstendige krav 7-10. Furthermore, the aforementioned aims and objectives are achieved by providing, according to the invention, a method as stated in the attached claim 6 and the associated independent claims 7-10.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte og et tilhørende apparat for å forhindre begroing og/eller korrosjon av overflaten til en metallisk eller ikke-metallisk struktur (for eksempel skroget til et skip, en bøye, et ledningssystem, et filter, en oljerigg etc.), innbefattende en sinkholdig overflate i kontakt med (for eksempel helt eller delvis nedsenket) sjøvann, brakkvann eller ferskvann. Slik begroing innbefatter begroing med skjell (barnackles) og andre marine organismer. Dette resultatet oppnås ved å påtrykke og opprettholde en netto negativ elektrostatisk ladning eller i en foretrukket utførelsesform ved å indusere og opprettholde et asymmetrisk vekslende elektrostatisk potensial på overflaten og tillate kun en liten periodisk strøm. Overflaten(e) i kontakt med vannomgivelsene må innbefatte sink. Strukturen kan være fremstilt av sink eller sinklegering eller overflaten(e) til strukturen i kontakt med vannomgivelsene kan være forsynt med et sink- eller sinklegeringssjikt som danner en grenseflate mellom strukturen og vannet eller overflaten(e) til strukturen i kontakt med vannet kan vajre forsynt med et sinkholdig belegg i konduktiv kontakt med overflaten(e) i kontakt med vann. Denne sinkholdige overflaten på strukturen har en motstand i størrelsesorden mindre enn 1 ohm. The present invention provides a method and associated apparatus for preventing fouling and/or corrosion of the surface of a metallic or non-metallic structure (for example the hull of a ship, a buoy, a piping system, a filter, an oil rig, etc.), including a zinc-containing surface in contact with (eg fully or partially submerged) seawater, brackish water or fresh water. Such fouling includes fouling with shells (barnackles) and other marine organisms. This result is achieved by applying and maintaining a net negative electrostatic charge or in a preferred embodiment by inducing and maintaining an asymmetrical alternating electrostatic potential on the surface and allowing only a small periodic current. The surface(s) in contact with the water environment must contain zinc. The structure may be made of zinc or zinc alloy or the surface(s) of the structure in contact with the water environment may be provided with a zinc or zinc alloy layer which forms an interface between the structure and the water or the surface(s) of the structure in contact with the water may be provided with a zinc-containing coating in conductive contact with the surface(s) in contact with water. This zinc-containing surface of the structure has a resistance of the order of less than 1 ohm.

En mer fullstendig beskrivelse av oppfinnelsen og flere av de tilhørende fordelene vil fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse med henvisning til de medfølgende tegninger. Figur 1 viser et skip forsynt med antibegroingsanordningen i foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er et perspektivsnitt av kondensatorbatteriet som anvendes i oppfinnelsen. A more complete description of the invention and several of the associated advantages will appear from the following detailed description with reference to the accompanying drawings. Figure 1 shows a ship equipped with the anti-fouling device in the present invention. Figure 2 is a perspective section of the capacitor battery used in the invention.

Figur 3 er et Pourbaix diagram for sink. Figure 3 is a Pourbaix diagram for zinc.

Figur 4 er et skjematisk diagram som viser Helmholtz-dobbeltsjiktet som utvikles ved grenseflaten mellom skipsskroget og vannet. Figure 4 is a schematic diagram showing the Helmholtz double layer that develops at the interface between the ship's hull and the water.

Figur 5 viser et snitt av titaniumelektroden. Figure 5 shows a section of the titanium electrode.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en antibegroings- og antikorrosjonssystem som tilfører enten en netto negativ elektrostatisk ladning eller et faraday potensial på overflaten(e) til strukturen for å beskytte strukturen fra begroing og/eller korrosjon. I en spesiell utførelsesform forhindrer foreliggende oppfinnelse festing av akvatiske organismer som for eksempel skjell (barnacles), rørormer og/eller sebramuslinger på den eksponerte overflaten til akvatiske strukturer innbefattende skipsskrog. The present invention relates to an anti-fouling and anti-corrosion system which adds either a net negative electrostatic charge or a faraday potential to the surface(s) of the structure to protect the structure from fouling and/or corrosion. In a particular embodiment, the present invention prevents the attachment of aquatic organisms such as barnacles, tube worms and/or zebra mussels to the exposed surface of aquatic structures including ship hulls.

Strukturen som er beskyttet i henhold til foreliggende oppfinnelse kan være et skip, en ledning, en skjerm, et sjikt, en stang, et ekspandert nett, et perforert sjikt, et ekspandert sjikt eller en wire eller enhver annen struktur med en gitt form og som er eksponert til vandige omgivelser. Slike strukturer i kontakt med et vandig miljø innbefatter bøyer, ledningssystemer, filtere, oljerigger og enhver annen struktur som helt eller delvis er nedsenket i sjøvann, brakkvann, ferskvann eller en kombinasjon av disse, innbefattende kraftanleggsystemer som sirkulerer råvann. Begrepet "skip" som brukes her, innbefatter alle kjente typer av sjøgående fartøyer innbefattende både ubåter og overflatefartøyer. I en foretrukket utførelsesform blir foreliggende oppfinnelse fortrinnsvis brukt på skipsskrog. The structure protected according to the present invention can be a ship, a wire, a screen, a layer, a rod, an expanded net, a perforated layer, an expanded layer or a wire or any other structure of a given shape and which is exposed to aqueous environments. Such structures in contact with an aqueous environment include buoys, pipeline systems, filters, oil rigs and any other structure wholly or partially submerged in seawater, brackish water, fresh water or a combination of these, including power plant systems that circulate raw water. The term "ship" as used herein includes all known types of seagoing vessels including both submarines and surface vessels. In a preferred embodiment, the present invention is preferably used on ship hulls.

I en annen foretrukket utførelsesform blir foreliggende oppfinnelse brukt for å forhindre festing av sebramuslinger til de eksponerte overflatene av strukturer som er utsatt for begroing av sebramuslinger. I denne utførelsesformen tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en løsning på sebramuslingbegroing av ethvert system som er avhengig av råvann som for eksempel utstyr for kraftanlegg, innbefattende ethvert kraftanleggsystem som sirkulerer råvann. In another preferred embodiment, the present invention is used to prevent attachment of zebra mussels to the exposed surfaces of structures subject to zebra mussel fouling. In this embodiment, the present invention provides a solution to zebra mussel fouling of any system that relies on raw water such as power plant equipment, including any power plant system that circulates raw water.

I en utførelsesform induseres en netto negativ kapasitiv ladning og opprettholdes på den sinkholdige konduktive overflaten til strukturen som er i kontakt med det vandige miljøet. In one embodiment, a net negative capacitive charge is induced and maintained on the zinc-containing conductive surface of the structure in contact with the aqueous environment.

I et trekk ved denne utførelsesformen kan den netto negative kapasitive ladningen induseres ved å bruke en anordning innbefattende en strømtilførsel med en terminal med en første polaritet konduktivt forbundet til overflaten av strukturen som er i kontakt med det vandige miljø og en terminal med motsatt polaritet, kapasitivt forbundet til overflaten. Strømtilførselen og den kapasitive koblingsanordningen er begge beskyttet fra kontakt med det vandige miljøet. In a feature of this embodiment, the net negative capacitive charge can be induced using a device comprising a power supply with a terminal of a first polarity conductively connected to the surface of the structure in contact with the aqueous environment and a terminal of the opposite polarity, capacitively connected to the surface. The power supply and the capacitive coupling device are both protected from contact with the aqueous environment.

I et annet trekk ved denne utførelsesformen kan den netto negative kapasitive ladningen være i form av en selvindusert ladning på overflaten til strukturen i kontakt med det vandige miljøet. Med en selvindusert ladning brukes i det minste en bar metalloverflate som er galvanisk eksponert til det vandige mediet hvor den sinkholdige overflaten er positiv i forhold til den bare metalloverflaten. Den bare metalloverflaten kan være små blokker av kobber, messing, jern etc. festet til den ytre overflaten av strukturen. Ethvert metall eller metallegering kan brukes i de bare metalloverflatene så lenge den sinkholdige overflaten, når den er i et vandig medium, er positiv i forhold til den bare metalloverflaten. In another feature of this embodiment, the net negative capacitive charge may be in the form of a self-induced charge on the surface of the structure in contact with the aqueous environment. With a self-induced charge, at least one bare metal surface is used that is galvanically exposed to the aqueous medium where the zinc-containing surface is positive relative to the bare metal surface. The bare metal surface may be small blocks of copper, brass, iron, etc. attached to the outer surface of the structure. Any metal or metal alloy can be used in the bare metal surfaces as long as the zinc-containing surface, when in an aqueous medium, is positive relative to the bare metal surface.

I en annen utførelsesform brukes et indusert periodisk potensial som tilveiebringer en elektrostatisk ladning på den sinkholdige overflaten som gir et oscillerende Helmholtz plan på denne. I denne utførelsesformen forhindrer de resulterende asymmetriske potensialene og de små periodiske strømmene i den nedsenkede konduktive overflaten, festing av marine organismer til overflaten, samtidig som man forhindrer korrosjon av den nedsenkede konduktive strukturen mer effektivt enn dersom det påføres en ikke-faraday negativ elektrostatisk ladning. In another embodiment, an induced periodic potential is used which provides an electrostatic charge on the zinc-containing surface which produces an oscillating Helmholtz plane on it. In this embodiment, the resulting asymmetric potentials and small periodic currents in the submerged conductive surface prevent attachment of marine organisms to the surface, while preventing corrosion of the submerged conductive structure more effectively than if a non-faraday negative electrostatic charge were applied.

Forskjellige plausible teoretiske forklaringer av de observerte resultatene med foreliggende oppfinnelse er beskrevet i den etterfølgende teksten. Disse forklaringene er tatt med for å gi en utførlig diskusjon av foreliggende oppfinnelse, men siden de er teorier, må de ikke oppfattes som begrensende for oppfinnelsen. Various plausible theoretical explanations of the observed results with the present invention are described in the following text. These explanations are included to provide a detailed discussion of the present invention, but since they are theories, they must not be construed as limiting the invention.

Oppfinnelsen er også beskrevet under med henvisning til figurene. Disse figurene er kun illustrative for oppfinnelsen og må derfor ikke anses som begrensende på noen måte. For eksempel viser figurene anvendelse av foreliggende oppfinnelse på et skipsskrog forsynt med et sinkholdig belegg. Eksemplene under viser anvendelse av foreliggende oppfinnelse for bøyer forsynt med et sinkholdig belegg som danner et grenseflatesjikt mellom bøyens ytre overflate og vannet. The invention is also described below with reference to the figures. These figures are only illustrative of the invention and must therefore not be considered limiting in any way. For example, the figures show application of the present invention to a ship's hull provided with a zinc-containing coating. The examples below show application of the present invention for buoys provided with a zinc-containing coating which forms an interface layer between the outer surface of the buoy and the water.

Som nevnt over, er imidlertid ikke foreliggende oppfinnelse begrenset til skip eller bøyer eller til strukturer forsynt med sinkholdige belegg, men kan anvendes for enhver struktur fremstilt av sink eller en sinklegering eller enhver annen struktur med en overflate forsynt med et sjikt av sink eller en sinklegering og også strukturer forsynt med sinkholdige belegg. Minimumskravene er at strukturens overflate som er i kontakt med det vandige miljøet, inneholder sink og at det er konduktivt. As mentioned above, however, the present invention is not limited to ships or buoys or to structures provided with zinc-containing coatings, but can be used for any structure made of zinc or a zinc alloy or any other structure with a surface provided with a layer of zinc or a zinc alloy and also structures provided with zinc-containing coatings. The minimum requirements are that the structure's surface in contact with the aqueous environment contains zinc and that it is conductive.

I samme retning kan selve strukturen, når den ikke er fremstilt av sink eller en sinklegering, være fremstilt av ethvert konduktivt eller ikke-konduktivt materiale som er passende for den påtenkte bruk i strukturen. Strukturen kan derved være fremstilt av både metallisk eller ikke-metallisk, for eksempel polymert eller kompositt materiale. Ytterligere, selv om foreliggende oppfinnelse kan brukes med metalliske strukturer, er det tilgjengelig forskjellige metoder for å gjøre ikke-metalliske strukturer konduktive og anvendelsen av foreliggende oppfinnelse med slike strukturer er like effektive som når de brukes med metalliske strukturer og ligger derved innen oppfinnelsens beskyttelsesomfang. In the same vein, the structure itself, when not made of zinc or a zinc alloy, may be made of any conductive or non-conductive material suitable for the intended use of the structure. The structure can thereby be made of both metallic or non-metallic, for example polymeric or composite material. Furthermore, although the present invention can be used with metallic structures, various methods are available for making non-metallic structures conductive and the application of the present invention with such structures is as effective as when used with metallic structures and is thereby within the scope of protection of the invention.

I foreliggende beskrivelse skiller en sinkholdig overflate seg fra et sinkholdig belegg som følger. En sinkholdig overflate er et sinkholdig metallisk sjikt påført strukturens overflate. For eksempel kan en slik overflate være et sinkholdig ark eller ark festet på In the present description, a zinc-containing surface differs from a zinc-containing coating as follows. A zinc-containing surface is a zinc-containing metallic layer applied to the structure's surface. For example, such a surface can be a zinc-containing sheet or sheets attached to it

(for eksempel naglet) til overflaten av strukturen. Et sinkholdig belegg oppnås ved å påføre en sinkholdig blanding, for eksempel et uorganisk sinkbelegg av alkylsilikat eller (eg riveted) to the surface of the structure. A zinc-containing coating is obtained by applying a zinc-containing mixture, for example an inorganic zinc coating of alkyl silicate or

alkalihydrolysert type på strukturens overflate. I henhold til foreliggende oppfinnelse, er galvanisering et belegg. alkali hydrolyzed type on the surface of the structure. According to the present invention, galvanization is a coating.

I en foretrukket utførelsesform kan den sinkholdige overflaten fordelaktig være forsynt med et additiv eller en blanding av additiver som forbedrer egenskapene. De sinkholdige overflatene som brukes i henhold til foreliggende oppfinnelse kan ytterligere innbefatte et silikat, det vil si en Na20:SiC>2 med varierende forhold, innbefattende natriumortosilikat med et forhold på 2:1 og natrium metasilikat med et forhold på 1:1, og fast eller flytende "vannglass" med forhold på 1:2 til 1:3.2 eller etylsilikat, for å beskytte sinken fra oppløsning i det vandige mediet. Dette materialet kan være tilstede i den sinkholdige overflaten i en mengde på opptil 5 masse-%. In a preferred embodiment, the zinc-containing surface can advantageously be provided with an additive or a mixture of additives that improve the properties. The zinc-containing surfaces used according to the present invention may further include a silicate, that is, a Na20:SiC>2 with varying ratios, including sodium orthosilicate with a ratio of 2:1 and sodium metasilicate with a ratio of 1:1, and solid or liquid "water glass" with a ratio of 1:2 to 1:3.2 or ethyl silicate, to protect the zinc from dissolution in the aqueous medium. This material may be present in the zinc-containing surface in an amount of up to 5% by mass.

Den sinkholdige overflaten kan også fordelaktig inneholde jernoksyd i mengder opptil 5 masse-% for å passivere den sinkholdige overflaten og holde tilbake frigjøringen av sinkioner til det vandige mediet. Dette forlenger levetiden til den sinkholdige overflaten. The zinc-containing surface may also advantageously contain iron oxide in amounts up to 5% by mass to passivate the zinc-containing surface and restrain the release of zinc ions into the aqueous medium. This extends the life of the zinc-containing surface.

Den sinkholdige overflaten kan også fordelaktig inneholde de-jernforfid i en mengde på opptil 2 masse-%. Dette forbedrer overflatens konduktivitet. The zinc-containing surface can also advantageously contain de-iron phosphate in an amount of up to 2% by mass. This improves the conductivity of the surface.

Den sinkholdige overflaten som anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse, kan inneholde en kombinasjon av to eller flere av silikater, jernoksyd og de-jernfosfid. The zinc-containing surface used according to the present invention may contain a combination of two or more of silicates, iron oxide and de-iron phosphide.

Bruk av en netto negativ kapasitiv ladning: Using a net negative capacitive charge:

Den utførelsesformen er innbefattet i US-patentsøknad nr. 07/145.275, inngitt 19. januar, 1988, som herved innlemmes som referanse. That embodiment is included in US Patent Application No. 07/145,275, filed January 19, 1988, which is hereby incorporated by reference.

I denne utførelsesformen forhindrer foreliggende oppfinnelse korrosjon og/eller begroing av den konduktive overflaten til en struktur i kontakt med vann av skjell og/eller andre akvatiske organismer innbefattende sebramuslinger ved å påtrykke og opprettholde en netto negativ elektrostatisk ladning på den konduktive overflaten til strukturen (for eksempel på et skipsskrog), hvilken overflate er gjort konduktiv og innbefatter sink og er i det minste delvis nedsenket i vann og som kun tillater en liten strøm. På grunn av nærværet av ladningen på den sinkholdige overflaten, dannes et Helmholtz dobbeltsjikt ved sink/vann grenseflaten. Det innerste Helmholtzplanet innbefatter en høy konsentrasjon av positivt ladede ioner i det alt overveiende sink og natrium. Det ytre Helmholtzplanet innbefatter negativt ladede ioner, hvorav en relativt høy konsentrasjon er hydroksydioner. De negative hydroksydionene i det ytre Helmholtzplanet blir tiltrukket av de positivt ladede sink-og natriumionene i det innerste Helmholtzplanet og danner en basisk løsning som ødelegger og/eller frastøter de lavere organismene i begroingskolonien. Dette forhindrer suksesjon og festing av høyere organismer som for eksempel skjell, rørormer og sebramuslinger. In this embodiment, the present invention prevents corrosion and/or fouling of the conductive surface of a structure in contact with water by shellfish and/or other aquatic organisms including zebra mussels by imparting and maintaining a net negative electrostatic charge on the conductive surface of the structure (for example of a ship's hull), which surface is made conductive and includes zinc and is at least partially submerged in water and allows only a small current. Due to the presence of the charge on the zinc-containing surface, a Helmholtz double layer forms at the zinc/water interface. The innermost Helmholtz plane contains a high concentration of positively charged ions in the predominantly zinc and sodium. The outer Helmholtz plane contains negatively charged ions, of which a relatively high concentration is hydroxide ions. The negative hydroxide ions in the outer Helmholtz plane are attracted to the positively charged zinc and sodium ions in the innermost Helmholtz plane and form a basic solution that destroys and/or repels the lower organisms in the fouling colony. This prevents the succession and attachment of higher organisms such as shells, tube worms and zebra mussels.

Antibegroingssystemet beskrevet her har mange fordeler fremfor kjente systemer, innbefattende følgende. Først påføres et negativt potensial til den konduktive overflaten i stedet for et positivt potensial, slik at det kun skjer en neglisjerbar oppløsning av overflaten. Dette eliminerer behovet for gjentatt maling og/eller periodisk reparasjon av overflaten. For det andre, selv om katodiske beskyttelses- The antifouling system described herein has many advantages over known systems, including the following. First, a negative potential is applied to the conductive surface instead of a positive potential, so that only negligible dissolution of the surface occurs. This eliminates the need for repeated painting and/or periodic repair of the surface. Second, although cathodic protection

systemer for å forhindre korrosjon er kjent, anvender de alltid eksterne anoder (se for eksempel systemet beskrevet i US 3.497.434 og US 4.767.512). Foreliggende oppfinnelse innbefatter en indre elektrode som ikke tidligere var kjent å være praktisk og krever ikke en ekstern anode (dvs. en anode i kontakt med vann). For det tredje anvender kjent anordninger strøm for å forhindre begroing som typisk har medført høye strømtettheter, slik at de medfører hydrogensprøhet i skroget og er kostbare i drift. Foreliggende oppfinnelse unngår disse problemene, siden den anvender ekstremt lave strømtettheter med en relativt høy potensialforskjell mellom overflaten og titanelektroden. systems to prevent corrosion are known, they always use external anodes (see for example the system described in US 3,497,434 and US 4,767,512). The present invention incorporates an internal electrode not previously known to be practical and does not require an external anode (ie, an anode in contact with water). Thirdly, known devices use electricity to prevent fouling, which has typically resulted in high current densities, so that they cause hydrogen embrittlement in the hull and are expensive to operate. The present invention avoids these problems, since it uses extremely low current densities with a relatively high potential difference between the surface and the titanium electrode.

Denne foretrukne utførelsesformen av foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med anvendelse på et skipsskrog. Denne anvendelsen på et This preferred embodiment of the present invention will be described in the following in connection with application to a ship's hull. This application to a

skipsskrog er gitt for å illustrere foreliggende oppfinnelse, uten å begrense oppfinnelsen til andre strukturer som under bruk er i kontakt med (feks. helt eller delvis nedsenket i) sjøvann, brakkvann eller ferskvann. Men som nevnt over, kan foreliggende oppfinnelse lett anvendes for sjøgående fartøyer, bøyer, oljerigger og enhver annen metallisk eller ikke-metallisk struktur som helt eller delvis er nedsenket i sjøvann, brakkvann eller ferskvann, innbefattende redningssystemer, filtersystemer, kjølesystemer, avsaltingssystemer etc. ship's hull is provided to illustrate the present invention, without limiting the invention to other structures which, during use, are in contact with (e.g. fully or partially submerged in) seawater, brackish water or fresh water. But as mentioned above, the present invention can easily be used for seagoing vessels, buoys, oil rigs and any other metallic or non-metallic structure that is fully or partially submerged in seawater, brackish water or fresh water, including rescue systems, filter systems, cooling systems, desalination systems etc.

Figur 1 viser et skipsskrog 10 som, i det minst delvis, er nedsenket i sjøvann, brakkvann og/eller ferskvann 12. Den eksponerte overflaten til skipsskroget 10 under vannlinjen 14 utsettes for begroing og/eller korrosjon. Figure 1 shows a ship's hull 10 which is, at least partially, submerged in seawater, brackish water and/or fresh water 12. The exposed surface of the ship's hull 10 below the waterline 14 is exposed to fouling and/or corrosion.

Begroingen synes å opptre som en suksesjon. Først danner oppløste næringsstoffer i vannet aggregater ved van der Waals krefter på den eksponerte overflaten. Bakterier i det vandige miljøet blir kjemotypisk tiltrukket til de absorberte næringsmidlene og danner et bakterieslimlag med merkbar tykkelse. Bakterieslimlaget blir deretter infiltrert av kiselalger, alger og andre enkeltcellede organismer. Fastsittende organismer som for eksempel skjell, rørormer og sebramuslinger lever av kiselalger, alger etc. og fester seg permanent til den næringsrike overflaten. Disse siste dyrene og plantene som er i et stort volum, blir vanligvis betegnet som "begroing" på skipsskroget, bøyer og andre nedsenkede strukturer. The fouling seems to act as a succession. First, dissolved nutrients in the water form aggregates by van der Waals forces on the exposed surface. Bacteria in the aqueous environment are chemotypically attracted to the absorbed nutrients and form a bacterial slime layer of noticeable thickness. The bacterial mucus layer is then infiltrated by diatoms, algae and other single-celled organisms. Sessile organisms such as shells, tube worms and zebra mussels feed on diatoms, algae etc. and attach themselves permanently to the nutrient-rich surface. These latter animals and plants being in large volume are usually termed "fouling" on ship hulls, buoys and other submerged structures.

Foreliggende oppfinnelse synes å forhindre begroing ved å bryte kjeden fra oppløste næringsmidler til høyere planter og dyr. Den eksponerte overflaten til skipsskroget 10 er belagt med et konduktivt sinkholdig belegg 16 som er påført en liten negativ strøm. Det dannes et Helmholtz dobbeltsjikt ved grenseflaten overflate/vann som synes å utestenge de lavere organismene i begroingssamfunnet fra å feste seg til den eksponerte overflaten. The present invention appears to prevent fouling by breaking the chain from dissolved nutrients to higher plants and animals. The exposed surface of the ship's hull 10 is coated with a conductive zinc-containing coating 16 to which a small negative current is applied. A Helmholtz double layer is formed at the surface/water interface which seems to block the lower organisms in the fouling community from attaching to the exposed surface.

I en spesielt foretrukket form av oppfinnelsen blir skipsskroget 10 først sandblåst til hvitt stål for å fjerne oksyder og danne en reaktiv overflate. Mens den er i en reaktiv tilstand, blir en konduktiv sinkrik maling, som kan være en sinkrik uorganisk maling, påført stålskroget 10 og danner et hovedsakelig sinkbelegg 16 som kan ha en tykkelse fra 0,7112 mm (2,8 mils) til 1,0414 mm (4,1 mils). Uorganiske sinkbelegg som er passende for bruk med foreliggende oppfinnelse er alkylsilikat eller alkalihydrolysert type som er lett kommersielt tilgjengelige. En slik kommersielt tilgjengelig maling er karbosink 118, fremstilt av Carboline, Inc., 1401 South Hanley Road, St. Louis, MO (USA) 63144. In a particularly preferred form of the invention, the ship's hull 10 is first sandblasted to white steel to remove oxides and form a reactive surface. While in a reactive state, a conductive zinc-rich paint, which may be a zinc-rich inorganic paint, is applied to the steel hull 10 forming a predominantly zinc coating 16 which may have a thickness of from 0.7112 mm (2.8 mils) to 1, 0414 mm (4.1 mils). Inorganic zinc coatings suitable for use with the present invention are the alkyl silicate or alkali hydrolyzed type which are readily commercially available. One such commercially available paint is carbozinc 118, manufactured by Carboline, Inc., 1401 South Hanley Road, St. Louis, MO (USA) 63144.

For sinkholdige belegg er et tørt filmlag med et sinkinnhold på 82 til 97 masse-% foretrukket, men sinkinnhold utenfor dette området, dvs. 70 til 99 masse-% er også anvendelige så lenge som det oppnås et konduktivt sinkbelegg. Alternativt kan det brukes et galvanisert sinkbelegg. Sinkbelegget 16 danner et grensesjikt mellom vannet 12 og skipsskroget 10 og er bundet til jernet i skipsskroget 10. For zinc-containing coatings, a dry film layer with a zinc content of 82 to 97% by mass is preferred, but zinc contents outside this range, i.e. 70 to 99% by mass, are also applicable as long as a conductive zinc coating is obtained. Alternatively, a galvanized zinc coating can be used. The zinc coating 16 forms a boundary layer between the water 12 and the ship's hull 10 and is bonded to the iron in the ship's hull 10.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, er en eller flere titanelektroder 18 anordnet i skipsskroget 10 og kapasitivt koblet til å danne et stort elektrolytisk batteri hvor skroget 10 virker som en negativ plate. I oppfinnelsen er det viktig at disse titanelektrodene er beskyttet fra kontakt med vann 12. Som vist i figurene 2 og 5 er titanelektrodene 18 montert på isolatorer 32 i et konduktivt hult legeme 20 fylt med en flytende elektrolytt 22. Elektrolytten kan for eksempel være en blanding av etylen glykol og vann inneholdende Na3P04boraks, og natrium merkaptobenzotiasol. For eksempel kan elektrolytten inneholde 1 til 10 masse-%, fortrinnsvis 5 masse-% vann H2O, 0.1 til 10 masse-%, fortrinnsvis 0.3 masse-%, Na3P04, 2 til 10 masse-%, fortrinnsvis ca. 4 masse-% borax, 0.1 til 1 masse-%, fortrinnsvis 0.5 masse-%, merkaptobenzotiasol, og resten er etylenglykol. Det fulle legemet 20 er festet til skipsskroget 10 ved hjelp av et konduktivt feste 24. In a preferred embodiment of the invention, one or more titanium electrodes 18 are arranged in the ship's hull 10 and capacitively coupled to form a large electrolytic battery where the hull 10 acts as a negative plate. In the invention, it is important that these titanium electrodes are protected from contact with water 12. As shown in figures 2 and 5, the titanium electrodes 18 are mounted on insulators 32 in a conductive hollow body 20 filled with a liquid electrolyte 22. The electrolyte can for example be a mixture of ethylene glycol and water containing Na3P04borax, and sodium mercaptobenzothiazole. For example, the electrolyte can contain 1 to 10% by mass, preferably 5% by mass of water H2O, 0.1 to 10% by mass, preferably 0.3% by mass, Na3P04, 2 to 10% by mass, preferably approx. 4% by mass borax, 0.1 to 1% by mass, preferably 0.5% by mass, mercaptobenzothiazole, and the remainder is ethylene glycol. The full body 20 is attached to the ship's hull 10 by means of a conductive attachment 24.

En isolert gjennomgående kobling 26 penetrerer det hule legemet 20 og danner en vanntett forsegling. Koblingen 26 danner en isolert ledning gjennom det hule legemet 20. En titanstang 28 av lignende legering som titanelektroden 18, strekker seg gjennom koblingen 26 og er forbundet med elektroden 18. An insulated through connector 26 penetrates the hollow body 20 and forms a watertight seal. The connector 26 forms an insulated conduit through the hollow body 20. A titanium rod 28 of a similar alloy to the titanium electrode 18 extends through the connector 26 and is connected to the electrode 18.

En strømtilførselsanordning 30 er koblet til titanstangen 28 og den konduktive overflaten til skipsskroget 10. I denne utførelsesformen tilveiebringer strømtilførselsanordningen 30 fortrinnsvis en potensialforskjell på åtte eller mere volt DC. Den positive terminalen til strømtilførselen er koblet til titanstangen 28 eksternt av det hule legemet 20 og den negative terminalen er koblet til skipsskroget 10. Når det nedsenkede overflatearealet til skroget 10 er stort, kan et mangfold av kontakter fra den negative terminalen til strømtilførselen 30 være plassert på flere punkter på skroget 10, for å sikre at det dannes en tilstrekkelig potensialgradient over hele overflaten. A power supply device 30 is connected to the titanium rod 28 and the conductive surface of the ship's hull 10. In this embodiment, the power supply device 30 preferably provides a potential difference of eight or more volts DC. The positive terminal of the power supply is connected to the titanium rod 28 externally of the hollow body 20 and the negative terminal is connected to the ship hull 10. When the submerged surface area of the hull 10 is large, a plurality of contacts from the negative terminal of the power supply 30 can be located at several points on the hull 10, to ensure that a sufficient potential gradient is formed over the entire surface.

Før igangsetting av en positiv ladning, vil det dannes en titanoksyd film på overflaten til titanelektroden 18, hvilken film har en tykkelse på kun noen Ångstrøm og er i intim kontakt med titanelektrodene 18. Denne oksydfilmen kan ha en dielektrisk konstant opptil 100. Before initiating a positive charge, a titanium oxide film will form on the surface of the titanium electrode 18, which film has a thickness of only a few Angstroms and is in intimate contact with the titanium electrodes 18. This oxide film can have a dielectric constant of up to 100.

Det er kjent at aluminium og magnesium også vil danne en oksydfilm på tilsvarende måte som titan. Imidlertid er slike oksydfilmer mye tynnere og vil, som en konsekvens av dette, ikke operere så effektivt til å begrense strømmen. Dersom det brukes en titanelektrode 18, bør flytende elektrolytter inneholdende små ioner som for eksempel bromider, klorider og fluorider unngås siden de kan rive opp oksydfilmen. It is known that aluminum and magnesium will also form an oxide film in a similar way to titanium. However, such oxide films are much thinner and, as a consequence, will not operate as effectively to limit the current. If a titanium electrode 18 is used, liquid electrolytes containing small ions such as bromides, chlorides and fluorides should be avoided since they can tear up the oxide film.

Som angitt her, virker hele systemet som en stor elektrolytisk kondensator. Titanelektroden 18 virker som den positive platen med en påtrykt positiv ladning. Skipsskroget 10 og elektrolytten 22 virker som den negative platen med en påtrykt negativ ladning. Elektrolytten 22 beveger effektivt skipsskroget 10 i nær kontakt med titanoksyd dielektrikumet som danner et kapasivt forhold mellom elektroden 28 og skipsskroget 10. As indicated here, the entire system acts as a large electrolytic capacitor. The titanium electrode 18 acts as the positive plate with an impressed positive charge. The ship's hull 10 and the electrolyte 22 act as the negative plate with an impressed negative charge. The electrolyte 22 effectively moves the ship's hull 10 into close contact with the titanium oxide dielectric which forms a capacitive relationship between the electrode 28 and the ship's hull 10.

Oksydfilmen som dannes på titanelektroden 18 virker som dielektrikum til kondensatoren. På grunn av denne dielektriske effekten til oksydfilmen kan det påføres en relativt høy potensialforskjell mellom skipsskroget 10 og titanelektroden 18, samtidig som det tillates kun en liten kontrollerbar strømlekkasje. The oxide film that forms on the titanium electrode 18 acts as a dielectric for the capacitor. Due to this dielectric effect of the oxide film, a relatively high potential difference can be applied between the ship's hull 10 and the titanium electrode 18, while only a small controllable current leakage is allowed.

I dette systemet er potensialforskjellen mellom titanelektroden og skipsskroget 10 ca. 8 til 10 volt. Det oppnås en halvcellespenning på ca. 0.9 til 1.2 negative volt DC, målt fra skipsskroget 10 til en sølv-sølvklorid referansecelle. Det er foretrukket med strøm-tettheter i området på 43,12 til 86,24 mA/m<2>(4 til 8 mA ft2) Ved disse nivåene er det tilstrekkelig energi til å ionisere vannet uten å utvikle tilstrekkelig fritt hydrogen ved sink/vanngrenseflaten til at det dannes hydrogensprøhet i skroget. In this system, the potential difference between the titanium electrode and the ship's hull is 10 approx. 8 to 10 volts. A half-cell voltage of approx. 0.9 to 1.2 negative volts DC, measured from the ship's hull 10 to a silver-silver chloride reference cell. Current densities in the range of 43.12 to 86.24 mA/m<2> (4 to 8 mA ft2) are preferred. At these levels, there is sufficient energy to ionize the water without developing sufficient free hydrogen at zinc/ the water interface until hydrogen embrittlement forms in the hull.

Den negative ladningen påtrykt skipsskroget 10 og det konduktivt koblede sinkbelegget 16 medfører begrenset elektrolytisk dissosiasjon av vann til hydrogenioner og hydroksylioner. Hydroksylionene kombinerer med sinkionene oksydert fra sinkbelegget 16, men er forhindret fra å unnslippe av pH nivået og den påtrykte ladningen. Det resulterende sinkhydroksydet hever pH nivået i vann fra 7 til noe mellom 8 og 11, som er i passivitetsnivået for sink som vist i Pourbaix diagrammet i figur 3. Dette forhindrer effektiv oppløsning av sinkbelegget 16 i vann. The negative charge impressed on the ship's hull 10 and the conductively coupled zinc coating 16 causes limited electrolytic dissociation of water into hydrogen ions and hydroxyl ions. The hydroxyl ions combine with the zinc ions oxidized from the zinc coating 16, but are prevented from escaping by the pH level and the impressed charge. The resulting zinc hydroxide raises the pH level in water from 7 to something between 8 and 11, which is in the passivity level for zinc as shown in the Pourbaix diagram in Figure 3. This prevents effective dissolution of the zinc coating 16 in water.

Ved sink/vann grenseflaten er det utviklet et Helmholtz dobbeltsjikt, vist i figur 4. I det innerste Helmholtz planet er det en konsentrasjon av positivt ladede metallioner, dissosiert fra det nærliggende vannet, dvs. kalsium, magnesium, natrium og sink. I det ytterste Helmholtz planet er det en konsentrasjon av negativt ladede ioner som også er dissosiert fra vann, innbefattende hydroksyler i klorid. Hydroksylionene i det ytterste Helmholtz planet er kjemisk tiltrukket til sink og natriumioner i det innerste Helmholtz planet og synes å danne en basisk løsning som forhindrer festing av begroings-organismer. At the zinc/water interface, a Helmholtz double layer has developed, shown in figure 4. In the innermost Helmholtz plane there is a concentration of positively charged metal ions, dissociated from the nearby water, i.e. calcium, magnesium, sodium and zinc. In the outermost Helmholtz plane there is a concentration of negatively charged ions that are also dissociated from water, including hydroxyls in chloride. The hydroxyl ions in the outermost Helmholtz plane are chemically attracted to zinc and sodium ions in the innermost Helmholtz plane and seem to form a basic solution that prevents the attachment of fouling organisms.

Foreliggende oppfinnelse synes å forhindre utviklingen av bakterieslimet på to måter; en kjemisk orientert og en tropisk orientert. Det er vist at nesten alle bakterie- The present invention appears to prevent the development of the bacterial slime in two ways; one chemically oriented and one tropically oriented. It has been shown that almost all bacterial

cellene innehar en negativ overflateladning som, når de plasseres i et elektrisk felt, medfører at de migrerer bort fra den negative enden. I det viste systemet, frastøter den negative overflateladningen til det ytterste Helmholtzplanet ikke bare bakteriene, men the cells possess a negative surface charge which, when placed in an electric field, causes them to migrate away from the negative end. In the system shown, the negative surface charge of the outermost Helmholtz plane not only repels the bacteria but

også mange høyere organismer i næringskjeden. Slike organismer blir ikke skadet av den negative ladningen, men blir ganske enkelt frastøtt og forhindres i det området hvor de føler påvirkningen. also many higher organisms in the food chain. Such organisms are not harmed by the negative charge, but are simply repelled and prevented in the area where they feel the influence.

Den kjemiske effekten ved begroingsorganismene har tre hovedtrekk:glatt, osmotisk og giftig. I det første tilfellet holdes sinkoverflaten ved et pH nivå nær 11. Ved dette nivået av hydroksylkonsentrasjon reagerer lipidinnholdet i bakteriecellene med natriumhydroksyd og derved ødelegges bakteriekapselen og dreper bakterien og andre lignende encellede organismer. For det andre er det en konsentrasjon av positive ioner tett bundet til sinkbelegget 16 som et resultat av den negative tiltrekningen til belegget 16. Dette resulterer i høyere konsentrasjoner av metalliske ionesalter. Når en mikro-organisme kommer inn i det indre Helmholtzplanet, vil saltene ha en negativ osmotisk effekt og trekke ut cellevæske og derved "salte ut" celleproteinene og medføre at organismen dør. Selv om enkelte organismer i sjøvann kan tolerere høye osmotiske trykk, er de vanligvis ikke i begroingskolonien. Til slutt, som salter av et tungmetall, er sinksalter istand til å kombinere med og forgifte celleproteinet. Den toksiske effekten av sink, er imidlertid noe spekulativ, siden sink aldri har vist seg å være toksisk som et belegg i sjøvann. The chemical effect of the fouling organisms has three main features: smooth, osmotic and toxic. In the first case, the zinc surface is kept at a pH level close to 11. At this level of hydroxyl concentration, the lipid content of the bacterial cells reacts with sodium hydroxide and thereby destroys the bacterial capsule and kills the bacterium and other similar unicellular organisms. Second, there is a concentration of positive ions tightly bound to the zinc coating 16 as a result of the negative attraction to the coating 16. This results in higher concentrations of metallic ion salts. When a micro-organism enters the inner Helmholtz plane, the salts will have a negative osmotic effect and draw out cell fluid and thereby "salt out" the cell proteins and cause the organism to die. Although some organisms in seawater can tolerate high osmotic pressures, they usually do not in the fouling colony. Finally, as salts of a heavy metal, zinc salts are able to combine with and poison the cell protein. The toxic effect of zinc is, however, somewhat speculative, since zinc has never been shown to be toxic as a coating in seawater.

Anvendelse av en selv- indusert ladning Application of a self-induced charge

I denne utførelsesformen av oppfinnelsen brukes minst en bar metalloverfiate som er galvanisk eksponert til det omgivende vanndige mediet, hvor den sinkholdige overflaten eksponert til vannet er positiv i forhold til den bare metalloverflaten. Denne utførelsesformen av oppfinnelsen skiller seg fra en eventuell tilfeldig skraping gjennom et sinkholdig belegg malt på en metallstruktur som vil resultere i en selvindusert ladning på sinkgrenseflaten, fordi sinkoverflaten er positiv i forhold til den bare metalloverflaten som er galvanisk eksponert til det omgivende vanndige mediet som et resultat av skrapingen. Selv om en slik geometri vil gi tilsvarende resultat som foreliggende oppfinnelse, er det ifølge oppfinnernes kjennskap ingen slike observasjoner eller anvendelse av den beskyttende effekten som oppnås ved dette. In this embodiment of the invention, at least one bare metal surface is used which is galvanically exposed to the surrounding aqueous medium, where the zinc-containing surface exposed to the water is positive in relation to the bare metal surface. This embodiment of the invention differs from any accidental scratching through a zinc-containing coating painted on a metal structure which would result in a self-induced charge on the zinc interface, because the zinc surface is positive relative to the bare metal surface which is galvanically exposed to the surrounding aqueous medium as a result of the scraping. Although such a geometry will give a similar result to the present invention, according to the inventors' knowledge, there are no such observations or application of the protective effect achieved by this.

Ifølge oppfinnelsen er den bare metalloverflaten som er anordnet på overflaten av strukturen, eksponert til det vanndige miljø. Den bare metalloverflaten kan utgjøres av et enkelt metall eller en legering av metaller med den eneste forutsetning at den sinkholdige overflaten er positiv i forhold til den bare metalloverflaten. For eksempel kan den bare metalloverflaten være fremstilt av kobber, messing, jern etc. Den bare metalloverflaten kan være i form av en edelmetallkatode anordnet eksternt til strukturen med et kondensatorpar anordnet mellom edelmetallkatoden og den sinkholdige overflaten og derved tilveiebringe et galvanisk system som gir de fordelaktige effektene ved foreliggende oppfinnelse. I denne utførelsesformen av oppfinnelsen er den bare metalloverflaten generelt fremstilt av et metall som er mer edelt enn sink og som med fullt overlegg er eksponert og galvanisk koblet til den sinkholdige overflaten. For å adskille den fra en ripe som har en kompleks geometri, har den bare metalloverflaten som anvendes i henhold til oppfinnelsen en enkel geometri. Den bare metalloverflaten kan være i form av små blokker eller striper av metall som på en enkel måte kan byttes ut. According to the invention, only the metal surface arranged on the surface of the structure is exposed to the aqueous environment. The bare metal surface can be made up of a single metal or an alloy of metals with the sole condition that the zinc-containing surface is positive in relation to the bare metal surface. For example, the bare metal surface may be made of copper, brass, iron, etc. The bare metal surface may be in the form of a noble metal cathode arranged externally to the structure with a pair of capacitors arranged between the noble metal cathode and the zinc containing surface thereby providing a galvanic system which provides the advantageous the effects of the present invention. In this embodiment of the invention, the bare metal surface is generally made of a metal more noble than zinc and which is fully exposed and galvanically connected to the zinc-containing surface. To distinguish it from a scratch having a complex geometry, only the metal surface used according to the invention has a simple geometry. The bare metal surface can be in the form of small blocks or strips of metal that can be easily replaced.

Anvendelse av et faradav potensial Application of a faradav potential

Antibegroingssystemet beskrevet i denne utførelsesformen som er ganske lik det ovenfor beskrevne systemet og som primært adskiller seg fra dette ved bruk av et asymmetrisk alternerende elektrostatisk potensial i stedet for kun å bruke en netto negativ kapasitiv ladning, har også mange fordeler overfor tilgjengelig kjente anordninger inkludert de etterfølgende. For det første er det faraday potensialet som påføres den konduktive strukturen, tilstrekkelig negativt forskjøvet slik at det skjer en neglisjerbar oppløsning av den sinkholdige overflaten. Dette eliminerer nødvendigheten for periodisk gjentatt maling og/eller reparasjon av overflatestrukturen. For det andre, mens katodiske beskyttelsessystemer for å forhindre korrosjon er kjent, vil de alltid anvende eksterne anoder i kontakt med vannet. Foreliggende oppfinnelse innbefatter en indusert elektrostatisk ladning som ikke tidligere var ansett å være praktisk og som fortrinnsvis ikke krever eksterne anoder (d.v.s. anoder i kontakt med vannet). For det tredje har kjente tilgjengelige anordninger som bruker strøm for å forhindre begroing av skipsskrog, typisk medført høye strømtettheter som vil medføre hydrogensprøhet i skroget og er kostbare i drift. Foreliggende oppfinnelse unngår disse problemene, siden det anvendes ekstremt lave strømtettheter med relativt høye potensialforskj eller mellom den konduktive strukturen og vannet. The antifouling system described in this embodiment which is quite similar to the system described above and which differs from it primarily by using an asymmetrical alternating electrostatic potential instead of using only a net negative capacitive charge, also has many advantages over available known devices including the subsequently. First, the faraday potential applied to the conductive structure is sufficiently negatively shifted so that negligible dissolution of the zinc-containing surface occurs. This eliminates the need for periodic repainting and/or repair of the surface structure. Second, while cathodic protection systems to prevent corrosion are known, they will always employ external anodes in contact with the water. The present invention includes an induced electrostatic charge which was not previously considered practical and which preferably does not require external anodes (i.e. anodes in contact with the water). Thirdly, known devices available that use electricity to prevent fouling of ship hulls have typically involved high current densities which will cause hydrogen embrittlement in the hull and are expensive to operate. The present invention avoids these problems, since extremely low current densities are used with relatively high potential differences between the conductive structure and the water.

I denne utførelsesformen innbefatter antibegroingssystemet (a) en struktur som kan være i kontakt med vannet og som er utstyrt med en konduktiv sinkholdig overflate, tilsvarende den nedsenkede delen av strukturen, hvilken sinkholdige overflate danner et grensesjikt mellom vannet og strukturen og (b) midler for å indusere og opprettholde et asymmetrisk alternerende potensial på den sinkholdige overflaten, tilstrekkelig til å forhindre begroing og/eller korrosjon av overflaten. I denne utførelsesformen dannes et oscillerende Helmholtz dobbeltsjikt som opprettholdes ved grenseflaten mellom den sinkholdige overflaten og vannet. In this embodiment, the antifouling system includes (a) a structure which can be in contact with the water and which is provided with a conductive zinc-containing surface, corresponding to the submerged part of the structure, which zinc-containing surface forms an interface layer between the water and the structure and (b) means for to induce and maintain an asymmetrical alternating potential on the zinc-containing surface, sufficient to prevent fouling and/or corrosion of the surface. In this embodiment, an oscillating Helmholtz double layer is formed which is maintained at the interface between the zinc-containing surface and the water.

Midlene for å indusere det asymmetriske alterende elektrostatiske potensialet på den sinkholdige overflaten, kan innbefatte: (cl) et middel for å legge inn et dielektrikum mellom et første og et andre konduktormiddel, hvor det første konduktormidlet er en strømkilde for asymmetrisk vekselstrøm, konduktivt forbundet med en kondensatorrekke anordnet med altererende rettede dioder, slik at den tilførte strømmen omsettes til et asymmetrisk alterende elektrostatisk potensial hvor den andre konduktoren er strukturen og The means for inducing the asymmetric altering electrostatic potential on the zinc-containing surface may include: (cl) a means for interposing a dielectric between a first and a second conductor means, the first conductor means being a current source of asymmetric alternating current, conductively connected to a series of capacitors arranged with alternating rectified diodes, so that the supplied current is converted into an asymmetrical alternating electrostatic potential where the second conductor is the structure and

(c2) midler for å generere en potensialforskjell mellom det første konduktormidlet og det andre konduktormidlet, hvilket andre konduktormiddel er negativt med hensyn til det første konduktormidlet. (c2) means for generating a potential difference between said first conducting means and said second conducting means, said second conducting means being negative with respect to said first conducting means.

Fortrinnsvis er det første konduktormidlet håndtert internt i strukturen hvor det er beskyttet fra kontakt med vannet. Systemet kan også ytterligere innbefatte et faraday in-duktorsystem for å omsette en equipotensial galvanisk strømkilde til et assymetrisk alternerende elektrostatisk potensial anordnet inne i strukturen. Preferably, the first conductor means is handled internally in the structure where it is protected from contact with the water. The system may also further include a faraday inductor system to convert an equipotential galvanic current source to an asymmetrical alternating electrostatic potential arranged within the structure.

Det første konduktormidlet kan være en strømkilde for asymmetrisk vekselstrøm konduktivt forbundet til en kondensatorrekke anordnet med alternerende rettede dioder, slik at den tilførte strømmen omsettes til et asymmetrisk alternerende elektrostatisk potensial. Midlene for å frembringe den netto negative elektrostatiske ladningen, kan innbefatte midler for å opprettholde en strømtetthet på strukturen som er tilstrekkelig til å medføre en begrenset dissosiasjon av vannet og danne sinkhydroksyd, natriumhydroksyd og hydrogenperoksyd ved det oscillerende Helmholtz dobbeltsjiktet, uten dannelse av fritt hydrogen. The first conductor means can be a current source for asymmetric alternating current conductively connected to a series of capacitors arranged with alternating rectified diodes, so that the supplied current is converted into an asymmetric alternating electrostatic potential. The means for producing the net negative electrostatic charge may include means for maintaining a current density on the structure sufficient to cause limited dissociation of the water and form zinc hydroxide, sodium hydroxide and hydrogen peroxide at the oscillating Helmholtz double layer, without the formation of free hydrogen.

Antibegroingssystemet kan brukes på en struktur som, i det minste delvis, er nedsenket i vann, hvor den sinkholdige overflaten danner et grensesjikt mellom vannet og strukturen. The antifouling system can be applied to a structure that is, at least partially, submerged in water, where the zinc-containing surface forms an interface between the water and the structure.

Midlene for å frembringe de assymetriske elektrostatiske potensialene innbefatter en The means for generating the asymmetric electrostatic potentials include a

faraday eleklrostatisk konduktor anordnet inne i vannstrukturen og midler for å danne et elektrostatisk potensial mellom vannet og strukturen som har en netto negativ ladning i forhold til vannet. Midlene for å danne den netto negative elektrostatiske ladningen kan ytterligere innbefatte et middel for å opprettholde en strømtetthet som er tilstrekkelig til å dissosiere vann til sine hovedkomponenter og danne sinkhydroksyd, natrium- faraday eleclrostatic conductor arranged within the water structure and means for creating an electrostatic potential between the water and the structure which has a net negative charge relative to the water. The means for generating the net negative electrostatic charge may further include means for maintaining a current density sufficient to dissociate water into its major components and form zinc hydroxide, sodium

hydroksyd og hydrogenperoksyd ved Helmholtz dobbeltsjiktet, uten dannelse av fritt hydrogen. hydroxide and hydrogen peroxide at the Helmholtz double layer, without formation of free hydrogen.

Midlene for å danne den netto negative elektrostatiske ladningen kan ytterligere innbefatte et induktorapparat for å danne et asymmetrisk alternerende statisk potensial, hvilket apparat er montert isolert i strukturen, til hvilken det er konduktivt koblet. Omdannelsen fra galvanisk til faradaypotensialer kan oppnås ved diodesvitsjing av strømmen til kondensatorrekkene. The means for generating the net negative electrostatic charge may further include an inductor device for generating an asymmetrical alternating static potential, which device is mounted isolated in the structure to which it is conductively connected. The conversion from galvanic to faraday potentials can be achieved by diode switching of the current to the capacitor banks.

Det kan brukes en strømtilførselsgenerator som danner en asymmetrisk galvanisk strøm med alterende polaritet, konduktivt forbundet med en diode, kondensatorpar slik at den galvaniske strømmen omsettes til faraday elektrostatisk potensial. A power supply generator can be used which forms an asymmetric galvanic current with alternating polarity, conductively connected with a diode, capacitor pair so that the galvanic current is converted into faraday electrostatic potential.

Som ved utførelsesformen beskrevet over, viser figur 1 et skipsskrog 10, hvor antibegroingsbelegget i henhold til foreliggende oppfinnelse i det minste delvis er nedsenket i vann 12. Den eksponerte overflaten til skipsskroget 10 under vannlinjen 14, er utsatt for begroing av forskjellige marine organismer, innbefattende bakterier (som danner et bakterieslimlag med merkbar tykkelse), kiselalger, alger og andre enkeltcellede organismer og mer høytstående organismer som for eksempel skjell, rørormer og sebramuslinger. As with the embodiment described above, Figure 1 shows a ship's hull 10, where the antifouling coating according to the present invention is at least partially submerged in water 12. The exposed surface of the ship's hull 10 below the waterline 14 is exposed to fouling by various marine organisms, including bacteria (which form a bacterial mucus layer of noticeable thickness), diatoms, algae and other single-celled organisms and higher organisms such as shells, tube worms and zebra mussels.

I denne utførelsesformen er den eksponerte overflaten av skipsskroget 10 også belagt med et konduktivt sinkholdig belegg 16, på hvilket det induseres et faraday oscillerende Helmholtz dobbeltsjikt ved overflate/sjøvannsgrenseflaten som forhindrer at de lavere organismene fester seg til den eksponerte overflaten. In this embodiment, the exposed surface of the ship's hull 10 is also coated with a conductive zinc-containing coating 16, on which a faraday oscillating Helmholtz double layer is induced at the surface/seawater interface which prevents the lower organisms from attaching to the exposed surface.

I en foretrukket utførelsesform blir skipssroget 10 først sandblåst til hvitt metall for å fjerne oksyder og frembringe en reaktiv overflate. I reaktiv tilstand blir det påført et overflatebelegg, nevnt som uorganisk sinkrik maling, bestående av sinkpulver eller sinkoksyd og en "bærer", for eksempel en silikatbasert "bærer" som kan ha en tykkelse fra 0,7112 mm til 1,0414 mm (2.8 mils til 4.1 mils) som påføres ved sprøyting eller kosting. Det resulterende tørre filmbelegget som er kjemisk kovalent bundet til metallskroget 10, kan inneholde fra 70 til 99, fortrinnsvis 85 til 97 masse-% sink. Uorganiske sinkbelegg som kan anvendes ved foreliggende oppfinnelse, er alkylsilikat eller alkalisk hydrolisert type som er kommersielt tilgjengelig. En slik tilgjengelig maling er Carbozinc 11 fremstilt av Carboline, Inc. 1 denne utførelsesformen av oppfinnelsen er en eller flere strømtilførsler 30 og kondensatorrekker 18 anordnet i skipsskroget 10. Et viktig trekk ved oppfinnelsen er at en eller flere kondensatorrekker 18 er anordnet på en måte som forhindrer kontakt med vannet 12. En eller flere strømtilførsler 30 og kondensatorrekker 18, er festet til skroget på en slik måte at skroget 10 blir en faraday konduktor for de induserte ladningene til kondensatorrekkene. In a preferred embodiment, the ship's hull 10 is first sandblasted to white metal to remove oxides and produce a reactive surface. In the reactive state, a surface coating, referred to as inorganic zinc-rich paint, is applied, consisting of zinc powder or zinc oxide and a "carrier", for example a silicate-based "carrier" which can have a thickness from 0.7112 mm to 1.0414 mm (2.8 mils to 4.1 mils) which is applied by spraying or brushing. The resulting dry film coating which is chemically covalently bonded to the metal hull 10 may contain from 70 to 99, preferably 85 to 97 mass % zinc. Inorganic zinc coatings that can be used in the present invention are alkyl silicate or alkaline hydrolyzed types that are commercially available. One such available paint is Carbozinc 11 manufactured by Carboline, Inc. 1 this embodiment of the invention is one or more power supplies 30 and capacitor banks 18 arranged in the ship's hull 10. An important feature of the invention is that one or more capacitor banks 18 are arranged in a way that prevents contact with the water 12. One or more current supplies 30 and capacitor banks 18 are attached to the hull in such a way that the hull 10 becomes a faraday conductor for the induced charges to the capacitor banks.

Strømtilførselen 30 er koblet mellom kondensatorrekkene og skipssroget og danner et asymmetrisk alternerende potensial til hver ved et potensial fra 1.0 til 10.0 volt. Det oppnås en halv-cellespenning på ca. 0.9 til 1.2 negative volt DC målt fra skipsskroget 10 til en sølv-sølvkloridreferansecelle i vann. Det er foretrukket med strømtettheter på ikke mer enn 43,12 til 86,24 mA/m<2>(4 til 9 mA pr. fit2). Ved disse nivåene er det tilstrekkelig energi til å beskytte skroget. Når det nedsenkede overflatearealet til skroget 10 er stort, kan det med fordel brukes et mangfold av kontakter fra den negative terminalen på strømtilførselen 30 til punkter på skroget 10 plassert i avstand fira hverandre for å sikre en passende potensialgradient i hele skrogets lengde. The power supply 30 is connected between the capacitor rows and the ship's hull and forms an asymmetrical alternating potential to each at a potential from 1.0 to 10.0 volts. A half-cell voltage of approx. 0.9 to 1.2 negative volts DC measured from the ship's hull 10 to a silver-silver chloride reference cell in water. Current densities of no more than 43.12 to 86.24 mA/m<2> (4 to 9 mA per fit2) are preferred. At these levels there is sufficient energy to protect the hull. When the submerged surface area of the hull 10 is large, a variety of contacts can be advantageously used from the negative terminal of the power supply 30 to points on the hull 10 spaced apart from each other to ensure a suitable potential gradient throughout the length of the hull.

Som vist hei, synes hele systemet å virke som et stort faradaybur med skroget som den ytre skjermen, fra hvilken de induserte ladningene kan føres til jord. I bruk vil dette effektivt forhindre oppløsning av sinkbelegget 16 i sjøvannet. As shown hi, the whole system seems to act like a large faraday cage with the hull as the outer shield, from which the induced charges can be conducted to ground. In use, this will effectively prevent dissolution of the zinc coating 16 in the seawater.

Selv om det er henvist til forskjellige teorier over, uansett antibegroingsmekanisme, er det innlysende at den induktive sinkbelagte overflaten nedsenket i vann er motstands-dyktig mot begroing når den påtrykkes et netto negativt potensial, i motsetning til kjente beskrivelser. Sink alene har ingen antibegroingseffekt. Dette ble vist i forsøk hvor en forsøksstruktur ble belagt med en sinkrik maling og nedsenket i sjøvann. Forsøksstrukturen, uten noen påtrykt negativ ladning, ble sterkt begrodd. Although various theories have been referred to above, regardless of the anti-fouling mechanism, it is evident that the inductive zinc-coated surface immersed in water is resistant to fouling when applied to a net negative potential, contrary to known descriptions. Zinc alone has no antifouling effect. This was shown in experiments where an experimental structure was coated with a zinc-rich paint and immersed in seawater. The test structure, without any imprinted negative charge, was heavily fouled.

Etter denne generelle beskrivelsen av oppfinnelsen, vil det nå bli beskrevet mer detaljert med henvisning til visse spesielle eksempler som kun er tatt med at illustrative årsaker og som ikke er ment å begrense oppfinnelsen. After this general description of the invention, it will now be described in more detail with reference to certain particular examples which are taken for illustrative purposes only and which are not intended to limit the invention.

EKSEMPLER EXAMPLES

Eksempel 1 - Det ble fremstilt en bøye av en seksjon av svart, valset stål belagt med sinkrik maling. Det ble plassert en titanelektrode tilsvarende den som er vist i figurene 2 og 5 i bøyen. Det ble påtrykt et åtte-volts potensialforskjell mellom titanelektroden og det ytre røret og denne ble plassert i vannet ved Bogue Sound ved Morehead City. Det ble funnet en sterk begroing på kablene som ble brukt til å feste bøyene, men det ble ikke funnet noen betydelig begroing på de sinkbelagte overflatene. Example 1 - A buoy was made from a section of black, rolled steel coated with zinc-rich paint. A titanium electrode corresponding to the one shown in Figures 2 and 5 was placed in the buoy. An eight-volt potential difference was applied between the titanium electrode and the outer tube and this was placed in the water of Bogue Sound at Morehead City. Heavy fouling was found on the cables used to secure the buoys, but no significant fouling was found on the zinc coated surfaces.

Eksempel 2 - Det ble installert en kontrollbøye som var sinkbelagt, men som ikke hadde noen titanelektrode eller noe påtrykt potensial. Kontrollbøyen ble plassert i vannet på samme sted som anordningen beskrevet i eksempel 1 og var plassert der i like lang tid. Kontrollbøyen var sterkt begrodd etter at den hadde vært i vannet i like lang tid. Dette viser at den uorganiske sinkrike malingen i seg selv ikke hadde noen antibegroende effekt. Example 2 - A control buoy was installed which was zinc coated, but which had no titanium electrode or any imprinted potential. The control buoy was placed in the water in the same place as the device described in example 1 and was placed there for the same length of time. The control buoy was heavily fouled after it had been in the water for the same length of time. This shows that the inorganic zinc-rich paint itself had no antifouling effect.

Eksempel 3 -1 dette forsøket ble det fremstilt en forsøksbøye identisk med den som er beskrevet i eksempel 1, bortsett fra at bøyen ikke var belagt. Forsøksbøyen ble plassert i vannet på samme sted som de to tidligere forsøkene og for like lang tid. Selv om det ble påtrykt et negativt potensial mellom elektroden og bøyens overflate ble bøyen sterkt begrodd, noe som viser at en ladning på en metalloverflate i seg selv ikke vil forhindre begroing. Example 3 - In this experiment, a test buoy identical to that described in example 1 was produced, except that the buoy was not coated. The trial buoy was placed in the water in the same place as the two previous trials and for the same length of time. Although a negative potential was applied between the electrode and the surface of the buoy, the buoy was strongly fouled, showing that a charge on a metal surface will not in itself prevent fouling.

I lys av beskrivelsen over, er det innlysende at det kan gjøres forskjellige modifikasjoner og variasjoner av foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen kan derfor praktiseres på annen måte enn det som spesifikt er beskrevet, uten å avvike fra oppfinnelsens beskyttelsesomfang. In light of the description above, it is obvious that various modifications and variations of the present invention can be made. The invention can therefore be practiced in a different way than what is specifically described, without deviating from the scope of the invention's protection.

Claims

1. System comprising: (a) a structure having a conductive zinc-containing surface suitable for use in contact with seawater, brackish water, fresh water or a combination thereof, which structure is made of zinc or a zinc-containing alloy or which structure is made of a conductive or non-conductive material and is provided with a conductive zinc-containing surface layer or a conductive zinc-containing coating, applied to at least part of the structure, which zinc-containing surface layer and coating forms a boundary layer between the structure and the water when in use the structure is in contact with the water, characterized wherein the system further includes: (b) means for (bl) inducing and maintaining a net negative capacitive charge on the surface of the structure or (b2) inducing and maintaining an asymmetrically alternating electrostatic potential on the surface of the structure sufficient to prevent corrosion or fouling of the structure; wherein the means (bl) for inducing and maintaining a net negative capacitive charge on the surface of the structure comprises: (i) at least one capacitor bank attached to the structure wherein, when the structure in use is in contact with the water, the at least one capacitor bank is protected from contact with the water, and a power supply having a terminal of a first polarity, conductively connected to the outer surface, and a terminal of opposite polarity, capacitively connected to the outer surface, which power supply and means of capacitive connection are both protected from contact with the aqueous the environment; or (ii) at least one bare metal surface galvanically exposed to the water when the structure is in use in contact with the water, when the zinc-containing surface is galvanically positive relative to the bare metal surface; and where: (iii) the means (b2) for inducing and maintaining an asymmetrical alternating electrostatic potential on the surface of the structure comprises: - at least one capacitor bank attached to the structure where, when the structure in use is in contact with the water, which at least one capacitor bank is protected from contact with the water; - means for inserting a dielectric between a first and a second conductive means, where the first conductive means is a power supply with asymmetrical alternating current connected conductively to the capacitor bank arranged with alternately rectified diodes so that the supplied current is transformed into an asymmetrical alternating electrostatic potential, wherein the second conductive means is the structure; and - means for producing a potential difference between the first conductive means and the second conductive means, the second conductive means being negative with respect to the first conductive means.

2. System according to claim 1, characterized in that it includes means for inducing and maintaining a negative capacitive charge.

3. System according to claim 1, characterized in that it includes means for inducing an asymmetrical alternating electrostatic potential.

4. System according to claim 1, characterized in that the structure is a ship hull, a pipeline, a screen, a rod, an expanded net, a perforated sheet, an expanded sheet, a sheet or a wire.

5. System according to claim 1, characterized in that the zinc-containing surface further includes a silicate, iron oxide, di-iron phosphide or mixture thereof.

6. Method for preventing fouling or corrosion of a structure in use with a surface in contact with seawater, brackish water, fresh water or a combination thereof, which method comprises using a structure with a conductive zinc-containing surface, wherein the structure is made of zinc or a zinc-containing alloy or which structure is made of a conductive or non-conductive material and is provided with a zinc-containing surface layer or a zinc-containing coating applied thereto, which conductive zinc-containing surface layer and coating forms a boundary layer between the conductive structure and the water; said method further comprising the steps of: (a) inducing and maintaining a negative capacitive charge on the surface of the structure in contact with the water sufficient to prevent the fouling or corrosion; or (b) inducing and maintaining an asymmetrically alternating electrostatic potential on the conductive zinc-containing surface sufficient to prevent the fouling or corrosion; in which step (a) the means (bl) is used to induce the negative capacitive charge, where the means (bl) includes: (i) means for inducing and maintaining a net negative capacitive charge on the surface of the structure, which means includes: - at least a capacitor bank attached to the structure, the at least one capacitor bank being protected from contact with the water; and - a power supply with a terminal of a first polarity, conductively connected to the outer surface and a terminal of the opposite polarity, capacitively connected to the outer surface, which power supply and means of capacitive connection are both protected in use from contact with the aqueous environment ; or (ii) means for inducing and maintaining a net negative capacitive charge on the surface of the structure including at least one bare metal surface galvanically exposed to the water when the fixture is in use in contact with the water, the zinc-containing surface being galvanically positive relative to the bare metal surface ; in which step (b) the agent (b2) is used to induce and maintain an asymmetrical alternating electrostatic potential on the surface of the structure; (iii) which means (b2) includes: - at least one capacitor row fixed to the structure, where the at least one capacitor row is protected from contact with the water; - means for inserting a dielectric between a first and a second conductive means, where the first conductive means is a power supply with asymmetrical alternating current connected, conductively to the capacitor bank arranged with alternately rectified diodes so that the supplied current is transformed into an asymmetrical alternating electrostatic potential, where the second conductive agent is the structure; and - means for producing a potential difference between the first conductive means and the second conductive means, the second conductive means being negative with respect to the first conductive means.

7. Method according to claim 6, characterized in that it prevents fouling of the structure with zebra mussels.

8. Method according to claim 6, characterized in that it includes inducing and maintaining the negative capacitive charge.

9. Method according to claim 6, characterized in that it includes inducing the asymmetric alternating electrostatic potential.

10. Method according to claim 6, characterized in that the zinc-containing surface further includes a silicate, iron oxide, di-iron phosphide or a mixture thereof.