Simulations and measurements of eddy current magnetic signatures

• Autorzy: Polański P. , Szarkowski F.

Identyfikatory

DOI

10.2478/sjpna-2018-0028

Warianty tytułu

PL

Badania pola magnetycznego od prądów wirowych indukowanych w kadłubie okrętu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Eddy current magnetic signature is, together with magnetization of ferromagnetic hull, mechanisms and devices on board, corrosion related and stray field sources one of the main sources of ship’s magnetic signature. Due to roll, pitch and yaw of the ship in external magnetic field, eddy currents are induced in conducting materials on board ship, mainly in conducting hull. Flow of those currents is a source of magnetic field around a ship. Principal eddy current component is related to roll movement as it depends on rate of change of external field which is the highest for roll. Induced currents have both in-phase and quadrature components. Magnitude of the eddy current magnetic field can have significant effect on total magnetic field signature after degaussing for ships such as mine sweepers and mine hunters. Paper presents calculations and simulations as well as measurements of model and physical scale model made of low magnetic steel performed in Maritime Technology Center. Contribution of eddy current magnetic field in total field in low roll frequencies has been estimated.

PL

Pole magnetyczne od prądów wirowych powstających w kadłubie jest jednym ze źródeł pola magnetycznego okrętu, obok pól od namagnesowania indukowanego i stałego obiektów ferromagnetycznych okrętu i znajdujących się na nim urządzeń związanych z procesami korozji i ochroną przed korozją (CRM) oraz pól rozproszeniowych. W wyniku przechyłów, przegłębień i zmian kursu okrętu w zewnętrznym polu geomagnetycznym indukowany jest przepływ prądu w przewodzącym kadłubie okrętu. Przepływ prądów wirowych jest źródłem pola magnetycznego w przestrzeni dookoła okrętu. Dominujące jest pole związane z przechyłami, gdyż zależy od częstotliwości zmian pola, która jest największa dla przechyłów. Prądy indukowane mają składową zgodną w fazie z przechyłami oraz przesuniętą o π/2. Wartości tego pola mogą mieć znaczący wpływ na sumaryczne pole magnetyczne po demagnetyzacji dla trałowców i niszczycieli min. W artykule przedstawiono obliczenia, symulacje oraz wyniki badań na modelach zastępczych oraz modelu fizycznym okrętu o konstrukcji kadłuba i nadbudówki wykonanych ze stali małomagnetycznej przewodzącej (austenitycznej) przeprowadzone w Centrum Techniki Morskiej (CTM). Oszacowano ilościowy udział pola od prądów wirowych w całkowitym polu magnetycznym okrętu dla bardzo niskich częstotliwości.

Słowa kluczowe

EN

ship’s magnetic signature; eddy currents; degaussing system (DG); physical scale model

PL

pole magnetyczne okrętu; prądy wirowe; system demagnetyzacji (OUD/DG); model fizyczny w skali

• Wydawca: Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 59 nr 4 (215)
• Strony: 77--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Polański P.

• Maritime Technology Center S.A., Arenda Dickmana 62 Str., 81-109 Gdynia, Poland

autor

Szarkowski F.

• Maritime Technology Center S.A., Arenda Dickmana 62 Str., 81-109 Gdynia, Poland

Bibliografia

• [1] Althof J., Center for Elektro-Magnetic Underwater Signatures. EMSS 2012, Eckernfoerde 2012.
• [2] Birsan M., Tan R., The Effect of Roll and Pitch Motion on Ship Magnetic Signature, ‘Journal of Magnetics’, 2016, 21(4), pp. 503–508.
• [3] Defence Procurement Agency, UK MoD, Design Guide and Requirements for Equipment to Achieve a Low Magnetic Signature — Defence Standard 02-617, Issue 2, 11 May 2001.
• [4] Defence Procurement Agency, UK MoD, Guide to the Design of Ferro-magnetic Signature Control System and Degaussing — Defence Standard 02-612, Revision I2, 21 July 2008.
• [5] Department of Defense, Magnetic Silencing Characteristics. Measurement of (Metric) — MILSTD-2142A(SH), USA, 6 August 1990.
• [6] Fawzi T. H., Burke P. E., McLean B. R., Eddy Losses and Power Shielding of Cylindrical Shells in Transverse and Axial Magnetic Fields, ‘IEEE Transactions on Magnetics’, 1995, 31(3), pp. 1452–1455.
• [7] Frigoli L. G., Tassi A., Pinto O., Restivo L., Eddy Currents Component Evaluation in the Ship Magnetic Signature with a Numerical Model, MARELEC 2015, Philadelphia 2015.
• [8] Hasselgren L., Luomi J., Geometrical Aspects of Magnetic Shielding at Extremely Low Frequencies, ‘IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility’, 1995, 37(3), pp. 409–420.
• [9] Hendriks B. R., Daya Z. A., Katow L., Fraedrich D., Talbot F. M. et al., Q340 Cruise Plan/RIMPASSE 2011 Trial Plan, DRDC-Atlantic-TN 2011-151, 2011.
• [10] Holmes J. J., Exploitation of a Ship’s Magnetic Field Signatures, ‘Synthesis Lectures on Computational Electromagnetics’, 2006, Vol. 1, No. 1.
• [11] Holmes J. J., Glover, Brian A., Roll Induced Eddy Current Generated Magnetic Field Signatures, EMSS 2012, Eckernförde 2012.
• [12] Holmes J. J., Modeling a Ship’s Ferromagnetic Signatures, ‘Synthesis Lectures on Computational Electromagnetics’, 2007, Vol. 2, No. 1.
• [13] Holmes J. J., Reduction of a Ship’s Magnetic Field Signatures, ‘Synthesis Lectures on Computational Electromagnetics’, 2008, Vol. 3, No. 1.
• [14] Kramer T., ‘New’ Earth Magnetic Field Simulation in Lehmbeck. First Magnetic Ranging of Submarine U212A, EMSS 2012, Eckernförde 2012.