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Nautica I Sottomarini |
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Nautica I Sottomarini Scienza e Tecnica - Indice
SCIENZE - NAUTICA - I SOTTOMARINIPRESENTAZIONEIl mare, insieme allo spazio, resta ancora una frontiera in gran parte sconosciuta all'uomo. Mentre da millenni ne solca la superficie, solo poche centinaia d'anni or sono l'uomo ha compiuto i primi passi per conquistarne gli abissi. Il grosso problema da risolvere era soprattutto quello della mancanza d'aria; se ne preoccupò Leonardo, che lasciò parecchi schizzi in proposito, ma i primi tentativi che ebbero buon esito vennero compiuti tra il 1600 e il 1700 con l'invenzione delle prime campane sottomarine. Nel corso del '700 venne anche provato un primo modello di scafandro. Le continue scoperte nel campo delle scienze permisero la costruzione di efficienti mute da palombaro verso la fine del secolo scorso e dei primi gruppi respiratori autonomi ad ossigeno puro agli inizi del '900. Parallelamente all'esplorazione diretta da parte dell'uomo, furono costruiti anche molti natanti in grado di muoversi sotto la superficie del mare, soprattutto con fini bellici; in questo caso, l'altro grosso problema da risolvere, oltre a quello della respirazione dell'equipaggio, era come muoversi sott'acqua. Agli inizi di scelte per quanto riguarda la forma di energia non se ne potevano fare molte, doveva essere quella muscolare; ma intorno al modo in cui sfruttarla vennero fatte le ipotesi e i tentativi più assurdi: remi sommersi, ruote a pale, pinne ecc. Lo storico svedese Olaf Magnus riferisce di aver visto nel 1505 tra il bottino di guerra del suo re due sommergibili fatti di pelli di foca, che potevano contenere un equipaggio di tre persone e che erano in grado di avvicinarsi al fianco delle navi nemiche ed aprire nei loro scafi delle falle. Intorno alla metà del secolo XVII, un osservatore francese raccontò di aver visto dei Cosacchi attaccare delle navi da guerra con mezzi subacquei dotati di rostro e mossi da 40 rematori che respiravano con delle canne. All'olandese Van Drebbel, tra l'altro amico del fisico Boyle, va il riconoscimento di primo sommergibilista accertato della storia; nel 1620 infatti costrui un sommergibile di legno funzionante, che per 10 anni fu fonte di divertimento per i regnanti d'Inghilterra. La prima azione di guerra condotta con un mezzo subacqueo si ebbe durante la guerra di indipendenza americana; il sommergibile si chiamava modestamente Turtle, "Tartaruga", ed era stato inventato da David Bushnell nel 1776. Le forze armate americane diedero poi l'incarico a Fulton, già noto per i suoi battelli a vapore, di continuare le ricerche intorno ai mezzi sottomarini. Fulton progettò e realizzò con successo il Nautilus, che forse ispirò Verne per il suo romanzo. Novità importante, il Nautilus era mosso da un'elica. Il mezzo subacqueo di Fulton interessò persino Napoleone che lo invitò in Francia per realizzarne uno. Dopo questa esperienza, per quasi mezzo secolo l'idea di un sommergibile fu abbandonata. Solo nel 1848, un caporale dell'esercito bavarese, tale Wilhelm Bauer, chiese ed ottenne i fondi per realizzare il suo Brandtaucher: era un sommergibile dalla forma simile a quella di un marsuino, veloce mammifero acquatico che l'intraprendente caporale aveva studiato a lungo. Il Brandtaucher fu il secondo mezzo subacqueo operativo durante un conflitto; utilizzava riserve di aria compressa per la respirazione e si immergeva grazie ad un sistema di zavorra mobile. Più avanzato fu il secondo modello ideato da Bauer, il Diable Marin, che giunse ad immergersi fino a 45 metri di profondità. Il Diable Marin era dotato di un sistema per rigenerare l'ossigeno consumato, di una cupola di osservazione sottomarina e di un foro per l'uscita di palombari. Per la prima volta vennero usati i cassoni d'aria per regolare la profondità del mezzo subacqueo; il principio di funzionamento dei cassoni è usato ancora oggi e si basa sulla già citata legge di Archimede. Sezioni cave del sommergibile vengono allagate e il natante privato della spinta idrostatica affonda; introducendo nuovamente aria nelle sezioni occupate in precedenza dall'acqua, il sommergibile riprende a galleggiare. Nella seconda metà del secolo scorso i tentativi di costruire mezzi subacquei efficienti si moltiplicarono ma fintanto che non si fosse trovata soluzione al problema della propulsione, ogni esperimento non poteva che conseguire risultati parziali. Finalmente vennero inventati i motori elettrici e subito venne varato a Tolone nel 1886 il Gymnote, prodotto da Stanislas Dupuy de Lome, il primo ingegnere navale che si interessò di sommergibili. Il Gymnote era lungo 17 m., stazzava 30 tonnellate e aveva motori elettrici che potevano sviluppare 55 HP di potenza in grado di far navigare il natante ad una velocità di 7 nodi (1 nodo = 1852 m/ora) in superficie e di 5 nodi in immersione. L'ingegnere Dupuy morì prima di vedere navigare il suo Gynnote, che fu portato a termine dal suo discepolo Gustav Zedè. A Zedè si deve il perfezionamento del siluro, inventato da Whitehead nel 1866; proprio mentre stava lavorando intorno ad un prototipo dell'arma micidiale un'esplosione gli tolse la vita. Anche il lavoro dell'americano Simon Lake perfezionò moltissimo il sommergibile: inventò il periscopio e progettò e brevettò grandi sottomarini da carico. La prima marina che fece largo uso dei sommergibili durante un conflitto fu quella tedesca con i mitici U-Boot che insidiarono le flotte mercantili e da guerra alleate nel corso della prima guerra mondiale. In ogni caso, all'epoca il sommergibile aveva già raggiunto la forma definitiva: usava cioè motori diesel per avanzare in superficie e ricaricare i cassoni di aria compressa e di elettricità le batterie. Un altro grande passo venne compiuto nell'ultimo dopoguerra con l'adozione della propulsione nucleare a bordo dei sommergibili: il Nautilus, il primo del suo genere, riuscì ad attraversare in immersione il continente Artico passando per il Polo Nord. Oggi i sommergibili atomici sono le più temibili armi da offesa che l'uomo abbia costruito, in grado di lanciare in immersione missili a lunga gittata con testata atomica.Modello tridimensionale del sommergibile nucleare d'attacco statunitense Dallas Modello tridimensionale del sottomarino nucleare francese S611 Modello tridimensionale del sottomarino nucleare lanciamissili statunitense della classe Ohio
I BATISCAFII sommergibili moderni non possono scendere che a profondità comprese tra i 200 e i 400 m. Per superare questo limite l'uomo ha realizzato i batiscafi, mezzi dotati di mobilità nulla o molto limitata in grado di sopportare pressioni incredibili. I primi mezzi meccanici a superare la barriera dei 200 metri furono le batisfere, globi di metallo che contenevano pochi uomini di equipaggio ed erano calate da una nave appoggio alla quale rimanevano legate. Dalle batisfere derivarono i batiscafi. Il batiscafo più famoso è certamente il Trieste di Auguste Piccard; si trattava di una batisfera collegata ad un guscio pieno di benzina, più leggero dell'acqua e quindi galleggiante, dotata di zavorra mobile, costituita da quintali di pallini di ferro trattenuti da potenti elettromagneti. Per immergersi l'equipaggio doveva scaricare un po' della benzina e per risalire doveva mollare la zavorra. Con il Trieste, Piccard scese nella Fossa delle Marianne nell'Oceano Pacifico, la più profonda depressione che l'uomo conosca: ben 10.934 metri sotto il livello dell'acqua.
RESPIRARE SOTT'ACQUAI respiratori subacquei sono dei meccanismi in grado di fornire al sommozzatore gas respirabili alla stessa pressione ambiente (ogni 10 metri di profondità la pressione aumenta di un'atmosfera per il peso dell'acqua sovrastante). Possiamo dividere i respiratori in due grandi categorie: gli apparecchi respiratori ad ossigeno (ARO) e quelli ad aria compressa (ARA). Gli ARO furono i primi ad essere inventati ed utilizzati a partire dal secondo decennio del nostro secolo. Essi utilizzano ossigeno puro per la respirazione e, per motivi fisiologici, non possono essere impiegati a grande profondità: infatti, respirare ossigeno puro a pressioni superiori a quella atmosferica è molto pericoloso. Un ARO è formato da una bombola di ossigeno compresso, da un sacco di gomma morbido detto sacco polmone, da un filtro di calce sodata e da un tubo munito di boccaglio attraverso il quale poter respirare: il sommozzatore riempie il sacco polmone di ossigeno aprendo il rubinetto della bombola: l'ossigeno nel sacco avrà la stessa pressione ambiente e lo si potrà tranquillamente respirare. L'ossigeno che si espira ritorna nel sacco, ma prima deve passare per la calce sodata del filtro che eliminerà l'anidride carbonica che contiene. Gli ARA forniscono invece aria normale, composta di ossigeno e azoto. A una bombola piena di aria compressa è attaccato un erogatore in grado di ridurre la pressione ai livelli di quella circostante. Esistono due tipi di erogatori: il monostadio, inventato dai francesi Gagnat e Cousteau, e il bistadio. Brevemente, la differenza tra i due tipi di erogatori sta nel fatto che i monostadio sono formati da un solo riduttore di pressione, mentre i bistadio da due riduttori. Gli erogatori bistadio hanno sostituito completamente i monostadio essendo più robusti ed affidabili.
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