[發明專利]船舶水下腐蝕相關靜態磁場預測模型的驗模方法

有效

• 申請號: 201410834577.2
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104569627B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 陳聰;楊海彬;譚浩;蔣治國
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01R29/14
• 分類號: G01R29/14;G01N17/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 黃行軍

技術領域

本發明涉及屬于船舶水下電磁場的特征預測領域，具體涉及一種船舶水下腐蝕相關靜態磁場預測模型的驗模方法。

背景技術

船舶在海洋環境中航行時，由于建造材料的腐蝕以及所采取的防腐措施，船體周圍的海水中將出現穩恒電流，稱為腐蝕電流或防腐電流。腐蝕電流的主體部分從鋼質船殼經海水流向銅質螺旋槳，再流經螺旋槳轉軸，通過各種導電連接回到船殼，形成閉合回路；防腐電流的主體部分則從防腐系統的陽極流向被保護的船殼及螺旋槳，再經船殼或螺旋槳轉軸，回到防腐系統的電源負極，形成閉合回路。這些電流在導電的海水中流動，必將帶來相應的靜態電場分布，同時，閉合的電流回路也將激發出空間中的穩恒磁場分布。船舶周圍的這部分電磁信號，分別被稱為腐蝕相關靜態電場(static corrosion related electric field，簡稱CRE)及腐蝕相關靜態磁場。

海水中船舶腐蝕相關靜態磁場和材料的磁性所產生的磁場混雜在一起，實測時難以區分，因此目前，針對船舶CRM的分布特征往往采取建模預測的方式，主要建模思路有邊界元建模和偶極子建模兩種。通過分層導電媒質中的磁場分布表達式，便可以對船舶CRM的分布特征進行預測。但是實驗室中難以對船模的腐蝕相關磁場和材料的磁性所產生的磁場進行區分，也因此導致無法通過測量船模的腐蝕相關磁場從而直接對預測模型進行驗證。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種船舶水下腐蝕相關靜態磁場預測模型的驗模方法，可對船舶水下腐蝕相關靜態磁場基于水平電流線的預測模型的有效性進行驗證。

一種船舶水下腐蝕相關靜態磁場預測模型的驗模方法，包括以下步驟：

第一步，在實驗室中模擬海水及海洋環境，按一定縮尺比構建船模及其ICCP系統，并在船模下方一定深度處的平面上設置電場傳感器測量陣列，在水下設置零電位參考點；

第二步，沿電場傳感器測量陣列的垂線方向水平移動船模，同步測量陣列中每一個電場傳感器與零電位參考點的電勢差，從而獲得電場傳感器測量陣列所在平面的標量電位分布；

第三步，根據第二步中電場傳感器測量陣列所在平面的標量電位分布，擬合出船模水下腐蝕相關靜態磁場的水平電流線預測模型的正負極坐標及電流大??；

第四步，取消船模及其ICCP系統，在實驗室相同的海水及海洋環境中，在海水中設置用于替代船模及其ICCP系統的水平電流線并向水平電流線通直流電，所述水平電流線的正負極坐標和電流大小與第三步中計算出的水平電流線預測模型相同；

第五步，繼續使用第一步中的電場傳感器測量陣列及零電位參考點，沿電場傳感器測量陣列的垂線方向水平移動水平電流線，測量陣列中每一個電場傳感器與零電位參考點的電勢差，獲得水平電流線下方與第一步中位置相同的平面上的標量電位分布；

第六步，利用磁場傳感器同步測量水平電流線周圍任一直線上的磁場分布，所測的結果即為船模腐蝕相關靜態磁場分布測量值；

第七步：將第五步中所測得的電流線的標量電位分布與第二步中所測得的船模的標量電位分布進行比較，證明采用水平電流線對帶有ICCP系統的船模進行場源等效的可行性；

第八步，由第三步得到的水平電流線預測模型的正負極坐標、電流大小及磁場傳感器位置坐標計算出磁場傳感器所在直線的磁場分布，將其作為船模腐蝕相關靜態磁場分布預測值；將船模腐蝕相關靜態磁場分布測量值與船模腐蝕相關靜態磁場分布預測值進行比較，證明預測模型預測過程的正確性。

上述技術方案中，所述第三步中的水平電流線預測模型是指根據船舶結構及防腐措施將場源等效為一根水平電流線，并將水平電流線視為首尾相接的水平直流電偶極子；所述水平電流線周圍空間的電場、磁場分別等于所有電偶極子產生的電場、磁場的疊加；所述水平電流線的電流從其正極流出，流經海水并從其負極匯入；所述水平電流線正、負極坐標位置及電流大小是根據第二步中所測的標量電位分布進行場源參數反演獲得。

上述技術方案中，所述實驗室中模擬海水及海洋環境為三層海洋環境，分別為空氣、海水、海床，所述位于海水中、方向沿正x方向的水平直流電偶極子(x0,y0,z0)所產生的水中標量電位和矢量磁場表達式分別為：

其中：ρ＝[(x-x₀)²+(y-y₀)²]^1/2