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48 IL PROGETTO DELLE UNITÀ NAVALI MAGGIORI Un riduttore per una configurazione CODAG: in questo caso l’incremento della velocità va gestito passando dapprima dalla modalità motore diesel a quella turbina a gas e poi dalla modalità turbina a gas più motore diesel perché la velocità di rotazione delle due macchine è molto diversa (RENK). la, molto più bassa, delle eliche sono necessari riduttori relativamente grandi e meccanicamente più complessi rispetto a soluzioni tuttodiesel, una configurazione questa che elimina parzialmente i vantaggi in termini di potenza specifica. Poiché gli studi sulla reversibilità non hanno portato a risultati pratici e l’adozione di riduttori invertitori sembra limitata alle unità di dimensioni più grandi rispetto a cacciatorpediniere e fregate, lo svantaggio più importante rimane probabilmente quella relativo al rendimento ottimale, un problema la cui parziale soluzione risiede nelle combinazioni COGAG e COGOG, ottimizzando macchine diverse per la navigazione e per gli spunti di velocità oppure distribuendo la potenza da sviluppare ai vari regimi su macchine uguali. La scelta dell’una o dell’altra configurazione — nonché la combinazione con i motori diesel — è basata su aspetti e valutazioni differenti da utente a utente, mentre sul piano industriale le tendenza in atto si concentrano ancora sulla ricerca di un’elevata potenza e sulla riduzione del consumo specifico. A differenza dei motori diesel dove le soluzioni sono relativamente numerose in funzione della variabilità permessa garantita dal numero dei cilindri, nel caso delle turbine a gas la competizione è limitata a due o tre modelli e vede sostanzialmente di fronte Rolls Royce e General Electric. General Electric ha sviluppato una famiglia di turbine a gas di derivazione aeronautica per garantire diverse esigenze, con macchine di ridotta potenza come le «LM 500» a quelle maggiormente prestanti come le «LM 2500». La versione base di queste ultime ha una potenza di 25 MW a 3.600 giri ed è stata di recente pre- Dicembre 2010
IL PROGETTO DELLE UNITÀ NAVALI MAGGIORI scelta in alcune soluzioni europee (le unità classe «Orizzonte» per Italia e Francia) ed estremo-orientali: la variante successiva si è materializzata sotto forma della «LM 2500+» da 30 MW, mentre quella più recente è denominata «LM 2500+G4» in cui la potenza è stata incrementata fino a 35,3 MW, prescelta ancora da Italia e Francia per le 27 unità pianificate nell’ambito del programma FREMM. La rivale Rolls Royce si è invece concentrata su due modelli di turbine a gas, anch’esse di derivazione aeronautica: il primo è la «MT-30», che sviluppa 36 MW di potenza massima a 3.300 giri — con la possibilità di arrivare fino a ben 44 MW — ed è stata prescelta dalla US Navy per il sistema CODOG destinato alle Littoral Combat Ship e per la configurazione elettrica adottata per le grandi unità tipo «Zumwalt». L’altra turbina di Rolls Royce è il modello «WR-21», appositamente concepito per abbattere il consumo specifico quando la macchina sviluppa la massima potenza (25 MW a 3.600 giri): la soluzione adottata consiste nel raffreddamento della massa d’aria che alimenta un componente essenziale della macchina quale il compressore e nel riscaldarla successivamente — sfruttando il calore allo scarico — prima che essa entri nella camera di combustione. In tal modo, il raffreddamento dei gas di scarico contribuisce anche ad abbattere la segnatura termica e acustica dell’unità: la «WR-21» è impiegata per la generazione dell’energia elettrica che a bordo delle nuove unità britanniche classe «Daring» alimenta anche i motori elettrici per la propulsione, ma la principale limitazione di questa macchina risiede nel maggior volume necessario per il raffreddamento dell’aria e per il recupero del calore allo scarico. Evidente quindi la necessità di analizzare tutti i parametri in gioco (potenza specifica, consumi e esigenze di segnatura) prima di giungere alla scelta della macchina più adatta al soddisfacimento contemporaneo di vari requisiti. L’impatto della scelta sul progetto riguarda infatti non soltanto pesi e ingombri delle macchine in relazione alla configurazione delle aree da destinare al sistema propulsivo, ma anche il loro posizionamento in relazione agli spazi necessari per le condotte di aspirazione dell’aria per le turbine a gas e per lo scarico dei relativi gas combusti, un aspetto molto importante perché legato alla configurazione delle sovrastrutture e al suo impatto in termini di stealthness sul profilo generale della nave stessa. Il riduttore e le combinazioni A titolo informativo, è importante spiegare brevemente che la funzione del riduttore a bordo di un’unità navale è la stessa di quella della scatola del cambio sulle automobili. In entrambi i casi, è necessario ridurre la velocità di funzionamento della macchina termica (sia essa turbina a vapore, motore diesel, turbina a gas o motore dell’automobile) per renderla compatibile con la necessariamente più ridotta — per motivi di efficienza pratica — velocità di funzionamento dell’elica nel caso della nave e delle ruote motrici nel caso dell’automobile. Un aspetto fermamente consolidato della propulsione navale militare sulle unità maggiori combattenti è la presenza di due assi, con altrettante eliche: soluzioni con tre o più assi sono state eliminate o limitate alle grandi portaerei di produzione statuni- Supplemento alla Rivista Marittima 49
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