犧牲陽(yáng)極保護(hù)設(shè)計(jì)任務(wù)是確定合理的保護(hù)參數(shù)，選擇犧牲陽(yáng)極材料、使用壽命及規(guī)格尺寸，計(jì)算陽(yáng)極需要數(shù)量，正確布置和安裝陽(yáng)極。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要獲得表5所列的信息。

        1. 結(jié)構(gòu)達(dá)到保護(hù)狀態(tài)所需保護(hù)電流
        所需保護(hù)電流銨下式計(jì)算：

 

式中，I_p——被保護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到保護(hù)狀態(tài)所需的電流，A；S_p——被保護(hù)結(jié)構(gòu)的總浸水面積，m²；i_p——平均保護(hù)電流密度，A/m²。

 

        船體浸水面積S_p1、螺旋槳的浸水面積S_p2分別由下面公式進(jìn)行近似計(jì)算：
 

式中，d——船舶滿(mǎn)載設(shè)計(jì)吃水，m；L——船舶設(shè)計(jì)水線長(zhǎng)，m；V——船舶型排水體積，m³；D——螺旋槳直徑，m；θ——盤(pán)面比。對(duì)于5000t以上的船舶，螺旋槳軸轂面積較大，不能忽略，可按下式計(jì)算：

 

式中，n——螺旋槳數(shù)量；η——螺旋槳展開(kāi)盤(pán)面比；D——螺旋槳直徑，m；d2——軸轂直徑，m；L——軸轂長(zhǎng)度，m。舵的表面積S_p3因形體比較簡(jiǎn)單，可以直接由設(shè)計(jì)尺寸算出。

        保護(hù)電流密度根據(jù)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的材質(zhì)，表面狀態(tài)、使用環(huán)境等不同，由試驗(yàn)和使用經(jīng)驗(yàn)加以選擇（見(jiàn)表2和表3）。

        2. 犧牲陽(yáng)極材料種類(lèi)選擇和所需重量計(jì)算
        船舶的建造說(shuō)明書(shū)中對(duì)犧牲陽(yáng)極材料一般都有明確規(guī)定，設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵守這些規(guī)定。若沒(méi)有這些規(guī)定，則應(yīng)該根據(jù)被保護(hù)構(gòu)件的材質(zhì)、使用環(huán)境及各種陽(yáng)極的特性、安裝部位、價(jià)格等作出選擇，陽(yáng)極材料選定后，按照下式計(jì)算所需陽(yáng)極總質(zhì)量：

 

式中，W——犧牲陽(yáng)極總質(zhì)量，kg；I_p——總的保護(hù)電流，A；T——保護(hù)時(shí)間，年；Q——實(shí)際電流發(fā)生量，A·h/kg；K——安全系數(shù)，一般選取1.1～1.2之間。
在犧牲陽(yáng)極保護(hù)中，當(dāng)陽(yáng)極消耗到一定數(shù)量后，殘存的犧牲陽(yáng)極所發(fā)出的電流量就達(dá)不到保護(hù)電流的要求，起不到保護(hù)作用的殘存陽(yáng)極材料，約占安裝陽(yáng)極總重的10%～20%，在計(jì)算時(shí)用安全系數(shù)加以考慮。

        3. 陽(yáng)極幾何形狀、尺寸、重量和數(shù)量的確定
        犧牲陽(yáng)極有平板狀、條狀等各式各樣的形狀，關(guān)于犧牲陽(yáng)極的形狀、尺寸、凈質(zhì)量，已經(jīng)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。鋅合金犧牲陽(yáng)極見(jiàn)GB4950～4951-85，鋁合金陽(yáng)極見(jiàn)GB4948～4949-85。對(duì)于犧牲陽(yáng)極塊，各國(guó)船級(jí)社都有各自的規(guī)定，在進(jìn)行陰極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真執(zhí)行該船所入船級(jí)社的規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。一般而言，船體外板、螺旋槳、舵、海底閥箱等的保護(hù)應(yīng)該選用平板狀陽(yáng)極，壓載水艙選用長(zhǎng)條狀陽(yáng)極。

        所需陽(yáng)極的數(shù)量與每塊犧牲陽(yáng)極的電流發(fā)生量有關(guān)，犧牲陽(yáng)極的發(fā)生電流量一般可以從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者標(biāo)準(zhǔn)附錄中查到，若查不到, 則確定陽(yáng)極電流發(fā)生量，一般采用歐姆定律：

 

式中，I_a——每塊陽(yáng)極發(fā)生的電流，A；R_a——電路電阻，Ω，通常取陽(yáng)極散流電阻；ΔV——驅(qū)動(dòng)電阻，V。驅(qū)動(dòng)電位為陽(yáng)極工作電位與被保護(hù)金屬表面保護(hù)電位（最小保護(hù)電位）的差值，通常對(duì)鋁或鋅合金陽(yáng)極保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)取為0.25V。陽(yáng)極散流電阻R_a，由海水電阻率ρ和陽(yáng)極幾何形狀決定。對(duì)于條狀陽(yáng)極、平板狀陽(yáng)極（緊貼被保護(hù)體安裝時(shí)）可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算陽(yáng)極散流電阻：

 

式中，ρ——海水電阻率，通常取值為25Ω·cm；L——陽(yáng)極長(zhǎng)度，cm；r——陽(yáng)極等效半徑，cm；r²=a/π；a——陽(yáng)極截面積，m²；S——陽(yáng)極的當(dāng)量長(zhǎng)度，S =L+B cm；B——陽(yáng)極寬度，cm。

        海水的電阻率，一般與海水溫度有關(guān)系，降低溫度將增大海水電阻率。世界幾個(gè)海區(qū)的電阻率如表6所示：

 

 
        4. 犧牲陽(yáng)極使用壽命估算
        每塊陽(yáng)極的使用壽命取決于陽(yáng)極的凈重、陽(yáng)極消耗率及在 使用壽命期間陽(yáng)極平均電流發(fā)生量，可以用下式估算：

 

式中，t——犧牲陽(yáng)極使用壽命，年；m——每塊犧牲陽(yáng)極質(zhì)量，kg；I_m——犧牲陽(yáng)極平均發(fā)生電流量，對(duì)于一般艦船，I_m=0.6-0.7I_a；1/K——利用系數(shù)，一般取0.85。

        5. 犧牲陽(yáng)極的布置
        犧牲陽(yáng)極的布置應(yīng)該遵循以下原則：
        (1)船體外板所需的犧牲陽(yáng)極應(yīng)該均勻?qū)ΨQ(chēng)的布置在舭龍骨和舭龍骨前后的流線上，以減少船體附加阻力；

        (2)螺旋槳和舵所需的犧牲陽(yáng)極應(yīng)均勻的布置在艉部船殼板及舵上，距螺旋槳葉梢300mm范圍內(nèi)的船殼板上和單螺旋槳船的無(wú)陽(yáng)極區(qū)不得布置犧牲陽(yáng)極；

        (3)海底閥箱、聲納換能器阱所需的犧牲陽(yáng)極應(yīng)布置在箱、阱內(nèi)部。

        6. 犧牲陽(yáng)極的安裝
        犧牲陽(yáng)極可采用焊接或螺栓固定兩種方式安裝，一般說(shuō)來(lái)焊接固定方法簡(jiǎn)單、安裝牢度高、接觸電阻小，而螺栓安裝容易更換，更換時(shí)可不損壞周?chē)颁摪宸疵娴耐繉印?br />
        犧牲陽(yáng)極的安裝應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
        (1)在安裝前陽(yáng)極背面要涂一道絕緣漆，在安裝處的船體表面加涂絕緣漆或加墊其它絕緣物，防止因陽(yáng)極背面腐蝕而脫落，也使背面不起作用，陽(yáng)極使用面積與設(shè)計(jì)數(shù)值一致；

        (2)陽(yáng)極表面嚴(yán)禁涂漆或沾污，在涂漆和下水前加以保護(hù)；

        (3)安裝時(shí)陽(yáng)極要焊在指定位置，陽(yáng)極背面要緊壓船殼表面，鐵腳燒焊處要補(bǔ)涂油漆。

        7. 陽(yáng)極附加阻力估算
        在船體上安裝凸出的犧牲陽(yáng)極或陽(yáng)極組，對(duì)船舶航行產(chǎn)生附加阻力，因而影響航速，增加了燃料消耗。附加阻力計(jì)算最可行的方法是在分析每個(gè)凸出元件造成的局部粗糙度的基礎(chǔ)上，按下式估算：

 

式中，r_b——附加阻力，V——水流的平均流速，m/s；C_b——阻力系數(shù)，根據(jù)幾何形狀最相似的物體實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)選擇；γ——水的質(zhì)量密度，kg·s²/m⁴；ω——凸出元件的最大橫截面積，m²。

        迎面而來(lái)的水流平均速度由下式?jīng)Q定：

 

式中，V——船舶航行速度，m/s；H——凸出元件高度，m；δ——元件前端邊界層的厚度，m。
邊界層的厚度為：

 

式中，λ——海水運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，m²/s；X——凸出元件前端與首垂線的距離，m。