Il mito del motore unico: la soluzione di Del Proposto – parte II

.
livello medio
.
ARGOMENTO: STORIA NAVALE
PERIODO: XX SECOLO
AREA: ITALIA
parole chiave: sommergibili, motori 
.

Nelle diverse ricerche sulla propulsione unica (o almeno della propulsione termica subacquea) in Italia venne seguito il concetto dell’impiego di ossigeno puro, stoccato a bordo come supplemento della miscela comburente per il funzionamento dei motori endotermici che venivano normalmente usati in superficie. Nel caso della soluzione di Del Proposto si seguiva comunque il concetto di soluzione ibrida che prevedeva, come sistema principale, l’accumulo di energia sotto forma di aria compressa, sia come azionamento diretto sia come fornitura di aria comburente, ma non prevedeva l’eliminazione completa della propulsione elettrica.

Il primo tentativo di un combustibile che bruciava in maniera anaerobica avvenne nel 1867, quando Narcís Monturiol sviluppò con successo – nel sommergibile Ictíneo II – un motore a vapore anaerobico (o indipendente dall’aria) alimentato chimicamente File:Ictineo II replica Barcelona 1997.jpg – Wikimedia Commons

I motori avrebbero dovuto essere infatti commutati in “funzionamento a ciclo chiuso” per la navigazione subacquea, quando il comburente sarebbe stato costituito da una miscela composta da gas di scarico (con un tentativo di depurazione) con iniezione di ossigeno proveniente dalla riserva di bordo, costituita da bombole di O² compresso in forma liquida o gassosa. Per la propulsione a bassa rumorosità subacquea (condizione necessaria ed indispensabile per un’unità da attacco) era comunque necessario mantenere anche un motore elettrico su batterie, cosa che comportava da un lato un aumento non indifferente di volume e peso ma dall’altro la disponibilità di un sistema di emergenza e di continuità operativa qualora si fossero esaurite le riserve di aria compressa e di ossigeno. Come è intuibile i problemi relativi alla conservazione dell’ossigeno (forma e peso di stoccaggio delle bombole) ed alla compensazione del peso dell’ossigeno consumato erano difficili da risolvere. Non ultimo il vero punto debole risiedeva, seppur sotto altri aspetti, nello scarico dei gas combusti (in questo caso complicato dal riciclaggio degli stessi).

In generale, i sistemi a ciclo chiuso funzionarono con successo in laboratorio, sufficientemente sul banco di prova, ma male nelle prove a bordo (nel caso italiano solo su unità di superficie). Non sono disponibili informazioni su nessuna installazione a bordo di un sommergibile, e si hanno solo riferimenti in un uso particolare e specifico sui mezzi d’assalto, comunque considerati “mezzi a perdere”.

Nel 1908 la Marina Navale dell’Impero Russo varò il sottomarino Pochtovy che usava un motore a benzina alimentato con aria compressa. Quarantacinque cilindri contenenti 350 piedi cubi (9,9 m³) di aria a 2.500 psi avrebbero dato al battello un’autonomia in immersione di 28 miglia nautiche su un motore. I gas di scarico erano scaricati tramite un tubo perforato sotto la chiglia. Il sistema si dimostrò affidabile nelle prove ma i problemi di condensa e la scia rivelatrice prodotta dallo scarico non portarono ad ulteriori sviluppi e la barca fu demolita nel 1913 – Autore non noto – File:Pochtovy.jpg – Wikimedia Commons

Per un minimo di cronaca italiana, circoscrivendo il tema al possibile uso del motore diesel nella navigazione subacquea, la linea di sviluppo partì dall’ipotesi Del Proposto che prevedeva l’installazione di un compressore ad alta pressione in testa al normale diesel di propulsione in superficie. Nella navigazione in superficie il compressore avrebbe caricato con aria a 200 kg/cm2 una notevole (e pesantissima) batteria di bombole, mentre una volta in immersione l’aria prelevata da tali banchi sarebbe stata utilizzata per far funzionare il compressore come motore ad aria compressa, per poi utilizzare la stessa aria motrice, dopo l’espansione, come comburente nel motore diesel.

Il problema rimaneva, sempre e comunque, quello dello scarico dei gas combusti fuori bordo, che già allora era considerato tra le difficoltà maggiori da superare, tanto difficile da costituire il vero ostacolo anche nella successiva adozione dello snorkel. Sulla base dello schema Del Proposto, Laurenti già nel 1910 aveva preparato un progetto per un’unità da 435 T di dislocamento con una potenza di ben 1700 HP, capace teoricamente di raggiungere la velocità di oltre 16 nodi in immersione con la propulsione combinata aria compressa/MTP. A questo primo progetto seguì quello di un’unità di 1000 Tonnellate di dislocamento, data per 21 nodi in superficie e oltre 16 nodi in immersione; le prove in mare, effettuate su un’unità ausiliaria, la cisterna Acheronte, dimostrarono che l’autonomia in immersione, malgrado la complicazione ed il peso di una enorme banco di bombole, sarebbe stata estremamente ridotta, e l’applicazione del sistema non ebbe quindi seguito.

L’incompatibilità di questo sistema con le necessità operativa dei sommergibili, orientò la Regia Marina – nell’ ambito delle buone relazioni in atto con la Germania ed i rapporti già in essere di fornitura,  a valutare il Sistema Krupp di rigenerazione, che risultava ancora in prova. Da questo primo spunto, tra le due guerre presero avvio i successivi studi che ebbero come protagonisti i fratelli Ferretti e l’ammiraglio Minisini, che esplorò la nicchia della propulsione dei mezzi di assalto.

schema di sistema rigenerativo per l’uso in immersione dei MM.TT.PP. (motori termici principali)  in prova in Germania già nel 1933  (da U-BOAT, Rossler)

In conclusione, l’applicazione del ciclo rigenerativo, al di là degli incerti e non verificabili rapporti sul “mitico” minisommergibile d’assalto SA 3 che sarebbe stato costruito nello stabilimento di Baia del Silurifio italiano, un dato certo è che, nel 1940, all’Università di Stoccarda venne valutato un diesel a ciclo chiuso (CCD). Una proposta tanto avanzata come progetto di dettaglio del sistema integrato che portò, già nel 1941, ad una prima installazione sull’U798.  Si trattò di segreti relativi, in quanto il problema del motore unico e del circuito chiuso per i motori endotermici, era ampiamente dibattuto da tempo, sia a livello di seminari tecnici (come quelli periodici dell’ Istituto della Vasca Navale) sia a livello di docenza neppure altamente specialistica, come nel caso del Comandante Varoli Piazza.

Varoli Piazza, nelle sue lezioni del 1937 alla Scuola di Guerra Aerea, parlando delle caratteristiche dello strumento offensivo per eccellenza della Regia Marina, i sommergibili, sottolineò come la costruzione degli stessi avesse delle criticità, sia operative sia costruttive, per l’esponente di peso, che sintetizzava nei seguenti parametri (in percentuale del totale)

• Scafo 45 %
• Allestimento 14 %
• Armamento 04 %
• Apparato motore 29 %
• Zavorra 08 %

Una sintesi da cui appariva evidente lo squilibrio di tale distribuzione, quasi solo “costi”, riferiti a tanti materiali e tanto equipaggio altamente specializzato, per portare per mare un miserrimo 4% di armamento.

La costruzione di minisommergibili poteva non solo costituire, almeno a scopi difensivi, un enorme risparmio, ma anche riequilibrare se non ribaltare tali parametri, riservando un’elevata percentuale all’armamento di almeno due siluri.
Il relatore mise in risalto come, sino ad allora, la propulsione in immersione fosse identica per tutti i sommergibili esistenti,  facendo ricorso a batterie di accumulatori e motori a corrente continua: gli accumulatori venivano caricati dagli stessi motori elettrici, impiegati come dinamo trascinate dai motori termici, una volta disaccoppiati dalle rispettive linee d’assi, con l’alternativa (incidentalmente tipica dei piccoli sommergibili) della sola propulsione elettrica e della carica delle batterie effettuata con mezzi esterni o – in forma autonoma e prolungata, in porto – da un gruppo elettrogeno di bordo a combustione interna.

Il sistema a batterie di accumulatori era però viziato dall’eccessivo peso, circa 100 Kg per ogni HP erogabile, con una capacità di energia estremamente limitata. Le massime velocità in immersione, non continuative,  non superavano gli 8/10 nodi, con un’autonomia massima a questi spunti di circa un’ora. Mantenendo basse velocità l’autonomia poteva crescere esponenzialmente, fino a 20 ore ed anche oltre. In questo quadro, oltre agli esperimenti già citati ed agli esempi che seguiranno, risulta evidente che si trattò di un tema all’ordine del giorno in campo internazionale, anche di confronto e di valutazione costi/benefici tra le soluzioni, riportando il tutto alla tecnologia ed all’impiantistica disponibile nei diversi paesi. Varoli Piazza già nel 1937 si spingeva a considerare quale tendenza la realizzazione del “motore unico”, tendenza che collocava addirittura tra due alternative ben definite (e quindi note e disponibili a livello di conoscenze). Curiosamente da parte sua non ci fu nessun accenno a studi e possibili soluzioni nazionali (come sarebbe stato il caso dei Ferretti) mentre nei pressoché contemporanei Annali dell’Istituto della Vasca Navale si accennò genericamente a studi in corso senza azzardare previsioni di validità ed applicabilità.

Fine parte II – continua

Gian Carlo Poddighe

in anteprima disegno originale del Ictineò del 1858  – Autore Narcís Monturiol – foto FCA00000 File:Ictineo plan.GIF – Wikimedia Commons

Una sorpresa per te su Amazon Music unlimited   Scopri i vantaggi di Amazon Prime

Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l’autore o rimuoverle, può scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell’articolo
,

PARTE I PARTE II PARTE III

Gian Carlo Poddighe

Ufficiale del Genio Navale della Marina Militare Italiana in congedo, nei suoi anni di servizio è stato destinato a bordo di unità di superficie, con diversi tipi di apparato motore, Diesel, Vapore, TAG. Transitato all’industria nazionale ha svolto incarichi di responsabilità per le costruzioni della prima legge navale diventando promotore delle Mostre Navali Italiane. Ha occupato posizioni dirigenziali sia nel settore impiantistico che delle grandi opere e dell’industria automobilistica, occupandosi della diversificazione produttiva e dei progetti di decarbonizzazione, con il passaggio alle motorizzazioni GNV.
E’ stato membro dei CdA di alcune importanti JV internazionali nei settori metallurgico, infrastrutturale ed automotive ed è stato chiamato a far parte di commissioni specialistiche da parte di organismi internazionali, tra cui rilevanti quelle in materia di disaster management. Giornalista iscritto all’OdG nazionale dal 1982, ha collaborato con periodici e quotidiani, ed è stato direttore responsabile di quotidiani ricoprendo incarichi di vertice in società editoriali. Membro di alcuni Think Tank geopolitici, collabora con quotidiani soprattutto per corrispondenze all’estero, pubblica on line su testate del settore marittimo e navale italiane ed internazionali. Non ultimo ha pubblicato una serie di pregevoli saggi sull’evoluzione tecnologica e militare sino alla 2^ Guerra Mondiale, in particolare della Regia Marina, pubblicati da Academia.edu.

independent.academia.edu/