U 212 NFS (Near Future Submarine): tanta tecnologia italiana sulla evoluzione di un ottimo progetto tedesco

Nel cantiere spezzino del Muggiano ripartirà fra non molto la costruzione di sommergibili. Dopo molti annunci, è arrivata la tanto attesa conferma del via al programma per riavviare la costruzione di due, e forse quattro, nuovi sommergibili per la Marina militare. Un vero punto di svolta per il programma di rinnovamento della componente subacquea della Marina è una importante notizia per Fincantieri che in questo modo può rimettere in funzione la linea di produzione di queste unità, grazie ad una capacità costruttiva che a livello mondiale è ormai rimasta a poche aziende cantieristiche, una di queste è il polo del Muggiano.
Conosciuti come “U-212A Near Future Submarine”, o NFS, i prossimi quattro sottomarini saranno caratterizzati da una grande utilizzo di nuove tecnologie fornite dall'industria italiana, combinando ulteriormente il know-how italiano e tedesco e dimostrando che l'integrazione dell'industria navale europea non è solo un affare italo-francese.

Il Programma Pluriennale (DPP o Documento Programmatico Pluriennale ) 2018 - 2020 è rimasto sospeso dal rilascio di 7.200 milioni di euro da giugno 2018. Ciò non ha impedito al ministro della Difesa di dare il suo "via libera" alla firma del contratto di Tipo 212 NFS da marzo 2018. I programmi di armamento presi di mira da questi 7200 milioni sono stati approvati tra i ministeri il 13 agosto 2019. Il 1° novembre 2019 la Commissione Difesa del Senato italiano ha dato la sua approvazione al finanziamento. I Ministeri del Tesoro, della Difesa e dello Sviluppo Economico hanno finalizzato l'11 gennaio 2020 questo finanziamento nell'ambito del DPP 2019 - 2021.

L'accordo prevede una dotazione complessiva di 2350 milioni di euro per la PNF di Tipo 212 (4), la cui spesa sarà ripartita tra il 2019 e il 2032 in tre fasi successive:

• fase 1: ordine per un sottomarino (attracco nel 2020), simulatore e probabile sottoscrizione di un contratto di manutenzione decennale in condizioni operative (806 milioni di euro);

• fase 2: ordine per un secondo sottomarino, sospeso nel 2021 (544 milioni di euro?);

• fase 3: ordine per sommergibili n ° 3 e 4 (1000 milioni di euro?).

• Idrodinamica e firma acustica migliorate.

L'idrodinamica migliorata dello scafo Tipo 212 NFS trarrà vantaggio dalle adozioni adottate e convalidate per il Tipo 213 / Tipo 212B, vale a dire un Propeller Boss Cap Fins (PBCF) e una nuova forma delle barre di immersione in modo che il l'acqua che scorre lungo lo scafo viene messa in moto (“pre-turbinata”) prima di raggiungere le pale del propulsore al fine di ridurre il rumore generato dalla cavitazione.

La prua del Type 212 NFS sarà ridisegnata. A bordo dello Sciré è stata sviluppata e testata una nuova vernice a base di "meta-materiali" (polimero fluorurato).  Gli obiettivi della discrezione acustica mirano a rimuovere la traccia del Type 212 NFS dai sonar multi-statici.

E l'acciaio utilizzato per lo scafo sarà italiano e non più tedesco, pur puntando a mantenere le proprietà di quello utilizzato per il Tipo 212A: ovvero rimanere amagnetico, con limite elastico alto (HY100) per poter sostenere immersione operativa compresa tra 350 e 400 metri. In dettaglio, saranno sviluppate nuove strutture per la caccia di zavorra di emergenza, senza specificare come questo migliorerà la sicurezza delle immersioni.

Estensione dello scafo

Il Tipo 212A è lungo 55,9 metri tra le perpendicolari per 1.830 tonnellate di dislocamento quando è immerso. Il Tipo 212 CD avrà dimensioni vicine al Tipo 209 PN / Tipo 214 e Tipo 218 SG, con un dislocamento in immersione che si ritiene possa raggiungere le 2400 tonnellate per circa 70 metri.

Il Tipo 212 NFS beneficerà dell'allungamento dello scafo da 55,9 a 57,2 metri del Tipo tedesco 213 / Tipo 212B. Lo scafo del Tipo 212 NFS raggiungerà un minimo di 57,3 metri, ovvero un allungamento di 1,3 metri dello scafo idrodinamico tra le perpendicolari. E allo stesso tempo lo scafo resistente (~ 40 metri) verrebbe allungato di 1,5 metri grazie al "ridisegno" della parte anteriore del sottomarino, aumentando il volume interno dello scafo resistente di circa 48 m 3. L'eliminazione dei pozzi dei periscopi d'attacco e di standby sostituendoli con alberi optronici eliminerà i volumi esistenti. Inoltre, il volume assegnato alla batteria rimane invariato.

Questo porta ad immaginare una nuova distribuzione dei volumi con uno spostamento del posto di comando della navigazione operativa al ponte del vano armi tattiche dove si beneficerà di una maggiore larghezza che potrebbe portare ad una riduzione della lunghezza. Le postazioni dell'equipaggio sul ponte superiore potrebbero così beneficiare di una superficie aggiuntiva. Lo spazio verticale dello snorkel sarebbe ottimizzato al fine di aumentare il volume allocato alla cella a combustibile.

Nuova propulsione

La propulsione manterrebbe l'utilizzo di un unico motore diesel: l'MTU 16V396 (1427,6 HP / 1050 kW) del Tipo 212A. La ricarica di una batteria agli ioni di litio richiede più energia. Il Type 212 CD adotterà due motori diesel. Il Type 212 NFS continuerà con un unico motore diesel, lasciando la scelta tra:

• una versione più potente dell'MTU 16V396: quella del Tipo 209 PN / Tipo 214 (2692 CV / 1980 kW);
• conservare la MTU 12V4000 (2012 CV / 1500 kW) del Tipo 212 CD .

• Sarebbe logico che l'incapsulamento dei motori diesel previsto per i sottomarini svedesi del programma A26 e anche per il Tipo 212 CD sia adottato anche dal  212 NFS.

Si prevedeva inizialmente di utilizzare il motore elettrico sincrono a magneti permanenti da 1700 kW FR6134 o "Permasyn" (Siemens) del tipo 212A. Niente si frappone. La cooperazione con la Germania e la Norvegia richiederà probabilmente l'adozione del FLEXible Permasyn (FLEX PM) di Siemens presentato all'UDT 2019. Il FLEX PM coprirà un intervallo di potenza compreso tra 1,8 e 8 MW. La potenza in un intervallo è regolata dalla lunghezza dello statore e del rotore. Gli inverter associati sono integrati nel motore.

Si trattava anche di continuare con la tecnologia della cella a combustibile SiNavyCIS PEM BZM 34 (Siemens) a due moduli con una potenza unitaria di 306 kW del Tipo 212A. Gli sviluppi apportati a questi moduli consentirebbero di ottenere la stessa potenza con una riduzione del volume occupato dal 10 al 20%. Il volume risparmiato da questi cambiamenti verrebbe reinvestito per aumentare la potenza della cella a combustibile. Ma stessa osservazione del motore elettrico di propulsione: la collaborazione attorno al Type 212 CD richiederà l'adozione della cella a combustibile di quarta generazione (FC4G) di TKMS presentata all'UDT 2019.

Un aumento della potenza della cella a combustibile fino a un fattore due secondo alcuni, richiede di integrare la propulsione con una maggiore quantità di idrogeno. Problema al quale la Marina militare risponderà sviluppando un mezzo di stoccaggio in pressione, al posto delle cisterne a idruro metallico del Tipo 212A.

Prima batteria agli ioni di litio a bordo di un sottomarino europeo

Il Tipo 212A utilizza una batteria al piombo (EnerSys-Hawker (Hagen). In Italia è stato avviato un programma di ricerca militare per studiare la tecnologia delle batterie agli ioni di litio in due fasi distinte: punto di dimostrazione di tutti gli elementi di una batteria di questa tecnologia in grado di essere integrata in un sottomarino (2017-2020) e la realizzazione di un prototipo che prefigura la soluzione operativa (2020-2021); non occuperà un volume maggiore di quello occupato dalla batteria al piombo a bordo del Tipo 212A.

La prima fase (2017-2020) del programma ha collegato la società FAAM (fondata nel 1974), la società Lithops creata dall'Università di Torino fondata nel 2010, oggi integrata nella società Seri, già titolare della società FAAM sin dal 2013. L'innovazione che ha giustificato la creazione di Lithops è stata l'idea di uno studente che per ridurre il tempo di ricarica di una cella di batteria fosse semplicemente necessario aumentare il numero di elettrodi.

La tecnologia LiFePO4 (Litio Ferro Fosfato) è stata scelta perché giudicata più stabile alle alte temperature e ai vincoli meccanici: ovvero compatibile con i requisiti di sicurezza militare per quanto riguarda la prevenzione dei rischi incendio ed esplosione. In altre parole, questi vincoli sono essenzialmente quelli che vengono esercitati durante una ricarica della batteria per mezzo di un motore diesel quando il sottomarino è in immersione periscopio per lo snorkeling o sicuramente un camminata prolungata alla massima velocità.

La futura batteria LiFePO4 sarà composta da un certo numero di celle da 65 Ah collegate in serie e racchiuse secondo un numero indeterminato in una cassa di acciaio inossidabile. Il suo ruolo sarà quello di fornire protezione antiurto alle celle e di assicurare un gradiente di temperatura uniforme. Un circuito di raffreddamento attraversa ciascuna delle scatole. Sono previsti dispositivi di sicurezza passivi e attivi. Temperatura, corrente e tensione vengono continuamente monitorate al fine di poter isolare celle che registrano scostamenti di funzionamento eccessivamente grandi dal range di funzionamento della batteria, al fine di proteggere le celle adiacenti e quindi la propagazione del danneggiamento al sub. -marino. Sono state adottate misure specifiche e non dettagliate contro l'invecchiamento chimico e meccanico.

La batteria beneficerà di un'architettura aperta perché è stata progettata sin dall'inizio per consentire e facilitare il cambio di celle man mano che la ricerca ottimizzerà le prestazioni attese dal percorso tecnologico prescelto. D'altro canto, i vincoli inerenti alle caratteristiche intrinseche di una batteria con tecnologia agli ioni di litio sono troppo diversi da quelli delle batterie con tecnologia al piombo-acido. Per questo motivo la sostituzione delle batterie del Tipo 212A non implicherebbe solo una sostituzione degli elementi ma anche una parziale revisione dell'architettura elettrica di bordo.

Il progetto principale è simile ai precedenti sommergibili allo scopo di contenere i costi logistici, ma ci sarà molto lavoro da parte dell'industria italiana per migliorare le capacità e contribuirà anche a migliorare la base industriale del paese.

Il bilancio della difesa italiana di quest'anno, prevede che il costo complessivo di quattro unità NFS sarà di 2,35 miliardi di euro (2,65 miliardi di dollari); il contratto con Fincantieri per la prima coppia sarà firmato entro la fine del 2019.

La firma porrebbe fine ai rapporti francesi che NAVAL GROUP sta informalmente lanciando sul suo sottomarino Scorpene attack per l’Italia nella speranza che Roma abbandoni definitivamente gli U-212.

Il programma per i nuovi 4 sommergibili U-212 NFS (Near Future Submarine) destinati alla Marina Militare è molto vicino alla sua finalizzazione. A causa dei limitati fondi disponibili il contratto sarà suddiviso in diverse tranche: 

• una prima tranche, che dovrebbe partire subito, e comprenderà la realizzazione di un primo sommergibile, più un simulatore ed il supporto logistico. 
• Successivamente dovrebbero seguire un altro sommergibile e poi ancora ci sarebbe l’opzione finale per le ultime 2 unità (sostanzialmente quindi 1+1+2 unità). 

Con questi 4 nuovi sottomarini AIP sarà possibile rimpiazzare le unità classe SAURO 3a e 4a serie (PELOSI, PRINI, LONGOBARDO e GAZZANA PRIAROGGIA) ancora in servizio mantenendo una componente subacquea costituita da 8 unità (come previsto anche dalle “Linee di indirizzo strategico" 2019-2034 della Marina Militare). 

Rispetto ai precedenti 4 U-212A, i nuovi U-212 NFS includeranno moltissime tecnologie ed apparati sviluppati e realizzati nel nostro Paese (sollevamenti elettrici, nuove batterie al Litio, ecc.).

Gli U212 già oggi garantiscono una autonomia in immersione che gli consente di operare per almeno due settimane senza venire in superficie allo snorkel; si tratta di un valore circa 6-7- volte superiore a quello che poteva fare un sommergibile convenzionale senza AIP: ad oggi sembra che si sia arrivati alle 3 settimane. Per sottomarini di quelle dimensioni due-tre settimane continuative in mare sono con tutta probabilità il massimo sostenibile dall'equipaggio e sono ritenute sufficienti per l'espletamento della stragrande maggioranza delle operazioni in un bacino ristretto come il Mediterraneo.

Dimensioni più generose con conseguente aumento dell'autonomia in immersione sono utili per marine che operino in teatri più ampi dove diversi giorni di navigazione occulta sono necessari anche solo per raggiungere l'area di operazione; allora ecco che Giappone, India e in futuro Australia si sono dotate e si doteranno di SSK-AIP che possano garantire quelle maggiori prestazioni. Germania e Norvegia, forse con un occhio alle future rotte artiche, hanno sicuramente considerato di dover operare nell'Atlantico Settentrionale e nel Mare del Nord.

D'altra parte dimensioni più generose non aggiungono nulla alla soluzione del fondamentale problema cinematico che rende un SSK drammaticamente inferiore ad un SSN; le differenze di velocità e di spunto renderebbero nella maggior parte dei casi impossibile per l'SSK raggiungere una posizione nel cerchio di lancio che possa permettere di colpire un sommergibile ostile. 

Semplificando, è indispensabile raggiungere una posizione tra gli 80 ed i 45° di prora rispetto alla rotta del nemico e per fare questo bisogna essere più veloci.

L'SSK-AIP dopo aver pattugliato magari per giorni davanti ad una base di SSN nemici si troverebbe nella stessa drammatica, frustrante ed irrisolvibile situazione di inferiorità nella quale si trovavano i sommergibili della II GM nell'attaccare navi da guerra o convogli di navi mercantili.

Quindi, secondo alcun i esperti, l'SSK-AIP potrebbe in alcuni casi avere ragione di un SSN anche se solo in condizioni particolari e favorevoli, molto spesso in concorso con altri mezzi navali ed aerei. 

Pertanto, dato che non è e non potrà mai essere paragonabile ad un SSN perchè dare al sottomarino AIP dimensioni maggiori a scapito della furtività se non è strettamente necessario?

Purtroppo, un SSK AIP non sarà mai capace di competere con un SSN in velocità data la differenza di potenza installata. L'autonomia in immersione dovrebbe essere vicina ai 30 giorni e non. La traversata dello Scirè oltre Atlantico nel 2009 dalle Azzorre alla costa statunitense fu eseguita in immersione per 18 giorni ad una velocità media di 5.5-6 nodi. Le nuove celle a combustibile più piccole e potenti permettono di installarne di più nello stesso spazio; se il sottomarino fosse leggermente più grande come auspicato da molti, sia in larghezza che in lunghezza, se ne potrebbero installare ulteriori e questo permetterebbe di generare con le sole celle a combustibile sufficiente potenza per progredire a 10-12 nodi senza l'ausilio delle batterie che, essendo al litio-ferro, hanno un volume ed un peso più piccole di un terzo delle attuali; quindi, se ne potrebbero installare il triplo accoppiate ad un motore/ generatore di una potenza adeguata. Ciò permetterebbe spunti di velocità importanti. Le maggiori dimensioni altresì permetterebbero di imbarcare più combustibile mettendo in grado l'unità di poter operare a lungo raggio anche in Oceano, dando all'equipaggio una migliore abitabilità, più vettovagliamenti e più armi; in Mediterraneo i Smg AIP potrebbero operare a velocità più elevate se richiesto.

A parere degli esperti, le operazioni dei nostri futuri battelli AIP non devono essere circoscritte al Mediterraneo ma anche oltre. 

La reputazione dell'U-212 si basa sul suo sistema di propulsione indipendente dall'aria, che è alimentato da celle a combustibile a idrogeno e ossigeno e permette lunghi periodi di navigazione subacquea e passaggi estremamente silenziosi.

Il sistema AIP rimane nella versione NFS, ma l'industria italiana è stata chiamata a sviluppare una nuova batteria agli ioni di litio piuttosto che una batteria al piombo-acido che è italiana al 100%; ha richiesto tre anni di ricerca e sviluppo per essere perfezionata, ed è più performante delle batterie precedenti. L'Italia sarà la prima marina europea ad adottare gli ioni di litio.

Ai nuovi battelli U212NFS verrà inoltre applicato allo scafo un nuovo rivestimento a base di "META-MATERIALI" in fluoro-polimero che riduce le incrostazioni e la resistenza aerodinamica, migliora l'idrodinamica dell'imbarcazione attraverso regolazioni al design della prua.

Grazie alle nuove batterie, alla vernice a base di “meta-materiali”, al nuovo design della prua ed ai miglioramenti alle FUEL-CELLS, l'autonomia del nuovo U212NFS sarà molto incrementata.

L'NFS sarà leggermente più lungo della classe TODARO, in parte per ospitare un'antenna in più per fornire nuove capacità di guerra elettronica ECM-ECCM, mentre tutte le antenne saranno movimentate utilizzando sistemi elettrici invece che idraulici con gli aggiornamenti forniti dalla ditta italiana Calzoni.

La Marina Militare Italiana sta valutando opzioni nazionali per un nuovo sistema di gestione del combattimento e di guerra elettronica, mentre i nuovi sottomarini saranno progettati per essere in grado di lanciare missili mare-mare e mare-terra.

Anche un nuovo sistema di emersione d'emergenza sarà di progettazione italiana e non tedesca, come per i precedenti sottomarini.

Con il primo NFS in servizio nel 2025, l'Italia sarà in grado di ritirare finalmente dal servizio operativo i suoi vecchi sommergibili classe Sauro, mantenendo la sua flotta ad un totale  di otto sottomarini, che è il requisito nazionale italiano per la sua flotta subacquea.

L'obiettivo di coinvolgere l'industria italiana nell'NFS è stato quello di aumentare la possibilità che l'Italia possa ora esportare i sistemi costruiti per i sommergibili, a partire dalle nuove batterie.

I ministeri del Tesoro, della Difesa e del Mise si sono accordati sulla stesura di una convenzione che assicura la copertura finanziaria dei principali e più attesi programmi di rinnovamento delle forze armate, ma in particolare sono stati determinati gli attesi fondi, approvati anche dalla Corte dei Conti, per la costruzione, proprio da parte di Fincantieri al Muggiano, di quattro nuovi sottomarini di tipo U-212 Nfs (Near Future Submarine). Il progetto, che vale 2,3 miliardi di euro complessivamente, vede una prima copertura di 1,3 miliardi per due unità. Il piano prevede così una soluzione in tranche, del tipo “1+1+2”, in cui il primo battello, la cui costruzione dovrebbe partire subito, sarà anche affiancato, sempre nel lotto di acquisizione previsto, da un simulatore e dai sistemi di supporto logistico, insomma un pacchetto completo.

L'attesa di questo passaggio era iniziata nel marzo del 2018 quando dal ministero della Difesa era arrivato il via libera con la firma del contratto di acquisizione di due U-212 Nfs che erano stati inseriti nel documento programmatico pluriennale della Difesa 2018-2020, poi compresi nei 7,2 miliardi di euro di investimenti sbloccati nel giugno successivo di concerto con il Mise. Un percorso che potrebbe essere presto riproposto aumentando il numero di vascelli da due a quattro. Si tratta infatti di risolvere il vuoto che si sta creando con la dismissione dei vecchi sottomarini classe Sauro di terza e quarta serie (Pelosi, Prini, Longobardo e Gazzana Priaroggia) prevista attorno al 2025.

Le risorse finanziarie attivate dal Mise sfruttano il fondo per il finanziamento degli investimenti e lo sviluppo infrastrutturale del paese, su questo i tre dicasteri hanno raggiunto l’intesa sulla prima delle due convenzioni per il piano di acquisto. Che ormai era una rotta lanciata lo si è capito a ottobre quando era giunto il via libera delle commissioni parlamentari alla bozza del decreto ministeriale in cui era previsto il programma pluriennale di sviluppo, acquisizione e sostegno logistico decennale per i primi due U-212 Nfs derivanti dalla serie U-212A.

E’ una profonda miglioria con un marcato aumento della presenza tecnologica nazionale.

L’attuale classe Todaro vede in servizio quattro unità: il Todaro, lo Sciré, il Pietro Venuti ed il Romeo Romei. A questo punto si stanno attuando tutte le necessarie pratiche amministrative tra la Marina Militare e Fincantieri e la “riattivazione” della linea di produzione al Muggiano con oggettive ricadute economiche ed occupazionali.

LE NUOVE BATTERIE AL LITIO DEGLI U 212 NFS DELLA SOCIETA’ ITALIANA “FIB/FAAM”

La batteria al litio-ferro-fosfato (LiFePO4) (in breve chiamata anche "LFP") è un tipo di batteria ricaricabile, nello specifico una batteria agli ioni di litio, che utilizza il litio-ferro-fosfato come materiale catodico.

Il LiFePO4 è stato scoperto dal gruppo di ricerca di John Goodenough all'Università del Texas nel 1996 come un materiale catodico per le batterie al litio. Grazie al suo basso costo, alla sua atossicità, all'abbondanza del ferro, alla sua alta stabilità termica, caratteristiche di sicurezza, buone prestazioni elettrochimiche, e alla sua alta capacità specifica (170 mA·h/g) ha guadagnato una posizione nel mercato.

Il limite tecnico che, inizialmente, ha relegato questa batteria a una nicchia di mercato è stata la sua alta resistenza elettrica.

Questo problema, comunque, è stato parzialmente risolto riducendo la dimensione delle particelle utilizzate nella costruzione, rivestendo le particelle di LiFePO4 con materiali conduttori come il carbonio e, parzialmente, ricorrendo al drogaggio dei semiconduttori. È stato poi scoperto che una migliore conduttività veniva creata con nanoparticelle di carbonio create da precursori organici.

Molti accumulatori al litio (Li-ion) utilizzati nei prodotti di consumo sono delle batterie al litio ossido di cobalto (LiCoO2). Altre varietà di batterie includono litio-ossido di manganese (LiMn2O4) e litio-ossido di nickel (LiNiO2). Le batterie vengono denominate a seconda del materiale utilizzato per il catodo; gli anodi vengono generalmente costruiti in carbonio e vi è un'ampia scelta nell'elettrolita da utilizzare.

Le batterie LiFePO4 restano sempre delle batterie che utilizzano la chimica del litio, perciò condividono con essa gli stessi vantaggi e svantaggi. I vantaggi chiave delle batterie LiFePO4, rispetto alle LiCoO2, sono una maggiore resistenza termica, una maggiore resistenza all'invecchiamento, una più alta corrente di picco e l'utilizzo del ferro che, al contrario del cobalto, ha un minore impatto ambientale.

Gli accumulatori LFP hanno alcune caratteristiche, che possiamo riassumere in vantaggi e svantaggi.

Vantaggi:

Molte batterie LFP hanno una bassa corrente di auto-scarica.

La vita media delle LFP, se usate al 90% della capacità nominale, supera abbondantemente i 2.000 cicli completi di vita utile.

Anche sottoposte a grossi carichi, danno una ottima stabilità in tensione.

Rispetto ad altre tecnologie al litio, le batterie LFP sono soggette ad un effetto di AGING relativamente basso anche se mantenute ad alte temperature

Le celle sono commercialmente disponibili in diversi formati che le rendono particolarmente idonee per realizzare batterie di trazione nelle taglie più popolari di 100 / 200 / 300 / 400 AH

Svantaggi:

L'energia specifica di un accumulatore LFP è inferiore a un accumulatore LiCoO2, anche se i vari produttori stanno investendo per risolvere questo divario.

Le batterie, se nuove, possono subire dei malfunzionamenti se scaricate più del 66%, quindi è consigliato un periodo di rodaggio. Questo, grazie all'introduzione di nuovi catodi, non è più necessario.

Le batterie LFP soffrono durante la ricarica rapida. I nuovi catodi, introdotti da un paio d'anni, permettono correnti di carica pari anche a 5-7 volte la capacità nominale.

Le batterie LIFEPo4 sono un’ottima alternativa che va a sostituire le classiche batterie al piombo AGM, con prestazioni elevate e pesi ridotti anche del 60%.
 Questa tecnologia è in grado di sopportare 2000 cicli di carica/scarica e si può ricaricare in tempi rapidissimi.
 La sicurezza è garantita, oltre che dal BMS interno, dal sensore di temperatura che protegge l’intero sistema.
Le batterie al Litio possono essere installate su di una infinità di veicoli elettrici attualmente in circolazione:

• Elevato numero di cicli
• Peso ridotto del 60%
• Maggior autonomia
• Brevi tempi di ricarica.

LiFePO4 è un materiale intrinsecamente più sicuro rispetto al LiCoO2 e alla controparte al manganese. Il legame Fe-P-O è più forte del legame Co-O così, nel caso cui non vengano rispettate le condizioni operative (cortocircuito, surriscaldamento, ecc.) gli atomi di ossigeno sono più difficili da rimuovere. Questa stabilità della reazione redox, oltre a stabilizzare la cella, aiuta anche il trasferimento dell'energia. Solo le temperature superiori agli 800 °C possono rompere il legame ossigeno: ciò assicura un ampio range sopportabile di temperature rispetto al LiCoO2.

Poiché il litio tende a migrare all'esterno del catodo della cella LiCoO2, lo ione CoO2 causa un'espansione non lineare, che procura danni strutturali alla cella. I vari stati del litio nella formula LiFePO4 sono strutturalmente simili, così le celle LiFePO4 sono strutturalmente più stabili rispetto alla controparte LiCoO2.

Quando totalmente cariche, nel catodo delle celle LiFePO4 non rimane alcuna traccia di litio, mentre nelle celle al cobalto ne rimane circa il 50%.

Attualmente questa tecnologia è impiegata per la costruzione di accumulatori per automobili ibride.

Grazie alla loro relativa economicità, queste batterie vengono utilizzate anche da hobbysti e nel progetto "un computer per ogni bambino".

Nell'ambito dei trasporti, il loro utilizzo non si ferma alle automobili: vengono usate anche nelle biciclette a pedalata assistita, nei motoveicoli elettrici e, nell'utilizzo professionale, nei veicoli per le guardie di sicurezza.

Sono presenti in diversi formati: cilindrici (18650, 26650, 38120, 38140, 40160 - dove 18 sta per il diametro in mm e 65 la lunghezza, sempre in mm), o rettangolari, senza però un formato definito.

Le capacità per le celle cilindriche possono andare da 1.100 mAh (18650) a 16 Ah (40160). Le capacità per quelle rettangolari partono da 20 Ah e possono arrivare fino a 1000 Ah per cella.

IL NUOVO COMBAT MANAGEMENT SYSTEM LEONARDO “ATHENA MK.4” SARA' INTRODOTTO SUI NUOVI U212 NFS

LEONARDO'S  “ATHENA”® COMBAT MANAGEMENT SYSTEM - Soluzione avanzata per la gestione avanzata del combattimento, modulare e scalabile o (per la M.M. italiana) Sistema Automatico per la Direzione delle Operazioni di Combattimento SADOC Mk.4 

Di recente, per la prima volta in Europa, la multinazionale Italo-britannica-statunitense Leonardo SpA ha reso operativo il sistema di gestione del combattimento o ATHENA® - Architecture & Technologies Handling Electronic Naval Applications - advanced Combat Management Systems (CMS) su tre pattugliatori della Marina militare lituana classe FLYVEFISKEN; tale ordinativo fa parte di un programma di ammodernamento della Marina militare lituana per adeguare le proprie forze navali agli standard NATO. Leonardo ha anche fornito la centrale del tiro Medusa MK4/B e implementato funzionalità di ricerca e soccorso (SAR – Search and Rescue) per la sicurezza delle acque territoriali lituane, poste all’estremo confine dei paesi aderenti all’Alleanza Atlantica.   

La società italiana è stata responsabile anche dell’integrazione del sistema di gestione del combattimento con tutti gli altri sistemi presenti sui pattugliatori, tra i quali i radar di sorveglianza e i sistemi per la navigazione. L’architettura di sistema del CMS “Athena” deriva direttamente dalle esperienze maturate dalla società nel settore navale. I sistemi di gestione del combattimento di che trattasi sono caratterizzati da estrema flessibilità e modularità, integrano e riutilizzano capacità multi missione, che ne consentono l’impiego su ogni tipo di unità navale, dai pattugliatori alle portaerei. 

Il C.M.S. ATHENA ha già equipaggiato sia le unità navali maggiori della Marina Militare italiana sia le unità di piccolo e medio tonnellaggio della Marina Militare italiana e della Marina Militare degli Emirati Arabi Uniti.

Il Combat Management System ATHENA, è un evoluto sistema di comando e controllo di nuova generazione, ad architettura aperta in grado di garantire le migliori capacità di acquisizione, fusione e gestione dei dati per un’efficace valutazione degli scenari operativi e per la gestione delle risorse a disposizione, assicurando così rapidi ed efficaci processi decisionali.

Il CMS viene inoltre installato nel nuovo cockpit navale sviluppato da Leonardo insieme a Fincantieri per le nuovissime unità PPA. Si tratta di un avanzato sistema di controllo dell’intera nave, alla stregua di un cockpit aeronautico, una sorta “Postazione Integrata Condotta Nave”, che consentirà, per la prima volta, di gestire in modo integrato le operazioni relative sia alla conduzione della nave sia al sistema di combattimento, con un numero ridotto di operatori grazie anche all’impiego di nuove tecnologie di realtà aumentata.

ATHENA® (Architecture & Technologies Handling Electronic Naval Applications), sistemi avanzati di gestione dei combattimenti (CMS), dalle navi pattuglia fino alle portaerei, nonché per programmi di ristrutturazione o refitting.

Il CMS ATHENA® integra tutte le funzioni necessarie per la sorveglianza, la gestione dei sensori e delle immagini tattiche, il supporto alla navigazione, la valutazione delle minacce e l'assegnazione delle armi, la gestione del sistema d'arma, la pianificazione della missione, il collegamento dati tattici multipli e l'addestramento a bordo. Il CMS ATHENA si basa su un'architettura modulare e scalabile completamente ridondante che può essere personalizzata per soddisfare le esigenze specifiche del cliente.

Leonardo ha messo a punto un sistema di comando e controllo (CCS), una versione personalizzata del sistema di gestione del combattimento (CMS) ATHENA. Il nuovo sistema copre tutte le esigenze di gestione operativa in tempo reale attraverso sensori, armi e comunicazioni interconnesse, tutte facilmente accessibili e gestibili attraverso Console Multifunzionali avanzate (MFC). La sua architettura hardware è caratterizzata da nodi di elaborazione completamente remoti e ha un ingombro ridotto grazie alla struttura leggera in fibra di carbonio. 

Il nuovo Combat Management System è stato progettato come un unico prodotto, scalabile a diverse tipologie di piattaforme/unità navali a seconda delle loro esigenze e dei loro compiti. La sua struttura portante si basa su una struttura architettonica comune e moduli software/hardware standard in grado di soddisfare le esigenze delle navi da combattimento e di supporto. L'elaborazione remota rende l'intero sistema più resiliente e permette di inglobare l'hardware in una stanza più piccola e dedicata. Questo crea un data center C4I a bordo, riducendo al minimo la necessità di infrastrutture IT al di fuori della sala operativa.

Questo nuovo CMS è in qualche modo un taglio con il passato che sia Leonardo che Marina Militare italiana hanno perseguito appositamente per fornire i nuovi Pattugliatori Polivalenti d’Altura / PPA, le LHD, le Logistic Support Ship / LSS, etc. con un nuovo hardware per essere più interattivi. Gli algoritmi sono invisibili all'equipaggio durante lo svolgimento delle sue missioni, e naturalmente il sistema deve essere affidabile e ben funzionante. Tuttavia, questo nuovo CMS si concentra sull'interfaccia uomo-macchina (HMI).

I CMS vengono messi a punto da Leonardo in collaborazione con Marina Militare e attraverso gruppi di lavoro con marine straniere che richiedono personalizzazioni e/o caratteristiche particolari. Da tutto ciò la MM ha tratto grande beneficio dall'esperienza operativa degli utenti sul campo, che risale ai primi anni 2000, quando i primi CMS della famiglia ATHENA sono stati montati su cacciatorpediniere di classe Orizzonte / Horizon. Per la sua storia operativa, la Marina Militare ha chiamato il CMS con l'acronimo Sistema Automatico per la Direzione delle Operazioni di Combattimento (SADOC). Il SADOC Mk.2 era il CMS di precedente generazione in servizio a bordo di navi militari italiane messe in servizio negli anni '80 e '90 (ad esempio le fregate classe Maestrale e Lupo). Il CMS della famiglia ATHENA che equipaggia cacciatorpediniere di classe Horizon e fregate di classe Bergamini si chiama SADOC Mk.3. Sebbene ciò possa suggerire successivi sviluppi della stessa architettura, SADOC Mk.2 e SADOC Mk.3/ATHENA non hanno nulla in comune. SADOC Mk.3 è stato sviluppato ex novo per il programma Horizon ed è stato influenzato dalla cooperazione con la marina francese. ATHENA è installato su tutte le attuali navi della marina italiana e su 19 navi costruite per clienti stranieri.

L'evoluzione del SADOC Mk.3 richiesta dalla Marina Militare italiana per le sue nuove classi di navi è il nuovo CMS in trattazione. Ma non si tratta di un miglioramento lineare rispetto al prodotto precedente. Al contrario, Marina Militare ha richiesto di rimodellare il sistema sulla base di una vasta esperienza operativa. Leonardo, invece, ha portato in dote un consistente know-how e feedback anche di operatori stranieri. Il processo di costruzione del CMS ha richiesto un anno di lavoro congiunto tra Leonardo e Marina Militare, compresa la realizzazione di alcuni prototipi. Il prodotto finale, è unico e diverso da qualsiasi altro CMS in Europa e negli Stati Uniti. La fase di sviluppo si conclude con la consegna degli ultimi esemplari dei nuovi pattugliatori PPA classe Paolo Thaon di Revel; quindi questo nuovo CMS avrà una lunga vita avanti e capacità in continua crescita.

L'hardware è molto diverso da molti CMS, soprattutto per quanto riguarda il numero limitato di console, che sono meno numerose rispetto ad altri CMS. Il numero di console dipende dal tipo di navi di missione per cui sono concepite. In generale, le marine militari di oggi richiedono più automazione e un numero decrescente di operatori. Un'unità avanzata e complessa come una fregata classe Bergamini dispone di 16 console di bordo. Sull'LHD TRIESTE ci saranno ben 40 consolle. I PPA hanno requisiti simili, ma devono essere dotati di un diverso modo di avvicinarsi alle operazioni. In particolare, essi saranno dotati di un ponte di combattimento attraverso con il quale potranno essere eseguiti sia i compiti di navigazione che quelli di combattimento. Di solito, le navi da combattimento hanno due sale diverse, la sala di navigazione e la sala di combattimento (Centrale Operativa di Combattimento, COC) per il CMS. Nel corso degli anni, l'esperienza operativa ha dimostrato che le navi militari trascorrono il 70% del loro periodo in mare in operazioni non combattenti o a bassa intensità (es. navigazione, transito, scorta, ecc.). In questi casi, Marina Militare ha scoperto che i compiti assegnati richiedono in media sette operatori di console. Solo in caso di operazioni di combattimento ad alta intensità tutte le console sono presidiate. Pertanto, il ponte di combattimento proposto per la prossima generazione di CMS dispone di 7 postazioni di lavoro, compresa quella del comandante. Il comandante cesserà di essere un supervisore e potrà lavorare direttamente sul CMS. Per le operazioni ad alta intensità, invece, il ponte di combattimento consente di installare un ulteriore set di console in una sala adiacente, dietro il ponte di combattimento. Sui PPA, il loro numero è da dodici a 16, a seconda della versione. In sintesi, l'apparente riduzione delle console riguarda solo operazioni non da combattimento o a bassa intensità. Quando si tratta della piena capacità di combattimento della nave, il numero di console di bordo non cambia e anzi si espande. Il CMS ha diverse modalità: addestramento, difesa, combattimento, prontezza per il combattimento e modalità personalizzate che abilitano o disabilitano i sistemi e le armi in proporzione al livello previsto di minaccia o a seconda delle disposizioni di sicurezza. Al fine di eseguire al meglio qualsiasi operazione, ogni postazione di lavoro può anche avere accesso ad applicazioni dedicate per il recupero e la modifica di rapporti di intelligence, traffico marittimo e documenti senza..... camminare intorno alla nave!

L'esportazione all'estero rende indispensabile la progettazione di hardware e software a supporto di armi e sistemi diversi, siano essi ereditati o scelti deliberatamente dai clienti. L'intera architettura del sistema ATHENA-SADOC prende in considerazione la necessità di consentire l'integrazione di una gamma diversificata di sistemi con il minor impatto possibile. Di solito, rendere i sistemi compatibili con l'hardware cinese o russo implica solo qualche aggiustamento software, ma si sono verificati casi in cui si sono dovuti installare unità/moduli speciali per "tradurre" i segnali dal CMS ai sistemi e viceversa. Per fare questo, alcuni componenti utilizzano già protocolli tecnologici agnostici e si sta già lavorando per la realizzazione di una progettazione software di tipo SOA (Service-Oriented Architecture) da implementare sul CMS attuale e futuro.

L'aggiornamento pre-programmato più importante per il CMS è l'aggiornamento di mezza età (MLU) che quasi ogni imbarcazione fa almeno una volta nel corso della sua vita utile. Durante l'obsolescenza dell'MLU vengono affrontati sia l'hardware che il software, e gli esperti di Leonardo portano il CMS allo stato dell'arte attraverso modifiche radicali al software e all'hardware. Oltre ad un aggiornamento radicale pianificato, vengono rilasciati dall’azienda produttrice kit di aggiornamento che possono essere installati a bordo autonomamente dalle singole marine militari. Tali kit sono spesso rilasciati solo su richiesta. In effetti, i militari spesso preferiscono avere un sistema conosciuto e mantenerlo in servizio il più a lungo possibile. Questo perché qualsiasi modifica importante richiede un addestramento aggiuntivo; quindi, il cliente a volte opta per rilasci importanti soltanto quando necessario. Leonardo cerca di mantenere il CMS aggiornato, possibilmente allineato con la migliore tecnologia disponibile, in modo da poter intervenire quando il cliente ritiene indispensabile per modificare i propri sistemi.

Quando il nuovo CMS sarà installato sul primo PPA, qualsiasi miglioramento derivante dal processo di integrazione sarà preso in debita considerazione per la seconda nave e poi eventualmente riadattato sulla prima, e così via per le navi successive. Lo stesso vale per i clienti stranieri, ad esempio con il CMS ATHENA. La società Leonardo raccoglie tutti i feedback basati sull'esperienza operativa al fine di migliorare le prestazioni del prodotto, al fine di proporre miglioramenti alle marine clienti o semplicemente rispondere alle loro esigenze con un rilascio coerente. Tale modo di sfruttare l'esperienza degli utenti si applica sia ai componenti hardware che a quelli software.

Leonardo è già impegnata in attività di ricerca volte ad introdurre nei suoi sistemi un set di strumenti di Intelligenza Artificiale (IA). Il nuovo CMS in consegna alla Marina Militare Italiana metterà già in campo alcuni elementi di analisi predittiva. Nel dettaglio, il CMS sarà in grado di simulare una serie di situazioni di combattimento che possono essere basate su dati reali, come i rapporti di intelligence. La nave può quindi creare uno scenario fittizio per studiare la situazione ed entrare in sala operativa con una buona consapevolezza situazionale sulle capacità del nemico e sul comportamento più appropriato da tenere in combattimento. In breve, per ora quello che si potrà mettere in campo è un sistema di simulazione, ma si sarà presto in grado di comprovare veri e propri set di strumenti di IA per la pianificazione e la previsione delle operazioni. Il primo passo avanti sarà la capacità di analizzare i grandi dati provenienti da fonti multiple per fonderli in risultati completi per i responsabili delle decisioni. In seguito, se il cliente lo sceglie, un programma di ricerca di due-tre anni dovrebbe essere in grado di fornire capacità innovative basate su applicazioni di pura IA.

Il software di Leonardo è basato su versioni hardened dei sistemi operativi Linux e il CMS opererà in un ambiente chiuso. Per le comunicazioni esterne, il sistema comunica solo attraverso connessioni militari sicure (certificate NATO). In parole povere, il CMS non naviga in Internet. Anche la connessione internet disponibile a bordo per la comunicazione privata dell'equipaggio è disaccoppiata dalla rete di comunicazione del CMS. In questo modo, nulla può entrare nella nave semplicemente sfondando attraverso Internet. Nonostante queste precauzioni, le comunicazioni sono continuamente monitorate attraverso applicazioni di early warning che analizzano tutto il traffico in entrata e in uscita da e verso la nave. I sistemi sono dotati di ridondanza di interruttori e firewall che impediscono anche a persone fisiche come hacker o componenti dell'equipaggio non autorizzati di sfondare. In effetti, l'integrazione di sistemi come questi a bordo non è facile, ma è stata una richiesta specifica della Marina Militare Italiana, e i clienti internazionali sono molto interessati ad essere resistenti agli attacchi informatici. Nel prossimo futuro, verranno implementate anche alcune soluzioni contro gli effetti elettromagnetici, ovvero le intrusioni attraverso segnali radar. Secondo alcune voci, aerei come l'F-35 sono già in grado di farlo. È difficile capire fino a che punto il CMS possa entrare in profondità nel CMS (si tratta di dati altamente classificati che, naturalmente, non vengono divulgati). Ma c'è un interesse crescente in tutto il mondo per questo tipo di capacità, quindi si ha bisogno di valutarle e fornire qualche soluzione per proteggere il CMS.

Il mercato primario di Leonardo è la Marina Militare Italiana. Tutte le navi che saranno messe in servizio negli anni a venire monteranno una versione di questo CMS. 

Ci si augura che queste navi servano da vetrina per dimostrare le nostre eccezionali capacità sul campo, con un occhio ai mercati in cui siamo già presenti e con l'ambizione di espandersi verso i mercati più dinamici come il Sud-Est asiatico. Il Sud America sembra offrire un terreno fertile per i programmi della società Leonardo da molto tempo, ma i vincoli di bilancio in quelle regioni a volte giocano contro il nostro successo commerciale.

CARATTERISTICHE CHIAVE DEL C.M.S. “ATHENA-SADOC Mk.4”:

• Elevato livello di integrazione di sistema e automazione
• Ampia gamma di operazioni di missione supportate
• Architettura aperta, distribuita e modulare
• Ampia adozione di componenti COTS adeguati
• Supporto avanzato per le decisioni tattiche e di pianificazione
• Integrazione con i sistemi Maritime C4I
• Digitalizzazione video (radar, TV), distribuzione e presentazione
• Alto livello di integrazione automatica dei dati dei sensori e coordinamento automatico dei sistemi d'arma
• Prestazioni e affidabilità del sistema per garantire la continuità delle funzioni operative senza perdita di dati
• Flessibilità e modularità con potenziale di crescita e capacità di aggiornamento.

IL NUOVO SILURO PESANTE "

Black Shark Advanced (BSA) prodotto dalla società WASS del Gruppo Leonardo

E’ stato lanciato di recente dal Sommergibile Scirè, il Nuovo Siluro Pesante (NSP) / Black Shark Advanced (BSA) prodotto dalla società WASS del Gruppo Leonardo-Finmeccanica. 

Il siluro risulta essere stato lanciato in modalità "Push Out" (sistema di espulsione del siluro dal tubo di lancio mediante un getto d'acqua ad alta pressione); la nuova arma messa a punto da Leonardo era equipaggiata in maniera del tutto innovativa con una nuova e segretissima batteria sperimentale all’ossido di alluminio-argento (Al-AGO). 

La società italiana Leonardo Whitehead Alenia Sistemi Subacquei ha ultimato la messa a punto del Black Shark Advanced (BSA) come evoluzione dell’A184, utilizzando i più avanzati sistemi ECCM e sonar. I progressi nella progettazione del motore elettrico e della batteria hanno consentito un aumento sia portata e velocità.

La nuova versione allo stato dell’arte del Black Shark utilizza la filo-guida in fibra ottica per aumentare la capacità di larghezza di banda e della elaborazione del segnale rispetto all’utilizzo del datato filo di rame. Le capacità sonar includono una multi-frequenza che presenta avanzate capacità di analisi spaziale ed angolare. L'obiettivo della progettazione del siluro era un 300% di miglioramento dell'acquisizione passiva e del 200% attiva con il suo avanzatissimo sistema sonar. 

Il disegno del motore brushless accoppiato con l'ossido di alluminio-argento (Al-AGO) conferisce al sistema una velocità massima 50+ nodi, ed una autonomia di oltre 50 km. Come tutti gli altri HWTs alimentati a batteria, il sistema di alimentazione non subisce perdite di prestazioni del vecchi sistemi a ciclo Otto alle profondità maggiori in quanto non è presente uno scarico. Il risultato è un miglioramento del 150% nella velocità e del 200% nella resistenza.

Il nuovo siluro avanzato della Marina Militare Italiana è il risultato del programma di governo di A / R SMD 1/2010 per lo sviluppo di nuovi siluri BSA per Euro 87,5 milioni, entro il 2020:

• 2014/12/02 lancio prima prova nuova NSP / BSA (Nuovo Siluro Pesante / Black Shark avanzata) per SSK Scirè;
• 2014/06/19 lancio seconda prova nuova NSP / BSA (Nuovo Siluro Pesante / Black Shark avanzata) per SSK Scirè.

Il nuovo BSA armerà italiani di classe Todaro sottomarini, con circa 80 siluri attesi e sarà immagazzinato a bordo di nuovi Pattugliatori classe Paolo Thaon di Revel (versione full), con due lanciatori sotto il ponte di volo: il peso della testata dell’NSP sarà pari a 350/400 kg.

Il lancio di prova del nuovo siluro, avvenuto nel golfo di La Spezia, è stato finalizzato a verificare sul campo i progressi realizzati dalla WASS nell’ambito del progetto del Nuovo Siluro Pesante, sviluppato in collaborazione con la Marina Militare italiana. Il successo del lancio rappresenta un ulteriore passo avanti nella fase di acquisizione da parte della Marina Militare stessa.

La nuova arma subacquea è frutto della ricerca e della tecnologia all'avanguardia tutte italiane: esprime un’eccellenza nazionale nel campo dei prodotti della difesa subacquea grazie all'impiego di soluzioni tecniche innovative in ambito dei sistemi di propulsione, di generazione energia ed elettroacustica. Il nuovo siluro è infatti un prodotto che, per i suoi alti standard qualitativi, è in grado di competere a livello internazionale, con i maggiori player del settore.

Nei prossimi anni, il Black Shark Advanced sostituirà completamente i vecchi Siluri A-184, ora in dotazione ai sommergibili della Marina Militare, incrementando notevolmente, in termini di deterrenza, le capacità della Forza Armata di difesa delle acque e degli interessi nazionali.

Il Black Shark è un siluro pesante da 533 mm di diametro (21 pollici) filoguidato sviluppato dall'azienda WASS - Whitehead Alenia Sistemi Subacquei Spa, confluita in Leonardo-Finmeccanica dal 2016, in accordo alle esigenze operative della Marina Militare Italiana.

Il siluro Black Shark è un'arma multi bersaglio progettato per essere utilizzata da diverse piattaforme di lancio ed impiegabile sia da unità di superficie che da unità subacquee. Il siluro è destinato alla lotta antinave e ASW ed è dotato di due modalità di lancio: "push-out" mediante catapulta oppure "swim-out" in virtù dalla spinta generata dalle eliche.

L'arma è stata concepita per contrastare le minacce tecnologicamente più moderne, siano esse bersagli di superficie o subacquei. Il siluro è filoguidato tramite un cavo in fibra ottica attraverso il quale il mezzo lanciante rimane in comunicazione per trasmettere e ricevere i dati necessari per il buon esito della missione.

Lo sviluppo è iniziato nel 1997 al fine di soddisfare le esigenze della Marina Militare Italiana circa una nuova generazione di siluri pesanti, da usare con gli ultimi sommergibili U212A sulla base dell'A184 Mod.3 ed era inizialmente conosciuto con la denominazione A184 Enhanced (avanzata) suggerendo che si sono sviluppate le specifiche sulla base dell'A184 Mod.3, ma gli è stato dato un nuovo nome per sottolineare che si trattava di un siluro completamente nuovo, migliore di un normale A-184, combinando un nuovo sistema di sonar avanzato (ASTRA), una guida attiva/passiva, un sistema per migliorare l'orientamento e percorsi di controllo, cavo in fibra ottica per la trasmissione di dati tra il siluro e il sottomarino, un nuovo motore potenziato ed eliche a contro-bilanciamento.

Il siluro Black Shark è lungo circa 6 metri, la lunghezza varia in base alla configurazione, sia essa di esercizio o di servizio, ha un diametro di circa 533 mm, è molto silenzioso e può operare in modalità di autoguida nell'ultima fase della missione. Nella sua versione più innovativa è equipaggiato con una nuova batteria Litio-Polimeri, sostituita con la segretissima batteria sperimentale all’ossido di alluminio-argento (Al-AGO).

L'ASTRA (Advanced Sonar Transmitting and Receiving Architecture) è la testa acustica, sia attiva che passiva, del Black Shark, che può essere utilizzata come sensore remoto da parte dell'unità lanciatrice.

Il siluro oltre alla Marina Militare Italiana è stato venduto a diverse marine estere. Il Governo Indiano ha sospeso, nel corso del 2014, le trattative in corso da diversi anni per la fornitura all'Indian Navy di 98 Black Shark, per un controvalore di circa 300 milioni di Euro, a causa delle indagini promosse dalla magistratura italiana a carico di Finmeccanica, per la fornitura di 12 elicotteri AW-101 in versione VIP.

NUOVI MISSILI CRUISE SARANNO IN DOTAZIONE AGLI U212 NFS

I vertici della Difesa hanno deciso l'acquisizione di un missile a lungo raggio lanciabile da unità navali e sottomarini per l’attacco a bersagli collocati in profondità sul territorio nemico. 

Due candidati al momento sono disponibili:

• Il TOMAHAWK 
• ed il franco-europeo SCALP NAVAL (al momento questo sembrerebbe il favorito). 

Il secondo ci garantirebbe una maggiore autonomia. 

Nell’ambito dell’EDIDP (European Defence Industrial Development Programme) l'Unione Europa ha ufficialmente approvato il progetto GEODE, da 92 milioni di euro, che punta alla militarizzazione del sistema di posizionamento e navigazione GALILEO - finora utilizzabile solo per applicazioni civili e governative (polizie, guardie costiere, ecc.) - e che potrebbe così essere impiegato pure per la guida di bombe e missili, emancipando l’Europa dalla dipendenza USA nel settore. 

Il GEODE raggruppa tutte le principali aziende europee, comprese le nostre Leonardo ed Elettronica.

Oltre allo “SCALP NAVAL” di M.B.D.A., si vocifera l’acquisizione di missili da crociera strategici “TOMAHAWK”.

Il BGM-109 Tomahawk è un missile da crociera schierato in Europa occidentale come arma nucleare nel numero di 464 esemplari, in seguito ad un accordo dei paesi della NATO del 1979 (la cosiddetta doppia decisione), fu armato poi, grazie alla precisione del sistema TERCOM, anche con testate convenzionali. Nel frattempo la versione terrestre dell'US Army fu tolta dal servizio in virtù del Trattato INF sugli Euromissili. Una base che doveva ospitare i lanciatori mobili dei "Cruise" era quella di Comiso, scelta che causò polemiche in Italia. In tale base, il BGM-109 e il Pershing II sarebbero stati la risposta alla minaccia degli SS-20. Il lanciatore della versione terrestre era un camion MAN Cat I AI 8x8. Dopo il ritiro degli Euromissili, rimase la versione navale, con testate convenzionali, ampiamente usata negli ultimi 15 anni dagli USA. Ci sono quattro versioni di Tomahawk: il TLAM-C, missile d'attacco terrestre con testata convenzionale, il TLAM-N, missile d'attacco terrestre dotato di testata nucleare, il TLAM-D, missile d'attacco terrestre armato con submunizioni, e il TASM, missile antinave.

Dopo il lancio effettuato mediante un razzo, o un motore ausiliario a razzo, sui lati del Tomahawk si aprono delle alette. Nel giro di pochi secondi il razzo si spegne ed entra in funzione la turboventola del missile. Mentre il Tomahawk sfreccia a ottocento chilometri l'ora, il suo sistema di guida lo dirige sul bersaglio con l'ausilio di un radar-altimetro. Seguendo una traiettoria computerizzata, raggiunge rapidamente il suo primo punto di navigazione (waypoint), normalmente una collina, un edificio o qualche altra struttura fissa. Da qui il TERCOM di bordo lo dirige da un punto all'altro, spesso con strettissime virate, brusche impennate e vertiginose picchiate. La rotta viene costantemente confermata dal sistema elettro-ottico Digital Scene Matching, una piccola telecamera che confronta le immagini riprese con quelle immagazzinate nella memoria del TERCOM. Se viene ravvisata qualche discrepanza fra i dati in memoria e le riprese della telecamera, il TERCOM determina velocemente se il resto dell'immagine è corretta. In questo caso il missile prosegue, altrimenti invia un messaggio alla base che può decidere se far proseguire il missile o farlo autodistruggere. I dati del TERCOM provengono dalla Defense Mapping Agency, l'agenzia cartografica della Difesa, e sono poi comunicati a un centro di pianificazione delle missioni. Da qui vengono inviati via satellite al luogo del lancio. Quando la zona del bersaglio non è stata mappata in precedenza, vengono utilizzate riprese satellitari.

Durante la prima guerra del Golfo, la corazzata Missouri lanciò contro gli iracheni sia missili Tomahawk, sia i proiettili dei suoi cannoni principali, usati per gli stessi scopi.

IL RIVESTIMENTO ANECOICO “STEALTH” A BASE DI META-MATERIALI DEI NUOVI U 212 NFS

I metamateriali sono composti macroscopici costruiti artificialmente, costituiti di celle elementari che possono avere disposizione periodica o anche non periodica, ma che devono soddisfare la condizione di avere dimensioni molto più piccole della lunghezza d’onda della radiazione con cui interagiscono. Le celle, costituite da inclusioni poste nel volume o sulla superficie di un materiale ospite, sono progettate per produrre nuove caratteristiche che non si trovano in natura. 

Tali proprietà nascono da funzioni di risposta della cella base, qualitativamente nuove, che non sono osservate nei singoli materiali costituenti. La condizione che la cella unitaria sia di dimensioni molto minori della lunghezza d’onda di operazione dipende, come già detto, dal fatto che la radiazione valuta la risposta del materiale operando una media su un volume che ha dimensioni dell’ordine del cubo della sua lunghezza d’onda. 

Mentre questo è abbastanza facile nelle microonde, dove la lunghezza d’onda è dell’ordine del centimetro, e quindi i blocchi unitari di costruzione possono avere dimensioni dell’ordine del millimetro o di una sua frazione, nel campo dell’infrarosso o del visibile le strutture devono avere dimensioni nanometriche e questo costituisce una sfida alle tecnologie moderne di costruzione di materiali innovativi.

I metamateriali così definiti sono materiali costruiti per avere un comportamento elettromagnetico che si estrinsechi in costante dielettrica (ε) e permeabilità magnetica (μ) con valori prestabiliti all’inizio della loro progettazione. 

È possibile anche pensare di costruire, seguendo gli stessi principi, metamateriali con particolari comportamenti termici o meccanici: essi hanno mostrato una flessibilità senza precedenti nel manipolare le onde elettromagnetiche e produrre nuove funzionalità includendo, per es., la capacità di costruire sistemi ottici con potere risolutivo molto inferiore alla lunghezza d’onda (super risoluzione) e di rendere oggetti macroscopici invisibili. 

Essi offrono possibilità interessanti per nuove applicazioni elettromagnetiche in diverse aree, come:

• le immagini mediche;
• nuove lenti;
• antenne per radar;
• applicazioni ai sistemi di difesa;
• telecomunicazioni e così via.

Sono di particolare importanza nell'elettromagnetismo: sono promettenti per le applicazioni ottiche e nel campo delle microonde e radome di antenne.

Il processo di realizzazione di una struttura che soddisfi determinati requisiti è estremamente complesso ed integrato nelle sue varie fasi che vanno dalla concezione ed analisi strutturale alla scelta dei materiali e loro caratterizzazione, passando per lo sviluppo di nuove tecnologie di fabbricazione e prova ed infine alla certificazione o qualifica della struttura stessa.

Per essere realmente capaci di introdurre innovazione è richiesta in tale settore una forte integrazione verticale che consenta di raggiungere obiettivi di ricerca tecnologica molto ben individuati quali:

• La riduzione dei costi di progettazione e certificazione attraverso lo studio e lo sviluppo di metodi e modelli di simulazione innovativi;

• La riduzione dei tempi e dei costi di produzione e di assemblaggio attraverso lo studio, lo sviluppo e la messa a punto di nuovi processi di fabbricazione e prototipizzazione.

• Lo sviluppo di nuovi materiali altamente performanti e multifunzionali al fine di ridurre il peso e quindi il costo della struttura
.

Per poter perseguire costantemente tali obiettivi, le attività dell'Unità disciplinare sono quindi finalizzate a:

• Garantire le competenze e i mezzi strumentali presidiati, lo sviluppo di programmi e progetti di ricerca.
• Contribuire alla competitività aziendale.
• Garantire il rispetto delle normative aeronautiche e spaziali vigenti.


Come già detto, un metamateriale è un mezzo artificiale che dal punto di vista elettromagnetico, esibisce proprietà che vanno al di là di quelle possedute dagli ordinari mezzi naturali. 

Il procedimento realizzativo è costituito dalla ripetizione periodica di una cella unitaria con dimensione caratteristica a, che rispetta il limite di omogeneizzabilità a < λ/4. 

Rispettando tale condizione, il mezzo risulta omogeneizzabile e può essere descritto attraverso una permettività e una permeabilità efficaci. 

L’assorbitore metamateriale ideale è un dispositivo in cui tutta la radiazione incidente è assorbita alla frequenza di lavoro.

Progressive ottimizzazioni della struttura hanno portato all’elaborazione di alternativi modelli di assorbitori metamateriali con assorbimenti fino al 99.99%. 

Le prospettive di impiego nella componentistica spaziale sono la riduzione delle interferenze nei circuiti elettronici per risolvere problemi di compatibilità elettromagnetica; il perfezionamento delle proprietà radiative delle antenne soprattutto nella riduzione della radiazione dei lobi laterali; la riduzione della radar cross section (RCS); la ottimizzazione di apparati radar sia nella rilevazione che nell’occultamento verso altri sistemi radar.

Le caratteristiche macroscopiche del metamateriale non dipendono solo dalla sua struttura molecolare, ma anche dalla sua geometria realizzativa. In altri termini, un metamateriale guadagna le sue proprietà dalla sua struttura piuttosto che direttamente dalla sua composizione chimica.

Per distinguere i metamateriali da altri materiali compositi, il termine metamateriale viene di solito usato per un materiale che ha proprietà insolite. Il termine fu coniato nel 1999 da Rodger M. Walser dell'Università del Texas ad Austin. 

Egli definì i metamateriali come: “””Compositi macroscopici aventi una architettura tridimensionale cellulare periodica e sintetica progettata per produrre una combinazione ottimizzata, non disponibile in natura, di due o più risposte a una specifica sollecitazione”””.

Ricercatori sull'elettromagnetismo spesso usano il termine in modo abbastanza ristretto per materiali che rivelano una rifrazione negativa. Alla Duke University Pratt School of Engineering e all'Imperial College di Londra è stato realizzato un metamateriale con indice di rifrazione negativo rispetto alle microonde con un array di piccole antenne risonanti metalliche di dimensioni inferiori alla lunghezza d'onda delle microonde. Il metallo utilizzato come materiale non ha la proprietà dell'indice di rifrazione negativo, ma la assume come metamateriale con quella particolare struttura geometrica.

Un metamateriale interessa le onde elettromagnetiche, avendo caratteristiche strutturali più piccole della lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica con cui interagisce. Per esempio, se un metamateriale si trova a funzionare come materiale omogeneo fedelmente descritto da un effettivo indice di rifrazione, le sue caratteristiche devono essere più piccole della lunghezza d'onda. Per la luce visibile, la cui la lunghezza d'onda è tipicamente minore di un micrometro (560 nanometri per la luce del sole), le strutture sono generalmente la metà di questa dimensione o più piccole; per es., meno di 280 nanometri. Per la radiazione delle microonde, le strutture necessitano solo che siano sull'ordine di un decimetro. 

I metamateriali a frequenza delle microonde sono di solito artificiali, costruiti come schiere (arrays) di elementi elettricamente conduttivi. Sono di solito sono composti da strutture periodiche, e di conseguenza hanno molte similarità con i cristalli fotonici e le superfici di frequenza selettive. 

Il più grande potenziale dei metamateriali è la possibilità di creare una struttura con un indice di rifrazione negativo, poiché questa proprietà non viene trovata naturalmente in nessun materiale. 

Un'applicazione dei metamateriali potrebbe essere quella di manipolare le frequenze comprese tra i 300 GHz e i 10 THz. Queste frequenze non possono essere gestite dalle apparecchiature elettroniche convenzionali per via della frequenza eccessivamente elevata ma nel contempo hanno frequenze troppo basse per essere gestite dalle apparecchiature ottiche. Ricercatori del Los Alamos National Laboratory utilizzando dei metamateriali sono riusciti a manipolare segnali entro questo intervallo di frequenze.

Si possono utilizzare i metamateriali per l'occultamento di velivoli o navi ai radar e alla radiazione ottica. I primi metamateriali furono sviluppati da W.E. Kock nei tardi anni '40. 

I metamateriali possono essere un punto di partenza possibile per costruire dispositivi mascheranti o dispositivi di occultamento. 

Nell'ottobre del 2006, un gruppo di scienziati britannici e statunitensi creò un metamateriale che rendeva un oggetto invisibile alla radiazione delle microonde. Poiché la luce è precisamente un'altra forma di radiazione elettromagnetica, questo venne considerato il primo passo verso un dispositivo mascherante per la luce visibile.

Il 2 aprile del 2007, due ingegneri della Purdue University annunciarono un progetto teorico per un dispositivo mascherante ottico basato sul concetto britannico del 2006. Il progetto schiera un apparato di minuscoli aghi progettati per un raggio di centrale che renderebbe un oggetto come fosse dentro un manto invisibile ad una lunghezza d'onda di 632.8 nanometri.

La Duke University e l'Imperial College London stanno attualmente facendo ricerche riguardo a questo uso di metamateriali e sono riusciti a nascondere un oggetto allo spettro delle microonde utilizzando speciali anelli concentrici; le microonde furono semplicemente influenzate dalla presenza dell'oggetto nascosto.

I meta-materiali sono stati proposti per progettare antenne agili. Una ricerca del National Institute of Standards and Technology ha dimostrato che pellicole sottili di metamateriali possono fortemente ridurre la dimensione dei circuiti risonanti che generano le microonde, potenzialmente permettendolo perfino ai più piccoli cellulari e altri dispositivi a microonde. È stato teorizzato che i metamateriali potrebbero essere progettati per flettere la materia circostante a causa delle sue proprietà subatomiche. Similmente un mantello di metamateriale potrebbe per esempio piegare un proiettile attorno a una persona piuttosto che assorbire l'impatto come fanno i tradizionali giubbotti antiproiettile.

Nel 2006, i ricercatori della Duke University e dell'Imperial College di Londra erano riusciti a muovere i primi passi per la creazione di un "mantello dell'invisibilità" sfruttando le particolari proprietà di alcuni metamateriali appositamente messi a punto. Alcuni ricercatori hanno a quel punto cercato di trovare un analogo "mantello" per le onde sonore, scontrandosi tuttavia con la difficoltà che alcune analogie fra le onde elettromagnetiche e quelle sonore indispensabili per trasferire il risultato ottenuto nell'abito delle microonde a quello delle onde sonore sembravano valide solamente nelle due dimensioni me non nelle tre.

Ora, come riportano in una nota pubblicata sul "Physical Review Letters", Steven Cummer della Pratt School of Engineering della Duke University e David Schurig della North Carolina State University sono riusciti a elaborare un modello teorico che ha permesso loro di dimostrare che, almeno in linea di principio, è possibile mettere a punto metamateriali che si comportino come un "mantello dell'invisibilità acustica".

La prima possibile applicazione di questa tecnica, se e quando si dimostrerà perseguibile anche in via pratica, è quella della creazione di scudi acustici che impediscano la localizzazione di sottomarini da parte dei sonar, di chiaro interesse militare.

Tuttavia i ricercatori che hanno elaborato la teoria non nascondono ambizioni di ben più vasta portata. In particolare, essi hanno indicato che una possibile linea di ricerca potrebbe puntare alla progettazione di "scudi" in grado di schermare le onde sismiche.

I metamateriali sono mezzi artificiali provvisti di strutture periodiche che esibiscono proprietà uniche quando interagiscono con onde elettromagnetiche rispetto ai mezzi naturali. 

I metamateriali, che offrono opportunità di applicazione interessanti in tutto lo spettro elettromagnetico, si rivelano cruciali alle frequenze del Terahertz (THz). La radiazione THz si colloca nello spettro delle onde elettromagnetiche tra le microonde e l’infrarosso, dunque invisibile all’occhio umano, e risulta essere la nuova frontiera di ricerca e di applicazioni tecnologiche in svariati settori che vanno dall’astronomia allo studio dei beni culturali.

La natura non ionizzante della radiazione THz consente, inoltre, applicazioni avanzate nella scienza dei materiali e nella diagnostica medica, consentendo di identificare diverse sostanze, ad esempio cellule tumorali, attraverso i loro specifici pattern di assorbimento.

Lo sviluppo di metamateriali assorbitori alle frequenze elettromagnetiche del THz rappresenta una fertile e interessante area di ricerca poichè è difficile trovare materiali naturali con elevati assorbimenti in bande spettrali strette e facilmente integrabili in dispositivi su tecnologia planare.

Inoltre, la possibilità di creare prototipi potenzialmente flessibili ed indossabili, apre questo filone di ricerca a svariate nuove applicazioni in campo medico, aerospaziale e della sicurezza.

Da una collaborazione tra due team del Cnr, nasce un dispositivo a forte assorbimento nel campo THz, ultra-leggero, ultra-sottile, biocompatibile, facile da fabbricare e potenzialmente arrotolabile ed indossabile. L’istituto Imm-Cnr ha realizzato il dispositivo con un nuovo processo di fabbricazione di substrati ultra-sottili che possono essere facilmente attaccati e staccati dal loro supporto rigido sfruttando particolari trattamenti chimici della superficie come nel caso di un adesivo.  La verifica delle peculiari prestazioni del metamateriale è stata resa possibile grazie ad un innovativo sistema per spettroscopia THz nel dominio del tempo (THz-TDS) messo a punto dal team dell’Isc-Cnr e del Dipartimento di fisica dell’Università Sapienza. Ciò ha consentito di eseguire la verifica delle prestazioni del dispositivo previste in fase di progetto con una accuratezza mai ottenuta prima d’ora nelle medesime condizioni operative in cui il metamateriale flessibile ed indossabile potrà trovare impiego. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports.

Dopo le oramai innumerevoli applicazioni aeronautiche, si avvicina a grandi passi anche l’utilizzo di questa interessantissima tecnologia anche nei mezzi subacquei.

I nuovi U212 NFS saranno sempre più all’avanguardia come mezzi insidiosi, sempre più invisibili all’occhio ed all’orecchio di coloro che sono ostili agli interessi della nostra Patria.

(Web, Google, RID, Wikipedia, lefauteuildecolbert, Science, C.N.R., G.Arra, You Tube)