Batterie agli ioni di litio: un lungo viaggio nella flotta sottomarina

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Batterie agli ioni di litio: un lungo viaggio nella flotta sottomarina
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Il 5 marzo 2020, l'undicesimo sottomarino della serie Soryu è stato lanciato nella città giapponese di Kobe. La barca entrerà a far parte delle forze navali giapponesi con la denominazione SS 511 Oryu. Il nuovo sottomarino diesel-elettrico giapponese è diventato il primo sottomarino da combattimento al mondo a ricevere batterie agli ioni di litio, ed è diventato anche il primo di questo tipo nella sua serie.

Secondo gli esperti, grazie all'uso di nuovi tipi di batterie ricaricabili, da tempo registrate negli smartphone, i giapponesi potranno abbandonare l'uso non solo delle tradizionali batterie al piombo sui sottomarini, ma anche dei motori Stirling indipendenti dall'aria. Questo è un evento molto curioso e significativo per la flotta sottomarina, poiché anche le stesse centrali elettriche indipendenti dall'aria un tempo sono diventate una vera svolta per le barche diesel, salvando i sottomarini dalla necessità di risalire spesso in superficie durante la navigazione. A proposito, la Russia non ha ancora un singolo sottomarino seriale dotato di una centrale elettrica indipendente dall'aria.

Varato un nuovo sottomarino giapponese con batterie agli ioni di litio è già l'undicesima barca della serie. Inoltre, la flotta giapponese dispone di 11 sottomarini classe Oyashio (tra cui due barche da addestramento), difficili da attribuire anche loro ai vecchi modelli, poiché le barche sono state progettate negli anni '90 e l'ultimo di essi è stato trasferito alla flotta in anno 2008. È già noto che presto la flotta giapponese riceverà un altro sottomarino del progetto Soryu (barca SS 512) con batterie agli ioni di litio, dopodiché il Giappone procederà alla costruzione dei sottomarini di un nuovo progetto, finora noto come 29SS (il primo sommergibile SS 513). In totale, la flotta giapponese comprende ora 22 sottomarini, il più vecchio dei quali è entrato in servizio nel 1998.

Primo sottomarino con batterie agli ioni di litio

La cerimonia di inaugurazione delle forze di autodifesa marittima giapponesi del primo sottomarino da combattimento a batteria agli ioni di litio SS 511 Oryu si è tenuta a Kobe il 5 marzo 2020. La cerimonia si è svolta presso il Kobe Shipyard & Machinery Works, di proprietà di Mitsubishi Heavy Industries, una grande società che copre un'ampia varietà di settori industriali in Giappone. La nuova barca è diventata l'undicesima di una serie di barche del tipo "Soryu" e ne verranno costruite un totale di 12, le ultime due con batterie agli ioni di litio. La costruzione della barca SS 511 Oryu è iniziata nel marzo 2015, la barca è stata varata il 4 ottobre 2018.

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È noto che la costruzione dell'undicesima barca è costata ai contribuenti giapponesi un importo superiore al costo di una qualsiasi delle dieci barche costruite dello stesso progetto. È stato riferito che il costo di costruzione del sottomarino SS 511 è stato di 64,4 miliardi di yen (circa $ 566 milioni, secondo altre fonti, la barca è costata ancora di più - 66 miliardi di yen). In ogni caso, è un quarto in più rispetto al costo del decimo sottomarino SS 510 Shoryu (51,7 miliardi di yen o $ 454 milioni). Quasi tutta la differenza di costo tra la decima e l'undicesima imbarcazione della serie ricade sul costo delle nuove batterie agli ioni di litio, oltre che sulla rielaborazione dell'intero impianto elettrico di accompagnamento del sottomarino e sulla modifica del design.

La dodicesima delle barche Soryu previste entrerà in flotta nel 2021. La barca SS-512 è già stata varata, è successo nel novembre dello scorso anno. Per i prossimi anni, entrambe le barche con batterie agli ioni di litio diventeranno un vero e proprio banco di prova per testare le batterie e il loro funzionamento in condizioni operative reali, anche in condizioni prossime al combattimento. I risultati dei test sono molto importanti, in quanto consentiranno agli ammiragli giapponesi di adeguare i programmi per la costruzione e lo sviluppo della flotta sottomarina, nonché di sviluppare un progetto per i sottomarini da attacco di nuova generazione.

SS 511 Oryu sfida i sottomarini tradizionali

Vale la pena notare che la marina giapponese ha da tempo elaborato piani per l'uso di batterie agli ioni di litio nei sottomarini. L'aspetto della SS 511 Oryu fu il culmine di ricerca e sviluppo che continuarono per diversi decenni. È noto che i designer giapponesi iniziarono i primi lavori in questa direzione nel 1962 e la prima batteria agli ioni di litio progettata per essere collocata a bordo di un sottomarino fu pronta nel 1974.

Nonostante questi successi, le prime batterie erano tutt'altro che ideali, non soddisfacevano i requisiti operativi specificati e per molti aspetti non erano adatte ai militari. Allo stesso tempo, tali batterie ricaricabili sono state molto costose per molto tempo. Ciò è stato sovrapposto al maggiore pericolo di tali batterie, che erano soggette a combustione spontanea ed esplosioni, che a bordo del sottomarino erano piene di un vero disastro. I rischi associati e i prezzi elevati, insieme a una tecnologia non ancora sufficientemente "matura", hanno costretto gli ammiragli giapponesi a rivolgere la loro attenzione alle centrali elettriche indipendenti dall'aria (VNEU). Nel 1986 si decise di sviluppare e costruire sottomarini con il sistema Stirling VNEU, puntando sulla fortunata esperienza svedese.

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Eppure è arrivato il giorno delle batterie agli ioni di litio a bordo dei sottomarini. Le nuove tecnologie possono cambiare in modo significativo l'intera flotta di sottomarini. Molti esperti classificano già tali barche diesel-elettriche come sottomarini di quinta generazione. Allo stesso tempo, per passare all'uso di nuove batterie di accumulo, i progettisti giapponesi hanno dovuto rivedere in modo significativo il progetto delle barche del tipo "Soryu". Innanzitutto le nuove batterie hanno richiesto una rielaborazione del progetto per mantenere stabilità e zavorramento delle imbarcazioni, poiché le batterie al piombo installate sui primi 10 sottomarini della serie sono notevolmente più pesanti delle batterie agli ioni di litio. Inoltre, parte del peso dei nuovi sottomarini "è andato via" del tutto a causa dello smantellamento dei motori Stirling.

Durante i lavori, gli ingegneri hanno dovuto rivedere completamente l'intero sistema di alimentazione a bordo della SS 511 Oryu. Inoltre, sul sottomarino sono stati installati generatori diesel più potenti, progettati per ricaricare le batterie. Inoltre, i progettisti hanno dovuto rielaborare gli snorkel, ciò è necessario per aumentare il volume di alimentazione dell'aria e allo stesso tempo per rimuovere i gas di scarico, poiché la velocità di ricarica delle batterie agli ioni di litio è notevolmente superiore rispetto alle batterie standard al piombo.

Già oggi, le batterie agli ioni di litio forniscono ai sottomarini una durata della corsa subacquea paragonabile alle barche che utilizzano VNEU. E in futuro, le caratteristiche tecniche di tali barche cresceranno solo. Allo stesso tempo, l'elevata capacità delle batterie consente ai sottomarini di muoversi a lungo sott'acqua ad alta velocità - circa 20 nodi. La lunga durata della corsa subacquea ad alta velocità è un indicatore molto importante per i sottomarini. Questo può aiutare quando si attacca un bersaglio di superficie e quando si schivano gli attacchi nemici. Prima la barca lascia la zona pericolosa, meglio è.

Allo stesso tempo, a differenza dei sottomarini dotati di VNEU, il nuovo sottomarino è in grado di ricostituire costantemente l'approvvigionamento energetico nelle batterie agli ioni di litio, utilizzando la ricarica della batteria utilizzando un dispositivo per il funzionamento del motore sott'acqua RDP. Inoltre, i vantaggi delle batterie agli ioni di litio includono una maggiore durata. Tali batterie non richiedono manutenzione e gli impianti elettrici realizzati con il loro aiuto sono più facili da gestire e progettare. Inoltre, le batterie agli ioni di litio differiscono dalle batterie al piombo per un tempo di ricarica più breve a causa dell'amperaggio più elevato, che è molto importante per i subacquei.

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Capacità dei sottomarini di classe Soryu

I sottomarini diesel-elettrici di classe Soryu sono sottomarini d'attacco delle forze di autodifesa marittime giapponesi. Queste barche sono considerate una delle più moderne e migliori al mondo, costituiscono già la spina dorsale delle forze sottomarine della flotta giapponese. Le nuove barche giapponesi sono piuttosto grandi, in termini di dislocamento superano tutti i sottomarini diesel-elettrici russi di serie dei progetti 677 "Lada", 636 "Varshavyanka" e 877 "Halibut". Le barche di classe Soryu sono considerate abbastanza silenziose e in termini di durata della loro navigazione sommersa possono competere con i moderni sottomarini nucleari.

I sottomarini del tipo Soryu con un dislocamento superficiale standard di 2900 tonnellate e uno sottomarino di 4200 tonnellate sono stati costruiti in Giappone dal 2005 (è stata impostata la prima barca della serie). I sottomarini Soryu sono lunghi 84 metri, larghi 9,1 metri e hanno un pescaggio medio di 8,5 metri. L'equipaggio della barca è composto da 65 sommergibilisti (di cui 9 ufficiali).

I primi dieci sottomarini diesel-elettrici costruiti secondo questo progetto erano caratterizzati da una centrale combinata composta da due unità diesel-elettriche Kawasaki 12V25 / 25SB con una capacità di 3900 CV ciascuna e quattro motori Stirling Kawasaki Kockums V4-275R che sviluppavano una potenza massima di 8000 litri..s (passaggio sottomarino). Il sistema di propulsione della nave opera su un albero dell'elica. La velocità massima di superficie della barca è di 13 nodi (circa 24 km/h), la velocità massima sott'acqua è di 20 nodi (circa 37 km/h).

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La profondità operativa dei sottomarini della classe Soryu è di 275-300 metri. Autonomia di nuoto - fino a 45 giorni. Per le barche di questo progetto, dotate di una centrale elettrica indipendente dall'aria, l'autonomia di crociera è stimata in 6100 miglia nautiche (circa 11 300 km) a una velocità di 6,5 nodi (circa 12 km/h). È stato riferito che i nuovi sottomarini, ricevendo batterie agli ioni di litio, potranno rimanere sommersi anche più a lungo, infatti le loro capacità saranno limitate solo dalla fornitura di viveri e acqua dolce a bordo.

L'armamento principale delle barche di classe Soryu sono siluri e missili antinave. Il sottomarino ha sei tubi lanciasiluri HU-606 da 533 mm. La capacità di munizioni della barca può consistere di 30 siluri di tipo 89. I siluri moderni sviluppano una velocità massima di 55 nodi (102 km/h), a questa velocità un siluro può percorrere 39 km sott'acqua. Inoltre, questi tubi lanciasiluri possono essere utilizzati per lanciare missili statunitensi antinave UGM-84 "Harpoon". Le versioni moderne di tali missili possono colpire bersagli a una distanza massima di 280 chilometri.

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