航海电子电源技术

根据联合国贸易和发展会议的数据，世界上80%的商品由船舶运输。未来几年，跨洋运输将继续增长，到2022年每年增长3.8%。然而，船舶会产生大量的废气，如硫氧化物、氮氧化物、烟尘颗粒和细粉尘，以及二氧化碳（CO2）。大多数集装箱和游轮、油轮和货船都使用重型柴油。它们消耗了大量的燃料：全世界9万艘船舶每年消耗3.7亿吨燃料，并产生2000万吨硫氧化物。因此，电气化是航运业消除这些重污染的必要条件，也是前进的道路。

船舶电气化的三大主流:

• 柴油-电力驱动:柴油发电机产生电力。然后，电力驱动电动引擎，电动引擎驱动轮船的螺旋桨。
• 混合动力：除了内燃机外，还有电池系统。一方面，当需要功率峰值时，电池可以在短时间内额外开启。另一方面，电池可以储存多余的能量，比如柴油发电机的能量。这将允许这艘船在一段时间内只用电力航行。
• 纯电驱动：船上没有内燃机，所有能量来自电池。

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海洋船舶的阴极腐蚀防护也采用可编程直流电源供电，以防止船体钢结构退化。船舶的阴极保护通常是通过附在船体上的电流阳极和大型船舶的ICCP来实现的。由于船舶定期离开水域进行检查和维护，更换电偶阳极是一项简单的任务。电偶阳极的形状通常可以减少水中的阻力，并与船体齐平，以尽量减少阻力。游艇等非金属船体的小型船舶配备有电流阳极，以保护舷外发动机等区域。与所有阴极保护一样，这种应用依赖于阳极和待保护物品之间的固体电气连接。

对于船上的ICCP，阳极通常由一种相对惰性的材料构成，比如铂化钛。船内提供直流电源，阳极安装在船体外部。阳极电缆通过压缩密封配件引入船上，并连接至直流电源。电源的负极电缆简单地连接到船体上，以完成电路。船用ICCP阳极是齐平安装的，最大限度地减少了阻力对船舶的影响，并位于轻载线下方至少5英尺的区域内，以避免机械损伤。

保护所需的电流密度是速度的函数，在选择船体上阳极布置的电流容量和位置时应予以考虑。一些船舶可能需要专门的处理，例如，带有钢制固定装置的铝壳将产生一个电化学电池，铝壳可以作为电流阳极并加强腐蚀。在这种情况下，铝或锌电偶阳极可用于抵消铝外壳和钢制夹具之间的电位差。如果钢制夹具很大，可能需要几个电偶阳极，甚至需要一个小的ICCP系统。

钢制船体就像一个巨大的浮动磁铁，周围有一个大磁场。当船在水中移动时，这个磁场也会移动，并增加或减少地球磁场。由于其对地球磁场的扭曲效应，船可作为磁敏感军械或设计用于探测这些畸变的装置的触发装置。在船上安装消磁系统，用于减少舰船对地球磁场的影响。为了实现这一点，通过控制流经船体内特定位置的消磁线圈的电流，“取消”了船体周围地球磁场的变化。这反过来又降低了这些磁敏弹药或装置探测的可能性。

下面说明了一种常用的技术，通过激活线圈来补偿舰船磁场（Z区）的感应和永久垂直分量。当船舶改变半球时，必须动态调整线圈电流极性。

Reference: Federation of American Scientist

现代水雷影响海洋探测船在地球磁场中的磁干扰，这被称为舰船磁信号。这个特征是那些用来触发水雷或鱼雷的主要影响。如果探测到并分析了信号，那么船只就会被识别，磁信号就会成为鱼雷或采矿爆炸的触发信号，并给出位置和分类（主要是潜艇）。为尽量减少这种威胁，船舶配备了内置消磁系统（DG）。DG通过连接到环形线圈功率放大器的游戏系统产生的反作用场来减少信号。

参考文献：Polyamp: Degaussing Systems

西门子海事公司的聚合物电解质膜（PEM）燃料电池是未来潜艇外部空气独立发电的潮流。由于电池只需要氢和氧作为燃料，潜水时间可以大大延长。这使得配备这些低温燃料电池的潜艇远远优于常规潜艇，后者必须频繁地浮出水面为电池充电。这些新的设计效率更高，而且不排放任何废气。由于燃料电池的电化学作用机制，除了电以外，PEM燃料电池只产生水和热，因此不会产生噪音。它的坚固、低特征和无磁设计是专门为长期使用而设计的，预期使用寿命为许多年，所有这些都在一个有效和负担得起的生命周期支持包中。

参考文献: Siemens

海洋阴极保护包括许多区域，包括码头、港口、近海建筑物。不同类型结构的多样性导致各种系统提供保护。电偶阳极是最优的，但ICCP也可以经常使用。由于阴极保护系统的结构几何形状、组成和结构的多样性，通常需要专业公司设计结构专用阴极保护系统。有时海洋结构物需要追溯性改造才能得到有效保护。