Submarinos: Proteção Anti-Corrosão ou Detecção pelo Inimigo?

A revista COMSOL News, material de divulgação do software COMSOL Multiphysics, publicou uma interessante simulação de campos elétricos aplicadas a submarinos, realizada pelo Laboratório de Engenharia Elétrica Teórica e Geral da Universidade de Duisburg-Essen, na Alemanha, por solicitação do Centro Técnico Alemão para Navios e Armas Navais.

A habilidade de se mover discretamente embaixo d'água é um requisito fundamental de qualquer submarino. Qualquer sinal que identifique sua presença representa um risco de ser detectado e ser alvo de torpedos e minas navais, dentre outras armas de destruição. Desta forma, muita pesquisa vem sendo conduzida com foco na identificação de sinais que submarinos inevitavelmente emitem quando estão navegando submersos. Isto incluem assinaturas acústicas e magnéticas, sendo que muitos dispositivos empregados na detecção de submarinos são sensores que representam o estado-da-arte em sensoriamento acústico e magnético. Por outro lado, as fontes acústicas de submarinos são evitadas ou mitigadas com grande esforço. Só para se ter uma ideia, a hélice de propulsão, fonte relevante da assinatura acústica de um submarino, é uma informação tão sigilosa que é negado o direito de fotografar a hélice oficial utilizada pelo submarino em tempos de guerra, pois a partir desta imagem se poderia inferir o comportamento acústico deste componente e a assinatura acústica do submarino. Por isso, fotos de hélices de submarinos correspondem àquelas empregadas apenas em tempos de paz. Da mesma forma, é estratégico o uso de materiais não-magnéticos no casco, tais como ligas de aço inoxidável e níquel austenítico, de forma a reduzir a assinatura magnética do submarino.
Em contraste, as assinaturas de potenciais elétricos submersos criados por sistemas de proteção anti-corrosão do casco de submarinos tem recebido pouca atenção no intuito de tornar o submarino mais furtivo.  Entretanto, já se encontram disponíveis minas navais dotadas de sensores capazes de serem acionadas a partir da identificação de assinaturas de campos elétricos. E um importante contribuinte para esta assinatura é um método de proteção contra corrosão por correntes impostas, que, conforme sabemos pela Lei de Ohm, cria densidades superficiais de corrente ao longo do casco, com um respectivo campo elétrico associado. Porém, este campo elétrico também dependerá de condicionantes ambientais, tais como a condutividade da água do mar e de diferentes metais aplicados no projeto do submarino. A figura abaixo dá uma ideia da assinatura de campo elétrico resultante em um submarino ao longo de um eixo.

Então, a equipe da referida Universidade realizou uma série de simulações com vistas a observar o comportamento de campos elétricos devidos a diferentes cenários de imposição de correntes para proteção anti-corrosão.

A figura abaixo mostra as assinaturas de campo abaixo da quilha, para uma profundidade de 20 m e diferentes correntes impostas.

É possível notar que a ausência de corrente cria uma assinatura de campo evidente na região em torno da hélice. Por outro lado, uma superproteção devido a uma elevada corrente cria uma assinatura muito evidente. Como também pode ser notado, há um valor de corrente ótima imposta (3,5 A) que torna nula a assinatura de campo elétrico.