Immaginate un sottomarino che può restare immerso per giorni senza mai dover riemergere, in grado di sfruttare anche l’idrogeno come sistema di propulsione. Questo è l’U-212 NFS, un capolavoro di ingegneria progettato per affrontare le sfide delle profondità marine.
Sì, perché magari non ci pensiamo, ma gli abissi sono tra gli ambienti più estremi del pianeta, e la loro esplorazione è persino più complessa di quella dello spazio.
Come sarà fatto il sottomarino U-212 NFS
Per ragioni di segretezza, nel video non abbiamo potuto mostrarvi nel dettaglio l’U-212 NFS, ma il modello standard che abbiamo realizzato è un buon riferimento per capirne il funzionamento.
Il primo aspetto da considerare è che questo mezzo deve resistere alla pressione dell’acqua, che a 100 metri di profondità è già 10 volte quella atmosferica. Per risolvere il problema, c’è una struttura a doppio scafo: un primo scafo all’interno, lo “scafo resistente”, che protegge dalla pressione tutti gli oggetti, i sistemi e le persone, e un secondo scafo, “idrodinamico”, che riduce al minimo la resistenza al moto. I due scafi sono separati da una zona chiamata “a libera circolazione”, dove è presente acqua di mare. In quest’area ci sono tutti quegli oggetti e la componentistica che per motivi di sicurezza non possono stare nello scafo interno o che devono stare in acqua per funzionare.
Per spostarsi, il sottomarino è dotato di un’unica elica e un sistema di timoni verticali e orizzontali, mentre per controllare i movimenti nell’acqua, si utilizzano delle casse che si riempiono e svuotano quando necessario, creando un sistema di pesi e contrappesi. Concettualmente è un po’ come i sacchi di sabbia nelle mongolfiere.
In particolare ci sono tre sistemi: casse di zavorra, di compenso e di di assetto. Le casse di zavorra sono utilizzate per salire e scendere. Quando il sottomarino deve immergersi, vengono riempite d’acqua, aumentando così il peso del mezzo. Per risalire, invece, vengono svuotate grazie all’immissione di aria compressa. Le casse di compenso, come dice il nome, compensano la perdita di peso che si verifica ad esempio man mano che vengono consumati l'acqua dolce o i viveri (così, si mantiene la profondità desiderata durante la navigazione). Le casse di assetto mantengono il mezzo in equilibrio, evitando che si inclini verticalmente o orizzontalmente.
Sistema di propulsione e orientamento
Per un sottomarino è fondamentale avere un’autonomia il più lunga possibile, così da poter stare in acque profonde senza essere individuato dai radar. In questo senso, l’U-212 NFS ha un sistema di propulsione ibrido. Da una parte c’è un motore diesel-elettrico: il diesel (che ha bisogno di ossigeno per funzionare) viene utilizzato quando il mezzo è a pochi metri di profondità o in superficie, e ciò permette di alimentare le batterie. Quando è in profondità, però, si utilizzano solo le batterie.
Dall’altra parte, per allungare il periodo di autonomia sott’acqua è stato aggiunto anche un sistema a celle combustibile (in gergo fuel cell). Queste ultime, in pratica, producono energia elettrica senza che avvenga una combustione: infatti, grazie ad una particolare tipologia di reazione chimica tra idrogeno e ossigeno, producono acqua, calore e energia elettrica, senza emettere inquinanti. Un altro grande vantaggio di questo sistema ibrido è anche quello di produrre energia pulita e in maniera silenziosa.
Ma se i normali sistemi GPS smettono di funzionare anche a pochi centimetri sott’acqua, come fa il sottomarino ad orientarsi nei fondali marini? Grazie a un complesso sistema di navigazione inerziale, usato anche dagli aerei in volo: senza entrare troppo nei dettagli, conoscendo la posizione iniziale del sottomarino, si utilizzano diversi strumenti per orientarsi, come le girobussole a fibra ottica o i giroscopi.
Benefici pratici di questa Innovazione: l’economia blu
Le tecnologie sviluppate per il U-212 NFS non sono importanti solo per il mezzo in sé, ma rappresentano un punto di partenza per il futuro dell’underwater economy (anche nota come economia blu), il nuovo orizzonte delle attività economiche che si concentrano sugli oceani che include l’estrazione di risorse, la protezione degli ecosistemi marini e lo sviluppo di tecnologie sottomarine avanzate. Infatti, gli oceani ospitano infrastrutture vitali, come cavi sottomarini che trasportano il 99% delle comunicazioni globali, oltre a gasdotti e oleodotti che assicurano rifornimenti essenziali. Proteggere e monitorare queste strutture è quindi cruciale per la sicurezza e la stabilità economica.
Quello dell’economia blu è un settore sempre più cruciale e in forte espansione, in cui il nostro Paese può avere un ruolo di primo piano, anche grazie all’esperienza di aziende come Fincantieri, che ha progettato il sottomarino di cui abbiamo parlato nel nostro video.
