AIP-gli inizi

Nonostante i successi iniziali, i pionieri dei sommergibili erano desiderosi di trovare un modo per liberare le loro imbarcazioni dalla necessita' di emergere frequentemente per accedere all'ossigeno atmosferico richiesto dai motori termici che caricavano le batterie. Diversi approcci furo tentati ma alla fine la configurazione standard adottata durante entrambe le guerre mondiali era diesel a ciclo aperto, batterie al piombo e motori elettrici per la propulsione subacquea.
Nei primi anni 30 il brillante ingegnere tedesco dr. Helmuth Walther della Germaniawerft di Kiel, propose un impianto motore radicalmente diverso, basato sull'uso di perossido d'idrogeno ad alta purezza come ossidante.

Nel sistema Walther il perossido d'idrogeno stivato a bordo era decomposto per mezzo di un catalizzatore permanganato per produrre vapore ad alta temperatura e ossigeno. Nel reattore veniva spruzzata nafta che bruciata con l'ossigeno produceva vapore e gas di scarico caldi che venivano usati in una turbina. I gas di scarico ed il vapore condensato venivano poi espulsi fuori bordo. Il principale obiettivo di Walther era l'alta velocita' nell crociera subacquea piuttosto che l'autonomia ed il primo prototipo, il sommergibile sperimentale V80, raggiunse i 28.1 nodi in immersione nelle sue prove nel 1940 - a quel tempo i sommergibili convenzionali erano limitati a 10 nodi o meno. Quindi il V80, dislocante solo 76 tonnellate e lungo 22 metri, fu usato come test per lo studio della dinamica e controllo di battelli subacquei veloci.

Nelle fasi finali della guerra la marina tedesca tento' di scalare il prototipo di Walther ad una dimensione che consentisse un uso bellico ma, nessuno dei 7 type XVIIB costieri costruiti furono usati in combattimento. Tali battelli dislocavano 300 tonnellate ed erano propulsi da 2 turbine da 2800 HP, oltre all'impianto diesel elettrico convenzionale. Piani piu' ambiziosi per la costruzione di battelli oceanici Walther, come il type XXVI da 800 tonnellate e il type XVIII da 1600 tonnellate, furono contrastati dall'avverso corso della guerra e dall'incapacita' industriale di fornire i richiesti quantitativi di perossido d'idrogeno. Cio' nonostante il type XVIII fu modificato nel famoso type XXI electro-boat, nel quale la maggior quantita' di batterie consentiva velocita' subacquee di 17 nodi, per circa 90 minuti. Tale innovazione e l'adozione dello snorkel produssero una potente combinazione che influenzo' fortemente lo sviluppo di sommergibili convenzionali nel dopoguerra.

AIP nel dopoguerra

Dopo la guerra diverse nazioni tentarono di usare i rivoluzionari concetti di Walther. Come trofei di guerra gli USA e la Gran Bretagna ricevettero gli U-1406 e U-1407 (Type XVIIB). L'ultimo fu usato come battello test sotto il nome di HMS Meteorite. Inoltre Walther e parte del suo staff furono portati in Inghilterra dove collaborarono con la Vickers Ltd. per diversi anni nella progettazione di sistemi al preossido d'idrogeno piu' avanzati. Il risultato furono 2 battelli prodotti negli anni 50, l'HMS Explorer e l'HMS Excalibur, il cui sviluppo era fortemente influenzato dal type XXVI. Benche' entrambe le unita' raggiunsero gli obiettivi di alta velocita' subacquea, il perossido d'idrogeno altamente concentrato creo' tali problemi di sicurezza che i due battelli divennero noti come Exploder e Excruciator. Entrambe furono posti in disarmo negli anni 60.

L'Unione Sovietica costrui' un battello basato sul ciclo Walther, noto in occidene come "la balena", ma i piu' seri tentativi furono concentrati sui diesel a ciclo chiuso basati sul sistema Kreislaus tedesco e su loro ricerche prebelliche. Alla fine cio' porto' alla classe Quebec da 650 tonnellate (1956) che usava ossigeno liquido per alimentare tre diesel a ciclo chiuso. Benche' ne fossero stati costruiti 30 tra il 1953 ed il 57, gli standard di sicurezza erano cosi' bassi che vennero soprannominati "accendini" dagli equipaggi e ritirati dal servizio nei primi anni 70.

Nel frattempo gli USA avevano recuperato l'impianto Walther da 2500 HP dall'U-1406 e la versione da 7500 HP pianificata per il type XXVI e li installarono nel Naval Engineering Experiment Station ad Annapolis, Maryland. In seguito la marina finanzio' la ricerca si diversi approcci AIP, incluse varianti dei cicli Walther e Kreislauf. Alla fine, l'eccessiva crescita nelle dimensioni e pesi richiesti dagli impianti, insieme alla crescente prospettiva alla fine degli anni 40 della propulsione nucleare, porto' alla fine di tali ricerche (anche in Grean Bretagna e Unione Sovietica). L'USS Nautilus sperimento' la propulsione nucleare subacquea nel gennaio 1955.

Il primo sommergibile tascabile dell'US Navy

Nel settembre 1955 il primo sommergibile tascabile della marina USA, l'X1, fu varato a Long Island con un impianto diesel/perossido d'idrogeno a ciclo chiuso. Ispirato dal successo dei britannici X-craft della seconda guerra mondiale, l'X1 era ideato per operazioni di commando litoranee. Con un dislocamento di 36 tonnellate e una lunghezza di 50 piedi, l'X1 era propulso da un motore diesel commerciale pesantemente modificato con un piccolo motore elettrico alimentato da batterie come riserva. In superfice l'aria ambiente alimentava il sommergibile ma in immersione l'ossigeno era ricavato dalla decomposizione catalitica del perossido d'idrogeno in un reattore. Sia i gas di scarico che la condensa del vapore venivano compressi ed espulsi fuori bordo. 400 galloni di perossido potevano essere stivati in una sacca flessibile di polivinil-cloruro. L'equipaggio era di 4 persone. Dopo diversi problemi al motore e seguenti modifiche, l'X1 raggiunse prestazioni accettabili nel febbraio 1957 e inizio' una serie di prove alla Portsmouth Naval Shipyard. Sfortunatamente nel maggio 57 un esplosione nel sistema di stivaggio del perossido distrusse la sezione prodiera e, benche' nessuno fosse rimasto ferito, l'impianto a ciclo chiuso non fu rimpiazzato. Il battello fu ricostruito con un piccolo impianto diesel-batteria convenzionale e dopo tre anni fu riattivato nel tardo 1960 ed usato fino al 1973 come battello da ricerca nella Chesapeake Bay. Piu' tardi l'X1 fu esposto all'accademia navale ad Annapolis e recentemente nel Nautilus museum a Groton, Connecticut. L'ufficiale comandante scrisse "la lezione piu' importante che abbiamo imparato da questo programma sperimentale e' che il perossido d'idrogeno altamente concentrato non ha posto su una nave da combattimento".