{"id":33896,"date":"2020-05-12T00:10:00","date_gmt":"2020-05-12T00:10:00","guid":{"rendered":"http:\/\/www.ocean4future.org\/?p=33896"},"modified":"2025-11-09T14:23:29","modified_gmt":"2025-11-09T13:23:29","slug":"i-mezzi-marittimi-del-futuro-viaggeranno-in-supercavitazione","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/33896","title":{"rendered":"I mezzi marittimi del futuro viaggeranno in supercavitazione?"},"content":{"rendered":"tempo di lettura: <\/span> 8<\/span> minuti<\/span><\/span>

,<\/span>
\nlivello medio<\/span><\/a>
\n.<\/span>
\nARGOMENTO: PROPULSIONE NAVALE<\/span><\/strong>
\nPERIODO: XX – XXI SECOLO<\/span><\/strong>
\nAREA: COSTRUZIONI NAVALI<\/span><\/strong>
\nparole chiave: cavitazione<\/p>\n

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E’ apparsa in internet la notizia<\/a><\/span><\/strong> che i Cinesi stanno sviluppando un sistema di propulsione che consentirebbe ad un sottomarino di navigare ad altissime velocit\u00e0, percorrendo 6.000 miglia, ovvero la distanza tra Shanghai a San Francisco, in soli 100 minuti. Questa notizia, che pu\u00f2 sembrare una fake news, in realt\u00e0 si riferisce ad un sistema di propulsione che sfrutterebbe un principio fisico ben noto la supercavitazione<\/strong>.\u00a0<\/span><\/p>\n

Ma cos’\u00e8 la supercavitazione?<\/span><\/strong><\/span>
\nIn parole semplici la supercavitazione \u00e8 una tecnica che permette di utilizzare gli effetti dell\u2019ordinaria cavitazione per creare una bolla di gas all\u2019interno di un liquido. Questo permettere ad un oggetto di viaggiare ad altissima velocit\u00e0, rimanendo completamente avvolto dalla bolla di gas. In pratica, lo scopo della bolla \u00e8 di ridurre drasticamente la resistenza al moto, permettendogli di raggiungere velocit\u00e0 impossibili da ottenere con una normale tecnica di propulsione.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

flusso in super cavitazione<\/span><\/strong>
\nSuperkavitation schema.svg – Wikimedia Commons<\/a><\/p>\n

Cavitation for dummy<\/span><\/strong><\/span>
\nPer comprendere meglio bisogna partire dal fenomeno della cavitazione. La resistenza idrodinamica \u00e8 la forza totale che si oppone al movimento di un qualsiasi corpo in un fluido. In fluidodinamica, esiste un paradosso sviluppato dal matematico francese Jean le Rond d’Alembert<\/span> <\/strong>nel 1752 che afferma che in un flusso incomprimibile, la forza di resistenza idrodinamica \u00e8 zero su un corpo che si muove a velocit\u00e0 costante al fluido.<\/p>\n

Se ci pensate si tratta di una contraddizione in quanto dobbiamo sempre applicare della forza per vincere la resistenza e superare l’attrito superficiale che\u00a0 \u00e8 causato dalla sua viscosit\u00e0. In realt\u00e0, esiste la possibilit\u00e0 di superare la viscosit\u00e0, riducendo al minimo la superficie in contatto con l’acqua. Questo avviene quando si genera il fenomeno della cavitazione<\/span><\/strong>.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

un design proposto per eliche in super-cavitazione Rivett, Norman. Riferimenti The Naval Steam Reciprocating Engine. Naval Historical Society: Garden Island, ISBN 0 9587456 0 9. Ross, J. A treatise on navigation by steam. Longman, Rees, Orme, Brown and Green: London. 1828.<\/span><\/strong><\/p>\n

Fisicamente la cavitazione si verifica quando un\u2019elica di una nave viene ruotata cos\u00ec velocemente da raggiungere alte portate sulla sua superficie. I filetti fluidi che scorrono vengono sottoposti ad una bassa pressione e l’acqua inizia ad evaporare, formando delle bolle sferiche, dette di “cavitazione”. Se queste bolle tornano in aree con una pressione maggiore, esse producono molto rumore e quando collassano sulla superficie dell’elica, causano piccoli danneggiamenti strutturali. Subire questo effetto \u00e8 sempre stato considerato un difetto tra i costruttori navali, in particolari quelli che progettano le eliche.<\/p>\n

La super-cavitazione<\/span><\/strong>
\nLa super-cavitazione<\/span><\/strong> fu studiata per la prima volta durante il secondo conflitto mondiale in Germania, a G\u00f6ttingen, nell’istituto “Kaiser-Wilhelm-Institut f\u00fcr Str\u00f6mungsforschung<\/span><\/strong>” (in seguito chiamato Max-Planck-Institut<\/span><\/strong>) ed al Stoccarda-Ruit nel “Forschungsanstalt Graf Zeppelin”, sotto la direzione di Georg Madelung. Gli scienziati iniziarono a studiare il fenomeno per cercare di risolvere i problemi di non governo dei siluri che venivano lanciati dagli aerei. A causa della sempre maggiore velocit\u00e0 degli aeroplani divenne sempre pi\u00f9 difficile per i piloti garantire la direzione dei siluri dopo il loro ingresso in acqua. Questo comportava che, in acque poco profonde, il siluro spesso toccava il fondo, perdeva la sua traiettoria o poteva spiattellare fuori dall’acqua.<\/p>\n

I risultati di questi primi esperimenti produssero modelli matematici complessi che hanno tutt’oggi validit\u00e0. Questo problema tecnico assunse sempre maggiore importanza durante la II guerra mondiale. Nasceva la guerra aeronavale e questi studi potevano ottimizzare l\u2019efficacia delle armi lanciate in mare da aerei ad alta velocit\u00e0. Alla fine della seconda guerra mondiale G\u00f6ttingen fu conquistata dalle truppe britanniche e gli scienziati furono arrestati e deportati in Inghilterra. Uno di questi ricercatori, H. Reichardt, scrisse un rapporto che divenne famoso, “Die Gesetzm\u00e4ssigkeiten der Kavitationsblasen an umstr\u00f6mten Rotationsk\u00f6rpern<\/span> <\/strong>(Lit.3) ovvero \u201cLa legge delle bolle di cavitazione sul flusso attorno ai corpi di rivoluzione<\/span><\/strong>\u201d. Nel suo rapporto Reichardt scrisse che “I corpi si muovono in acqua ad alta velocit\u00e0 a causa del numero di piccole cavit\u00e0 nelle cavit\u00e0 posteriori, chiamate bolle di cavitazione<\/span><\/em><\/strong>.\u201c<\/p>\n

La ricerca continu\u00f2 e, nel 1977, furono effettuati i primi test con razzi subacquei nel poligono di Linz raggiungendo, nel 1980, la velocit\u00e0 di 140 m\/s nel poligono delle forze armate di Meldorf. Un risultato importante che apr\u00ec una nuova strada.<\/p>\n

Immaginiamo ora che un corpo cada in acqua. Nella sua caduta deve spostare l’acqua sulla sua strada. Questa azione separa il fluido dal corpo e forma una cavit\u00e0 che viene riempita dall’aria che scorre. Un esempio pratico \u00e8 quello del tuffatore che si lancia da una piattaforma di 10 metri. La sua bravura sar\u00e0 quella di entrare in acqua in modo tale da formare una cavit\u00e0 pi\u00f9 grande della sua dimensione corporea per evitare di fare spruzzi.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

The Future Technology SUPERCAVITAION – Mitesh Naik
\nhttps:\/\/www.slideshare.net\/cpricenaik\/supercavitation<\/span><\/strong><\/p>\n

Ora, se un corpo viene accelerato in modo uniforme, dopo l\u2019ingresso, si former\u00e0 una cavit\u00e0 di dimensioni proporzionali alla sua velocit\u00e0. Supponendo di essere in grado di calcolare tale cavit\u00e0, \u00e8 possibile progettare un corpo che si adatti alla cavit\u00e0 creata dalla sua ogiva. Per cui tale corpo, non avendo contatto con l’acqua, subirebbe pochissimo attrito superficiale, che \u00e8 la principale fonte di resistenza. Venendo a mancare la resistenza, il corpo potrebbe aumentare notevolmente la sua velocit\u00e0. Questo corpo ipotetico, che sulla sua traiettoria sott’acqua \u00e8 circondato da un piccolo strato di gas, \u00e8 chiamato supercavitante<\/span><\/strong>.<\/p>\n

Inutile dire che fino ad oggi le applicazioni sono state principalmente nel campo delle armi ma, in linea di principio, la tecnica potrebbe essere estesa per includere mezzi navali e subacquei.<\/span><\/strong><\/p>\n

Come sappiamo l’acqua \u00e8 700 volte pi\u00f9 densa dell’aria e, di conseguenza, esercita una maggiore resistenza su tutto ci\u00f2 che cerca di attraversarlo. I moderni SSGN<\/span><\/strong> possono muoversi a una velocit\u00e0 massima di circa 40 nodi. Immaginiamo ora che il sottomarino sia azionato da motori a razzo. Se una parte dello scarico venisse indirizzato sulla prua in modo da creare un flusso al di fuori di essa, si verrebbe a creare una bolla di cavitazione attorno al sottomarino tale da avvolgerla. Questo principio \u00e8 stato studiato anche per i siluri, che potrebbero raggiungere una velocit\u00e0 di oltre 200 nodi.<\/p>\n

Non \u00e8 fantascienza<\/span>
\n<\/span><\/strong> I sovietici in realt\u00e0 costruirono il primo siluro supercavitante del mondo negli anni ’60 in grado di raggiungere delle velocit\u00e0 senza precedenti ma \u2026 anche molto rumoroso. Questo fattore lo rendeva poco impiegabile mettendo di fatto a rischio il vettore di lancio. Ma la ricerca sembra sia continuata e non solo in Russia. Una ricerca pericolosa visti i recenti “probabili” incidenti ai siluri imbarcati sui sottomarini nucleari russi che sembra abbiano causato danni significativi con molte perdite\u00a0 dei membri dell’equipaggio.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

siluro russo Shkval visto dal lato prodiero. Notate la sua estremit\u00e0 piatta –
\nShkval head.jpg – Wikimedia Commons<\/a><\/span><\/strong><\/p>\n

Quando il siluro raggiunge una velocit\u00e0 dell’ordine di 90 nodi, la sua estremit\u00e0 piatta deflette l’acqua, che, incontrando a valle dell’estremit\u00e0 una pressione inferiore alla sua tensione di vapore, passa in fase gassosa dando origine alla bolla di gas attorno all\u2019ogiva del siluro. Aumentando ulteriormente la velocit\u00e0 ed iniettando gas di altra origine \u00e8 possibile far crescere questa bolla gassosa fino a ricoprire l’intero siluro. Un’arma che utilizza questa tecnica \u00e8 il siluro russo Shkval<\/span> <\/strong>che utilizza un razzo a propellente solido o kerosene – perossido di idrogeno per raggiungere quelle velocit\u00e0. Si pensa che fu il malfunzionamento di uno di questi siluri ad aver causato l\u2019affondamento del Kursk<\/span><\/strong>.<\/p>\n

Al di l\u00e0 dei problemi tecnici, di fatto il lancio di un simile siluro resta un evidente campanello d\u2019allarme per gli avversari. Se tale problema non \u00e8 evitabile perch\u00e9 cercare di creare addirittura un sottomarino con queste caratteristiche?<\/span><\/strong><\/p>\n

Di fatto posizione del sottomarino verrebbe identificata immediatamente e comunicata ad ogni nave e sottomarino nella stessa zona. Ci\u00f2 non ha impedito al DARPA<\/span> <\/strong>statunitense di realizzare l\u2019Underwater Express<\/span><\/strong>, un mini sommergibile capace di raggiungere velocit\u00e0 fino a 115 miglia all’ora. Ma non solo. Stanno comparendo mezzi di superficie come il Ghost<\/span><\/strong> che usano la super cavitazione per raggiungere velocit\u00e0 elevate.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Prodotto dalla Juliet Marine Systems, questo veicolo di superficie ha per ora scopi militari. La nave ha uno scafo centrale e due ali mobili che consentono allo scafo principale di volare in sollevamento\u00a0 raggiungendo velocit\u00e0 elevate. A riposo le ali si muovono orizzontalmente verso l’esterno permettendo allo scafo centrale di abbassarsi e galleggiare in superficie: permettendo cos\u00ec all’equipaggio di imbarcarsi. Quando in\u00a0 velocit\u00e0 le ali si spostano in una posizione di circa 30 gradi dalla verticale, sollevando lo scafo centrale libero dalla superficie dell’acqua. La propulsione \u00e8 data da un motore a turbina a gas da 2.000 CV per ogni tubo che fa girare due eliche montate frontalmente. Questi tubi espellono anche una sacca d’aria dalla parte anteriore per generare l’effetto di super cavitazione che riduce il coefficiente di resistenza della nave di un fattore 900. La velocit\u00e0 dichiarata \u00e8 di circa 33 nodi – Credit Guido Vitti<\/span><\/strong><\/p>\n

Un esercizio accademico o uno sviluppo tattico importante per i mezzi subacquei?<\/span><\/strong><\/span>
\nSupponiamo che si vogliano rilasciare degli incursori, la missione dovrebbe ovviamente mantenere il massimo riserbo. Lo spunto di velocit\u00e0 consentirebbe di scattare via allontanandosi dai nemici in pochi minuti, avendo di fatto un rapporto di velocit\u00e0 tra l\u2019uno e l\u2019altro di circa uno a trenta. Cosa significa questo per il futuro della guerra sottomarina? Probabilmente poco, questo vantaggio sarebbe solo effimero perch\u00e9 in uno schermo di proiezione moderno la capacit\u00e0 di reazione non si misura solo con la velocit\u00e0 dei mezzi coinvolti ma con la capacit\u00e0 reciproca di coordinarsi. Una volta identificata la posizione del sottomarino nemico potrebbero essere sganciate armi di contrasto da parte di elicotteri e aerei (ma anche navi) distruggendolo.<\/p>\n

Le ricerche proseguono
\n<\/span><\/strong>Oltre a Stati Uniti e Russia, anche l’Iran sta sviluppando armi similari (probabilmente retro ingegnerizzando il siluro russo Shkval<\/span><\/strong>), e la Germania sta studiando il suo Superkavitierender Unterwasserlaufk\u00f6rper<\/span> <\/strong>(“corpo supercavitante subacqueo”).<\/p>\n

Non ultimi i Cinesi che stanno studiando presso l’Harbin Institute of Technology<\/span> <\/strong>come utilizzare una “membrana liquida speciale<\/span><\/strong>” che riduca l’attrito alle basse velocit\u00e0. Questo liquido viene inondato sull’oggetto per riempire la membrana mentre viene consumata dall’acqua.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Le modalit\u00e0 non sono ovviamente note. In teoria, la super-cavitazione potrebbe in extremis consentire velocit\u00e0 fino alla velocit\u00e0 del suono che, sott’acqua, \u00e8 di 1.482 metri al secondo (circa 3.320 nodi). A quella velocit\u00e0, un arma subacquea potrebbe andare da Shanghai a San Francisco (circa 6.000 miglia) in meno di due ore. Ma lo stesso principio potrebbe essere applicato anche ad altri mezzi subacquei come droni e sottomarini nucleari.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Li Fengchen<\/span><\/strong>, professore presso l’Istituto di Harbin, ha affermato che la tecnologia che stanno sviluppando non si limita all’uso militare e potrebbe favorire un domani il trasporto mercantile. Possiamo immaginare autostrade del mare dove navi superveloci trasportino a velocit\u00e0 molto elevate beni di consumo destinati ad un mondo sempre pi\u00f9 affamato di risorse.<\/p>\n

I Paesi in possesso di queste tecnologie avrebbero un vantaggio economico enorme sugli altri ma, nello stesso tempo, nascerebbero nuove sfide per il controllo marittimo delle rotte.\u00a0<\/span><\/strong><\/p>\n

Andrea Mucedola<\/span><\/strong><\/p>\n

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 <\/p>\n

Alcune delle immagini possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e\/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l\u2019autore o rimuoverle, pu\u00f2 scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell\u2019articolo<\/p>\n

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PAGINA PRINCIPALE<\/span><\/a>
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Analista di Maritime Security, collabora con numerosi Centri di studi e analisi geopolitici italiani ed internazionali. Ricercatore subacqueo scientifico dal 1993, nel 2019, ha ricevuto il Tridente d'oro dell'Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione della cultura del mare. 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