Τα πρώτα ανόδια ναυτιλίας στην ιστορία

Τα πρώτα ανόδια ναυτιλίας στην ιστορία

 Περί Αλός

Κρίστυ Εμίλιο Ιωαννίδου

Συγγραφεύς – Ερευνήτρια Ναυτικής Ιστορίας

Δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Ναυτική Ελλάς», τ. 1014, σ.70

Απρ. 2018, έκδοση της Ενώσεως Αποστράτων Αξιωματικών

Ναυτικού (Ε.Α.Α.Ν.), εποπτευόμενο από ΥΕΘΑ μέσω ΓΕΝ.

Ανόδιο σε γάστρα πλοίου. ΦΩΤΟ: de:w:Bild:Opferanode.JPG

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sacrificial_anode.jpg

Τα ανόδια ή «θυσιαζόμενες άνοδοι» είναι τεμάχια δραστικών μετάλλων (ψευδάργυρος, αλουμίνιο ή μαγνήσιο), τοποθετημένα στα ύφαλα ενός πλοίου, με σκοπό την προστασία των μεταλλικών τμημάτων του σκάφους από το φαινόμενο της ηλεκτρόλυσης. Σε κάθε δεξαμενισμό του πλοίου επιθεωρούνται και αντικαθίστανται εάν έχουν υποστεί μεγάλη φθορά. Δεν χρωματίζονται γιατί τότε παύουν να είναι ενεργά[1].

Η ανάγκη προστασίας της γάστρας σε ένα πλοίο έχει τις ρίζες της στους αρχαίους χρόνους, όταν τα ξύλα παρουσίαζαν προβλήματα υγρασίας και ρυπάνσεως από φυτικούς ή ζωϊκούς οργανισμούς, ή διαβρώσεως από την θαλάσσια τερηδόνα (teredo navalis). Στην εποχή των μεγάλων ιστιοφόρων το πρόβλημα που αφορούσε στη διατήρηση της ξύλινης γάστρας, απασχολούσε ολοένα και περισσότερο ναυτικούς και ιδίως τους ναυπηγούς, καθώς η ανθρώπινη σκέψη  κατευθυνόταν στην εύρεση αποτελεσματικών τρόπων προστασίας του ξύλου[2].

Από το 1761 και μετά αποφασίστηκε να τοποθετηθεί επικάλυψη χαλκού στις κάτω πλευρές των πλοίων του Bασιλικού Nαυτικού (Royal Navy), προκειμένου να προστατευθεί το ξύλο από την θαλάσσια τερηδόνα [3]. Ωστόσο παρατηρήθηκε ότι οι πυθμένες του χαλκού διαβρώνονταν σταδιακά με την έκθεση της γάστρας στο αλμυρό νερό, ενώ θαλάσσια παράσιτα εξακολουθούσαν να κολλούν στο κύτος, γεγονός που είχε επιβλαβή επίδραση στο χειρισμό του πλοίου [4]. Ένεκα τούτου η έρευνα κατευθύνθηκε στην ανάγκη να προστατευθεί πλέον ο χαλκός.

Περί το 1820 το Συμβούλιο του Βασιλικού Ναυτικού (Navy Board) ήταν ανήσυχο καθώς προσπαθούσε να βρει το αίτιο εξαιτίας του οποίου ο χαλκός μερικές φορές παρουσίαζε φαινόμενο διάβρωσης. Για τον σκοπό αυτό συγκροτήθηκε επιτροπή μαζί με την Βασιλική Εταιρεία, πρόεδρος της οποίας τοποθετήθηκε ο Βρετανός χημικός και εφευρέτης Sir Humphry Davy (1778-1829). Ο Davy είχε ήδη από το 1806 προωθήσει υποθέσεις σχετικά με το ηλεκτρικό φορτίο και είχε διεξάγει σχετικές έρευνες. Κατόπιν με τη βοήθεια του Βρετανού χημικού Michael Faraday, ο οποίος από το 1812 εργάστηκε ως παρασκευαστής βοηθός του στο Βασιλικό Ινστιτούτο του Λονδίνου, άρχισε να πειραματίζεται με μέταλλα όπως ο χαλκός, ο σίδηρος και ο ψευδάργυρος σε διάφορα αλατούχα διαλύματα, εντοπίζοντας τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που αναζητούσε. Ο Sir Humphry Davy υποστήριξε ότι αν μικρές πλάκες ψευδαργύρου ή ακόμα του φθηνότερου σιδήρου, τοποθετούνταν σε σημεία επάνω στο χαλκό, τότε θα μπορούσε να αποφευχθεί η διάβρωσή του[5], αφού οι πλάκες αυτές θα θυσιάζονταν υπέρ της αντοχής του χαλκού, καθώς θα διαβρώνονταν πρώτες.

Ο Davy διεξήγαγε στη συνέχεια διάφορες επιτυχείς δοκιμές στο Portsmouth Dockyard και το Συμβούλιο του Ναυτικού υιοθέτησε τη χρήση των προτεινόμενων πλακών, τους οποίους μάλιστα ονόμασαν «προστάτες» (protectors). Η πρώτη εγκατάσταση σε σκάφος εφαρμόστηκε στη φρεγάτα HMS Samarang το 1824. Τέσσερεις ομάδες από ανόδια ψευδαργύρου είχαν τοποθετηθεί στα ύφαλα και επιτεύχθηκε σχεδόν τέλεια προστασία του χαλκού. Όμως, η ρύπανση των υφάλων του χαλκού εξακολουθούσε να συμβαίνει στην πλειονότητα των προστατευόμενων πλοίων.

Sir Humphry Davy.

Έργο του Thomas Phillips.

National Portrait Gallery 

Τι ακριβώς είχε συμβεί;

Τα εργαστηριακά πειράματα με ψευδάργυρο και σίδηρο σε θαλάσσιο νερό είχαν στεφθεί με επιτυχία. Ο χαλκός φάνηκε ότι είχε πλέον προστασία και οι δοκιμές μεγάλης κλίμακας έδωσαν παρόμοια αποτελέσματα, έτσι ώστε το πρόβλημα φαινόταν ότι βρήκε τη λύση του. Όμως σε πραγματικές συνθήκες η κατάσταση άλλαζε.

Ο Davy πραγματοποίησε ταξίδι στη Βόρεια Θάλασσα για τη μέτρηση της διαβρώσεως του χαλκού σε πλάκες εξοπλισμένες με προστατευτικά κομμάτια ψευδαργύρου και σιδήρου. Μερικές δοκιμές με ωκεανογραφικά πλοία φαίνονταν να είναι επιτυχείς. Δυστυχώς, διαπιστώθηκε ότι ενώ η διάβρωση του χαλκού παρεμποδίστηκε, ο πυθμένας του πλοίου παρουσίασε κάκιστη εικόνα, από την θαλάσσια ρύπανση (πρόσφυση των κελυφών και των παρασίτων) και φυσικά παρατηρήθηκε ότι η ταχύτητά του πλοίου μειώθηκε σημαντικά. Η πρόληψη της διάβρωσης του χαλκού είχε ως αποτέλεσμα την απώλεια των ιόντων χαλκού. Τα ιόντα αυτά λειτουργούν ως τοξικά για τους θαλάσσιους φυτικούς και ζωϊκούς οργανισμούς. Η απώλειά τους δημιούργησε ιδανικό περιβάλλον για τροφή στους οργανισμούς και οδήγησε στην αύξηση της θαλάσσιας ρύπανσης της γάστρας. Δεδομένου ότι αυτό οδήγησε σε μερική απώλεια της ταχύτητας του σκάφους λόγω της αλλοίωσης του αεροδυναμικού του σχήματος, το ενδιαφέρον για καθοδική προστασία εγκαταλείφθηκε. «Η ευεργετική δράση των ιόντων χαλκού στη πρόληψη της ρύπανσης κρίθηκε πιο σημαντική από την πρόληψη της καταστροφής του μανδύα του πλοίου και έτσι το Βασιλικό Ναυτικό αποφάσισε ότι ήταν προτιμότερο να αφήσουν τον χαλκό να διαβρωθεί»[6].

Το Ναυαρχείο διέταξε να αφαιρεθούν οι «προστάτες», αμέσως μετά τη στιγμή που ο Davy είχε διαβάσει ένα έγγραφο στην Βασιλική Εταιρεία ανακοινώνοντας την πλήρη επιτυχία του σχεδίου του [7].

Μέχρι το τέλος του 1825, το Ναυαρχείο διέταξε το Συμβούλιο του Ναυτικού να σταματήσει να τοποθετεί τους «προστάτες» στα πλοία και να απομακρύνει αμέσως όσα είχαν ήδη τοποθετηθεί. Το σχέδιο του Davy θεωρήθηκε ως δημόσια αποτυχία. Ο Frank AJL James σχολίασε: "Το κάπως ειρωνικό πρόβλημα [...] δεν ήταν ότι οι «προστάτες» ήταν ανεπιτυχείς, αφού προστάτεψαν το χαλκό, όπως ισχυρίστηκε ο Davy. Το πρόβλημα ήταν ότι οι «προστάτες», στα περισσότερα πλοία, δημιουργούσαν μια χημική επίδραση στα παράσιτα, στρείδια, πεταλίδες κλπ, η οποία τους παρείχε θρεπτικά συστατικά, βλάπτοντας με αυτόν τον τρόπο τα πλοία "[8].

Οι έρευνες του Davy συνεχίστηκαν και μετά το θάνατο του από τον Faraday. Εν συνεχεία, το 1890, ο Thomas Edison ασχολήθηκε με την εφαρμογή καθοδικής προστασίας μέσω εξωτερικής πηγής σε πλοία. Το όλο εγχείρημα απέτυχε καθώς ήταν δύσκολο να βρεθεί κατάλληλη εξωτερική πηγή και υλικά που να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν άνοδοι [9].

Ανόδια σε μηχανότρατα "Benlaumano" LR 288512 (που ξεκίνησε το 1974), 

σε αναμονή για συντήρηση και επισκευή. 

Plateau nautique de la Ville en Bois. La Rochelle, Charente Maritime, France.

ΦΩΤΟ: 

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anode_sacrificielle_en_zinc_(2).JPG

Όταν τα ξύλινα κύτη αντικαταστάθηκαν από χάλυβα, η τοποθέτηση ανοδίων ψευδαργύρου στις γάστρες των σκαφών/πλοίων άρχισε να γίνεται παράδοση. Αν και ολοένα παρουσιάζονταν προβλήματα στην αποδοτικότητά τους λόγω, κυρίως, της χρήσεως ακατάλληλων κραμάτων ψευδαργύρου και άλλων παραγόντων όπως η ανεπαρκής εκτίμηση της τεχνολογίας της καθοδικής προστασίας και η τάση να μειωθεί η απόδοση του υλικού ψευδαργύρου στο μηδέν με τη βαφή των επιφανειών του, εντούτοις, με το πέρασμα των χρόνων πραγματοποιήθηκαν σημαντικές πρόοδοι στον τομέα αυτό (όπως π.χ. σύγχρονα αυτοκόλλητα ανόδια)[10].

Πηγη: Περί Αλός https://perialos.blogspot.gr/2018/05/blog-post.html

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

[1] Για μια διεξοδική ανάλυση, μεταξύ άλλων, για την καθοδική προστασία όρα: Δ.Κ. Υφαντής, Υλικά: Διάβρωση και προστασία, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Ε.Μ.Π., Αθήνα 2003.

[2] Όρα μεταξύ άλλων John Ehrman, The Navy in the War of William III, Cambridge, 1953, σελ. 17 και J. R. Harris, “Copper and Shipping in the Eighteen Century”, Economic History Review, XIX, 1966, σσ. 551-2

[3] James, Frank A. J. L. (1992). "Davy in the Dockyard: Humphry Davy, the Royal Society and the Electro-chemical Protection of the Copper Sheeting of His Majesty's Ships in the mid 1820s". Physis. 29: 205–25.

[4] Από πειράματα διαπιστώθηκε ότι η ρύπανση μπορεί να δημιουργήσει μέχρι 30% αύξηση αντιστάσεως και επομένως μείωση της ταχύτητος του πλοίου. Ιωάννου Εμ. Κολλινιάτη, Ναυπηγία, Αθήνα, ΑΔΣΕΝ-Ιδρυμα Ευγενίδου, 2002, σελ. 333.

[5] Knight, David (1992). Humphry Davy: Science and Power. Cambridge: Cambridge University Press.

[6] Γρηγόριος Μίχος, Καθοδική προστασία στα πλοία, Πάτρα, Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. Και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ), 2016, σελ. 13.

[7] Όρα: "On the corrosion of copper sheeting by seawater, and on methods of preventing this effect, and on their application to ships of war and other ships". Philosophical Transactions of the Royal Society, 114 (1824), pp 151-246 and 115 (1825), pp 328-346.

[8] James, Frank A. J. L. (1992). "Davy in the Dockyard: Humphry Davy, the Royal Society and the Electro-chemical Protection of the Copper Sheeting of His Majesty's Ships in the mid 1820s". Physis. 29: 205–25.

[9] Γρηγόριος Μίχος, Καθοδική προστασία στα πλοία, σελ. 14.

[10] Χρήστος Ραδόπουλος & Παναγιώτης Αναγνωστόπουλος «Καθοδική προστασία με επικολλώμενα θυσιαζόμενα ανόδια ψευδαργύρου», ΠΕΤΕΠ 14-01-20-01, Φεβρουάριος 2017, www.e-archimides.gr τελευταία ανάκτησις 13/02/2018.