Sforzi attuali

Benche' le principali potenze marittime (USA, UK, URSS) abbiano usato la propulsione nucleare non appena possibile, le marine piu' piccole hanno continuato ad usare sommergibili diesel elettrici convenzionali, specialmente per difesa costiera. La maggioranza ha incorporato le innovazioni originarimanete sperimentate dai type XXI tedeschi ma, piu' recentemente, la crescente richiesta di maggiore autonomia subacquea ha generato un crescente interesse nelle tecnologie AIP, sia vecchie che nuove. Attualmente, i seguenti approcci per impianti a ciclo chiuso vengono perseguiti:

·   Diesel a ciclo chiuso, generalmente con ossigeno liquido (LOX)
·   turbine a vapore a ciclo chiuso
·   motori a combustione esterna con ciclo stirling
·   celle a combustibile ad idrogeno-ossigeno

Diesel a ciclo chiuso

Tipicamente un impianto diesel a ciclo chiuso (CCD) usa un motore diesel tradizionale che puo' essere usato in modalita' convenzionale in superficie o con snorkel. Per la propulsione subacquea esso usa un'atmosfera artificiale composta da ossigeno, un gas inerte (tipicamente argon) e gas di scarico riciclati. I gas di scarico (anidride carbonica, azoto [errore, credo voglia dire argon, ndt] e vapore d'acqua) vengono raffreddati, separati nei loro componenti e l'argon viene riciclato. I gas rimanenti vengono miscelati con acqua di mare ed espulsi fuori bordo. L'ossigeno e' generalmente stivato sotto forma liquida in vasche criogeniche.

I sistemi CCD sono stati sviluppati da aziende in Germania, UK, Paesi Bassi. Eccezion fatta per un impianto dimostrativo da 300 HP impiantato sull'ex U1 della marina tedesca nel 1993, nessun sistema moderno CCD e' entrato in servizio. La Marconi Marine inglese ha recentemente acquisito la Carlton Deep Sea Systems pioniere di impianti CCD ed ha sviluppato un pacchetto CCD da retrofittare su sommergibili convenzionali esistenti, come i 9 type 209 del Sud Corea. Benche' un vantaggio dei CCD sia la relativa facilita' di retrofit su sommergibili esistenti, nessun acquirente e' stato individuato. Eccetto la complicazione logistica derivante dall'ossigeno liquido e dal gas inerte, ci sono vantaggi logistici nel mantenere i motori diesel standard e l'uso del combustibile diesel tradizionale.

Turbine a vapore a ciclo chiuso

L'unico AIP a turbina a vapore attualmente in sviluppo e il sistema francese MESMA. Questo e' essenzialmente un turboalternatore a ciclo Rankine che usa il vapore generato dalla combustione di etanolo e ossigeno a 60 atmosfere. Cio' consente di espellere fuori bordo l'anidride carbonica ad ogni profondita' senza un compressore.

L'approccio MESMA e' sostanzialmente derivato dall'esperienza francese con la propulsione nucleare usando un generatore di vapore non nucleare. Benche' il MESMA abbia una potenza specifica maggiore delle altre alternative AIP, il suo rendimento e' il piu' basso. Quindi il consumo specifico di ossigeno e' il piu' alto. la prima applicazione subacquea saranno i tre Agosta 90B del Pakistan, ognuno dei quali avra' un impianto MESMA da 200kw con un incremento di autonomia subacquea di 3-5 volte a 4 nodi. Il primo impianto sara' completo nel 2001.

Motori Stirling

Nel ciclo Stirling, il calore da un sorgente esterna e' trasferito ad una massa finita di fluido di lavoro, generalmente un gas inerte, il quale evolve su un ciclo termodinamico. Attraverso l'espansione del gas in un cilindro e successiva estrazione in camera di raffreddamento per la successiva compressione, il calore dalla combustione esterna e' convertito in lavoro meccanico e quindi in elettricita'. Come il MESMA, tale approccio ha il vantaggio rispetto ai sistemi a combustione interna (come il CCD) che il processo di combustione viene mantenuto separato dal processo termodinamico di conversione del calore in lavoro. Cio' consente una maggiore flessibilita' nella gestione dei prodotti di combustione e nel controllo delle emissioni acustiche.

Il ciclo Stirling e' la base del primo sistema AIP entrato in servizio in tempi recenti. I costruttori svedesi della Kockums Naval Systems hanno testato un impianto prototipo nel 1989 ed oggi 3 battelli della classe Gotland hanno ognuno 2 unita' propulsive Stirling da 75 kw che bruciano ossigeno liquido e combustibile diesel per generare elettricita' per propulsione o caricamento delle batterie in un impianto diesel elettrico convenzionale. L'autonomia subacquea dei battelli da 1500 tonnellate e' di 14 giorni a 5 nodi, ma notevoli accelerazioni sono possibili con le batterie.