Veicoli elettrici - mobilità - tecnologie - ambiente - energia rinnovabile. L'esaurimento delle risorse e le conseguenti ripercussioni politiche ed economiche rendono necessario ridurre la dipendenza dall'importazione di prodotti petroliferi e spingere quindi verso lo sviluppo di fonti energetiche alternative. I veicoli elettrici possono utilizzare tecnologie e risorse nel modo più efficiente.


giovedì 23 ottobre 2008

La propulsione elettrica nei sommergibili - 1/2

Una delle più diffuse applicazioni della propulsione elettrica è quella utilizzata nei sommergibili da più di 100 anni.
L’esigenza di ricorrere alla propulsione elettrica nasce dalla necessità dettata dall’impiego bellico a cui il sommergibile venne principalmente destinato fin dai primi anni del novecento.
La nazione che più avvertì la necessità di dotarsi di un’arma di offesa subacquea fu la Germania, arma che la utilizzò sia nel primo che nel secondo conflitto mondiale.

Ma perché si svilupparono batterie sempre più capaci e potenti per la navigazione sottomarina ?

Per poter meglio rispondere a questa domanda dobbiamo analizzare il percorso storico e le vicende belliche che hanno caratterizzato la vita e lo sviluppo del sommergibile.
La Germania, nei primi anni del ‘900, si rese conto che mai avrebbe potuto affrontare la superiorità delle marine da guerra del Regno Unito e della Francia.

Ci si rese conto che solo con una flotta fatta di piccole unità di navi – sommergibili che potesse sfuggire alla vista del nemico si sarebbe potuto annullare la superiorità numerica dell’avversario.

La tecnologia con la quale vennero fatti funzionare i sommergibili adottata dalla Germania era la seguente :

- Per la navigazione in immersione si utilizzava la propulsione elettrica fornita da potenti motori elettrici. L’energia elettrica veniva fornita da accumulatori al piombo alloggiati all’interno dello scafo. Alloggiati nella parte più bassa e centrale essi fornivano con il loro peso e la loro posizione un basso centro di gravità con il risultato di un’ottima stabilità nella navigazione. L’autonomia in immersione era molto limitata. A 3 nodi di velocità non si superavano le 100 miglia. La velocità in immersione non superava i 10 nodi.

- Per la navigazione in superfice si utilizzava la propulsione a mezzo di potenti motori diesel. Durante la navigazione in superficie i motori Diesel provvedevano alla ricarica degli accumulatori. I generatori utilizzati erano gli stessi motori elettrici che venivano fatti funzionare come dinamo. La velocità massima in superficie era di 15 nodi, con autonomie che potevano raggiungere le 10'000 miglia.

Durante la prima guerra mondiale l’arma sottomarina germanica dimostrò la sua efficienza : nel primo anno un solo sommergibile affondò, da solo, tre incrociatori corazzati inglesi. Nel 1917 la produzione cantieristica navale inglese non riusciva a sopperire alle perdite inflitte dai sommergibili.

Durante la seconda guerra mondiale l’arma sottomarina germanica, pur nella sua potenza, cominciò a dimostrare i suoi limiti.

Questo a causa delle tecnologie messe in campo dagli Alleati per la difesa antisommergibile.

Il sommergibile aveva un bisogno “vitale” nel poter emergere, per poter ricaricare le batterie e per rifornirsi di aria.

Comparto batterie a bordo di un sommergibile tedesco, tipo VII.



Ma questo lo rendeva immediatamente individuabile dal nemico a mezzo del radar o dalla ricognizione aerea.

Per evitare il ricorso alle emersioni si ricorse alla “snorkel”.

Che cosa è uno snorkel ?

E’ un tubo che veniva fatto emergere dalla superficie dell’acqua e serviva per asprirare aria all’interno del sommergibile quando questo navigata a circa 10 / 15 metri sotto l’acqua.

Il funzionamento era il seguente : quando il sommergibile aveva le batterie quasi scariche si portava a quota “periscopica”, a circa 10 / 15 metri di profondità.

Il comandante estraeva il periscopio per esaminare che non vi fosse naviglio nemico nelle vicinanze.

Ciò verificato, estraeva lo snorkel.

Lo snorkel era collegato allo scafo, come se fosse un’enorme bombola di aria.

Si accendevano i motori diesel, rumorosissimi, e l’aria veniva aspirata all’interno attraverso la depressione prodotta dai motori.
Lo scafo agiva come una enorme campana d’aria.
L’espulsione dei gas di scarico avveniva sott’acqua.

In questo modo il sommergibile poteva navigare stando in immersione, con i motori diesel, sottraendolo alla vista nemica.

Si era risolto il problema ?

No ! Perché la navigazione in immersione con i diesel era facilmente individuabile con gli idrofoni.

Cosa è un idrofono ?

E’ un microfono orientabile immerso con il quale è possibile individuare la direzione dei rumori che si propagano nell’acqua.

Se una nave nemica non era visibile dal periscopio perché nascosta dalla curvatura terrestre questa ultima poteva individuare il sommergibile immerso con l’uso dell’idrofono.

Non solo.

Se un aereo sorvola un sommergibile immerso a quota periscopica questo veniva individuato perché la sua sagoma era perfettamente visibile dall’alto.

La soluzione ?

Era quella di dotare il sommergibile di maggiore autonomia, velocità, e profondità di immersione.

Questo si traduceva in scafi più resistenti alle maggiori profondità e batterie sempre più capaci, che permettessero al sommergibile di rimanere il più possibile in immersione.

Per poter comprendere la necessità di avere batterie più potenti è necessario descrivere brevemente come veniva utilizzato un sommergibile tipo VII durante la seconda guerra mondiale nell’Oceano Atlantico, nell’anno 1942.


Sommergibile tipo VII

I sommergibili venivano ormeggiati all’interno di ricoveri, costituiti da imponenti bunker coperti da cemento armato spessi anche otto metri a sua volta ricoperti da sabbia per poter attutire gli effetti di un bombardamento aereo.

Alla partenza i sommergibili uscivano in emersione, alla mattina presto, per poter evitare i campi minati e le reti antisommergibile posti a protezione delle loro basi.

Durante la loro uscita la zona veniva “bonificata” mediante bombardamenti di artiglieria e sorveglianza aerea per poter evitare agguati da parte dei sommergibili inglesi che attendevano l’uscita dei sommergibili tedeschi in emersione.

Alla vista di un aereo nemico, ci si immergeva a più di 100 metri per evitare che la sua sagoma scura potesse essere visibile dall’alto.

Non venivano mai affrontati gli attacchi con la contraerea : il sommergibile rispetto alla velocità di un aereo era praticamente immobile ed offriva tutta la sua lunghezza all’offesa a mezzo di siluro o bombe di aereo.

Interno di un bunker di ricovero per sommergibili, La Rochelle, Francia.


Una volta in immersione si procedeva lentamente, velocità non superiore a 3 o 4 nodi : si doveva economizzare l’energia delle batterie.

All’interno pochissime luci accese : la corrente elettrica doveva essere risparmiata a favore della propulsione.

Con il passare del tempo l’umidità si condensa sulle pareti interne dello scafo : si vedono i primi rivoli. Non esiste il ricircolo dell’aria. Non esiste trattamento dell’aria.

Si indossano maglioni di lana. La temperatura si abbassa a 14 gradi, con umidità relativa vicino al 90 %.

In piena notte si emerge : bisogna ricaricare le batterie.

Si continua alla volta delle coste nord – americane.

In emersione si scorge in lontananza un convoglio di navi mercantili nemiche.

Ci si allontana a tutta velocità, ci si mantiene con una rotta parallela, sorpassando il convoglio.

Una volta sorpassato il convoglio lo si attende : poi ci si immerge per l’attacco, facendo suonare il caratteristico clacson. (Clacson - collegamento sonoro)
Si calcola la velocità e distanza del bersaglio.
Si mira a qualche centinaio di metri davanti la prua della nave più vicina.

Partono i siluri.
Dopo alcuni minuti si odono, trasmessi dall’acqua, le prime esplosioni.

Arrivano i cacciatorpedinieri che iniziano a scandagliare le acque con l’idrofono e con il sonar con il caratteristico suono.

Che cosa è il sonar ? E’ un apparecchio emettitore di impulsi sonori che quanto colpiscono il corpo immerso ne individuano la sua posizione (Sonar- collegamento sonoro).

...continua ...


Documento realizzato dall'Ing. Silvano Robur
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6 commenti:

Stickler ha detto...

Bellissimo! Complimenti

Silvano Robur ha detto...

Vedrai la prossima puntata !

Greciudd ha detto...

Stupendo!
Potresti parlare anche di come si fornisce energia ai militari a piedi?
Cioè come fanno i militari a piedi ad alimentare le loro apparecchiature?
Nello zaino hanno dei "motori"?
Con le batterie come fanno ad avere un alta densità di flusso di energia?
Una breve panoramica storica su questo argomento la cercavo da sempre.
Grazie

Silvano Robur ha detto...

Non lo so. Ma che roba è ?

Greciudd ha detto...

Intendevo le celle a combustibile che sono presenti negli zaini militari delle truppe a piedi.
Cioè se avevi notizie storiche su come si è fornita energia e calore alle truppe di terra nel corso della storia.
Per via elettrica non è consigliabile perchè i militari nelle loro applicazioni hanno bisogno di un alta densità di flusso di energia che le batterie non riescono a garantire.
Per curiosità che tipo di ingegnere sei?
Ciao

Anonimo ha detto...

a quando la prossima puntata ?