La flotta russa in attesa di sottomarini diesel con motore anaerobico

I sottomarini a propulsione diesel-elettrica (DEPL in russo) sono insostituibili nelle zone costiere e poco profonde nelle quali non sempre riescono a passare i sottomarini a propulsione nucleare più pesanti. Gli attuali DEPL russi sono un’arma temibile e universale, ma rispetto a quelli nucleari hanno un grave difetto.

Mentre una nave a propulsione nucleare è in grado di restare sott'acqua piuttosto a lungo e comunque finché non finiscono i viveri, i sottomarini a propulsione diesel sono costretti a risalire periodicamente in superficie per ricaricare gli accumulatori. Tuttavia, grazie alla propulsione anaerobica (AIP) alcuni DEPL oggi possono farne a meno.

Nessuna riemersione

Qualunque sottomarino, indipendentemente da come è costruito, dalla sua stazza, dal suo armamento o dalla preparazione del suo equipaggio, è indifeso sott'acqua come un gattino di fronte a un branco di cani. Il sottomarino non dispone di una grande artiglieria navale in grado di respingere i motoscafi d'abbordaggio nemici. E anche se riuscisse a immergersi velocemente, forse non sfuggirebbe ai suoi inseguitori che avrebbero già determinato con precisione le sue coordinate. In tempo di guerra questo vorrebbe dire la morte della nave e del suo equipaggio.

I motori di un sottomarino non a propulsione atomica sono azionati da accumulatori caricati al massimo per 4 giorni, se il sottomarino si muove ad una velocità di 5 nodi. Se la nave si muove "a tutta birra", gli accumulatori si scaricheranno in poche ore. Per caricarli completamente a bordo servono circa 2 giorni. Per farlo, serve l'ossigeno, quindi la nave è costretta a riemergere. Chiaramente, è possibile utilizzare uno snorkel. In tal caso il sottomarino avvicina alla superficie dell'acqua uno snorkel con il quale viene fatta passare l'aria. Tuttavia, questo metodo largamente impiegato già a metà del secolo scorso aumenta vertiginosamente le probabilità che il sottomarino venga identificato da mezzi di geo-localizzazione, ad infrarossi, ottico-elettronici e acustici nemici.

Un motore anaerobico non ha bisogno di accesso diretto all'atmosfera. Oggi nel modo esistono 4 tipologie principali di motori anaerobici: motore diesel a ciclo chiuso, motore Stirling, celle a combustione (dispositivi elettrochimici) e turbine a vapore a ciclo chiuso. Devono rispettare i seguenti standard: rumorosità ridotta, bassa emissione di calore, dimensioni contenute, intuitività e sicurezza d'uso, elevata longevità e prezzo contenuto.

Va sottolineato che la costruzione di un motore anaerobico è complicata e richiede un elevato know-how. Al mondo non vi sono molte nazioni in grado di costruirne uno. La marina militare statunitense non si è interessata ai motori anaerobici e ha invece preferito dotare l'intera flotta sottomarina di motori a propulsione nucleare. Lo stesso hanno fatto i francesi che hanno costruito i sottomarini Scorpène destinati all'export. Queste piccole navi sono dotate di turbine a ciclo chiuso che impiegano etanolo e ossigeno liquido. L'autonomia è di circa 3 settimane prima della riemersione.

I tedeschi, invece, hanno adottato una strategia diversa: all'inizio degli anni 2000 hanno presentato la classe di sottomarini U212-214. Questi sottomarini hanno un sistema di propulsione elettrico "ibrido": quando viene attivato uno snorkel o durante l'immersione gli accumulatori vengono caricati tramite un generatore a diesel da 1050 kW. Mentre sott'acqua per risparmiare si utilizza un motore anaerobico Siemens NIAVY Permasin. Viene avviato da 9 celle a combustione con membrana a scambio protonico che collegano le cisterne contenenti ossigeno liquido e i serbatoi con idruri di metallo. Questi elementi garantiscono anche la buona rotazione delle eliche.

Il ruolo delle celle a combustione

Attualmente in Russia non ci sono sottomarini a propulsione diesel-elettrica con un motore anaerobico, ma dovrebbero arrivare nei prossimi anni. Il Ministero della Difesa ha più volte confermato che i primi sottomarini ad essere dotati di motori anaerobici saranno quelli del progetto 677 classe Lada. Tuttavia, il St Petersburg già entrato in servizio e i sottomarini in costruzione, Kronshtadt e Velikye Luki, dipenderanno come sempre da motori diesel-elettrici. Già la successiva nave del progetto, che verrà resa operativa entro il 2025, sarà dotata di un motore anaerobico di produzione russa. La maggior parte dei dati relativi alla produzione sono segretati, ma si sa che alla base sarà posto uno steam reforming con un generatore elettrochimico.

"Già durante l'Unione Sovietica venivano effettuate sperimentazioni con motori anaerobici", ha spiegato a Sputnik Viktor Murakhovsky, direttore generale della rivista "Arsenal Otechestva". "Creare un nuovo potente motore con i componenti e secondo gli standard di oggi è piuttosto complicato. Prima il motore doveva garantire una riserva di agente ossidante per alimentare il motore a combustione interna. Oggi l'approccio è diverso: l'alimentazione del motore è garantita da celle a combustione. La tendenza mondiale principale è il passaggio totale all'elettrificazione senza l'impiego di generatori diesel. In questo caso le celle a combustione ad elevata capacità energetica alimenteranno direttamente i motori elettrici. Non sarà più necessario riemergere in superficie".

La società di costruzione "Rubin" si è detta pronta a presentare un motore anaerobico per sottomarini a propulsione nucleare tra il 2021 e il 2022. Ad aprile di quest'anno un modello di dispositivo anaerobico dotato di turbine a vapore a ciclo chiuso è stato testato dalla società di costruzione "Malakhit". Si prevede che questo nuovo dispositivo sarà utilizzato in piccoli sottomarini che per ora esistono solo sotto forma di modelli.

Produzione propria

"Abbiamo ideato una linea di piccoli sottomarini di stazza compresa tra le 200 e le 1000 tonnellate", ha comunicato a Sputnik Igor Karavaev, architetto capo della società "Malakhit". "Uno dei loro pregi è l'impiego di un motore anaerobico. Queste navi non avranno problemi né in stretti bracci di mare, né a basse profondità né nei porti e saranno anche in grado di addentrarsi nei porti e nelle basi navali militari del nemico. Il loro elevato grado di invisibilità, le dimensioni contenute e la capacità di rimanere sott'acqua per settimane senza dover riemergere le rendono le navi da ricognizione ideali e permettono loro di attaccare navi e luoghi chiave delle infrastrutture costiere senza che il nemico se lo aspetti".

Secondo Viktor Murakhovsky, al fine di garantire una produzione propria in serie di motori anaerobici e di introdurli nei sottomarini, è necessario accumulare un know how significativo per la creazione delle celle a combustione che alimenteranno i motori elettrici della flotta sottomarina. Come alternativa meno costosa e più semplice Murakhovsky ha identificato la produzione di accumulatori ai polimeri di litio che con una sola ricarica hanno una durata molto maggiore rispetto ai loro analoghi presenti oggi nella marina militare russa.

"Tuttavia, la loro produzione dovrebbe cominciare da zero poiché nessun Paese occidentale ci venderebbe queste tecnologie. E anche se uno lo facesse, un bel giorno potrebbe decidere di interrompere le forniture", ha aggiunto l'esperto.