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Sistema Di Propulsione Submarine 212


Marco U-78 Scirè

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:s15:

 

Cosa mi dicono i "Tecnici"...

 

:s15:

Marco cosa vuoi sapere?? :s01:

 

Il primo è un modulo PEM (uno dei 9) da 34 kW del sistema AIP del u-212, l'altro il motore elettrico SIEMENS PERMASYN.

 

Se vuoi una descrizione tecnica del 212 c'è un bell'articolo su RID 08/2006.

 

magico_8°/88

 

p.s. Non sono un tecnico :s04: :s04: ma solo un lettore attento :s11: :s11: !!

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Comandanti non rispondete con un semplice link! il bello di una discussione è ...discutere!

 

vediamo qualcosa per sommi capi e poi vi invito ad approfondire (però non esagerate coi copia/incolla! :s02: )

 

come ogni battello convenzionale l'elica è connessa tramite un giunto smorzatore all'unico motore elettrico di propulsione.

per la generazione di energia elettrica vi sono tre fonti:

 

un diesel/generatore

una batteria di propulsione

un sistema a celle combustibili

 

il tutto è connesso, come una stella, al quadro elettrico di propulsione. Questo è un insieme di interruttori che smista opportunamente l'energia elettrica accumulata o generata verso la direzione opportuna.

per inciso gli interruttori di propulsione sono estremamente simili a quelli dei nostri cari Toti...

 

Gli interruttori possono essere comandati manualmente o tramite una consolle sita in camera manovra (per chi era a taranto quella a fianco alla timoneria).

 

Si può quindi decidere quanta energia produrre (50% potenza del diesel/generatore) e destinarla in parte alle batterie e in parte al motore di propulsione o, se le batterie sono cariche, tutta alla propulsione.

 

Lo stesso ragionamento è valido per le celle combustibili ma sarebbe uno spreco di reagenti ricaricare le batterie con le fuel cell per cui tutta l'energia prodotta dalla celle combustibili è generalmente destinata alla propulsione.

 

Le batterie, ovviamente, ricevono o erogano energia a seconda delle necessità... possono alimentare da sole il MEP o aiutare le Fuel cell a raggiungere la velocità massima.

 

E adesso sotto con le domande!

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Quindi se attivi batterie, AIP e Diesle il battello vola?

 

 

:s03: :s03: :s03:

 

i tre sistemi non possono fornire energia contemporaneamente però forse possiamo approfondire una delle problematiche delle celle combustibili:

 

siete in grado di scoprire il motivo per cui i cosruttori ha dovuto optare per batterie+fuel cell per avere la velocità massima?

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Potrebbe essere un problema di raffreddamento? nel senso che la massima velocità affidata unicamente alle celle comporterebbe problemi di evaporazione troppo veloce dell'acqua dalle membrane e quindi di disidratazione delle stese?

 

Posto qui sotto un po' di informazioni che ho trovato sull'argomento

 

 

 

Celle PEM

 

Cosa sono?

 

Celle PEM (Proton Exchange Membrane, PEFC), dette anche SPFC (Solid Polymer FC, celle a elettrolito polimerico solido): sono dotate di una membrana a scambio di protoni su cui sono depositati gli elettrodi (temperatura media di esercizio: 60-120 °C). In questo tipo di celle la soluzione elettrolita contiene H+ ioni. Questi H+ ioni sono la base del meccanismo di reazione della cella.

 

Quale combustibile??

 

L'unico carburante consentito e' l'idrogeno, gli idrocarburi possono essere utilizzati ma il loro reform deve essere fatto perfettamente. Una piccola quantita' di monossido di carbonio nella cella e' un veleno permanente per il catalizzatore

 

 

Quale Efficenza hanno?

 

Generalmente lavorano ad una temperatura di esercizio di 90°C e questo permette di usare anche materiali poco costosi. Sfortunatamente queste basse temperature sono vicine alla temperatura ambiente e questo e' un problema perche' non si riesce a disperdere il calore in eccesso.

E' richiesto un catalizzatore per avviare la reazione a queste base tempearture; agli inizi veniva usato il Platino ma il suo alto costo a partato a sviluppare nuovi materiali, ed ora il costo per automobile del catalizzatore e' di circa 150$.

Se si usa un reformer sono richiesti alcuni minuti ulteriori per il riscaldamento. La riserva di idrogeno deve essere usata nella fase di startup.

E' richiesto l'uso di un impianto di raffreddamento, questo per la presenza di acqua pura nella cella. La gestione di questa acqua e' un problema per le prestazioni della cella; la cella infatti, deve operare in condizioni tali che l'acqua prodotta non evapori troppo velocemente altrimenti la membrana polimerica non e' sufficientemente idratata.

Per questi problemi spesso di arricchisce di H2 gas con poco o niente CO (diventa un serio problema alle basse temperature).

 

Quali applicazioni hanno??

 

Le celle a membrana polimerica (PEM o SPFC) sono state inizialmente sviluppate per impieghi spaziali (Gemini) e, a partire dalla meta' degli anni Ottanta, sono oggetto di crescente attenzione per applicazioni di trazione elettrica a causa dell'elevata densita' di potenza e dell'assenza di problemi di corrosione.

Dopo qualche applicazione di nicchia, come flotte di autobus o vetture per uso cittadino, dal 2004 le applicazioni cominceranno ad estendersi alle vetture di uso privato. Nel settore della generazione stazionaria di energia elettrica, l'uso delle pile a combustibile a membrana polimerica e' previsto nelle seguenti applicazioni:

sistemi di emergenza (con potenze da poche decine di watt fino a 10 kW) adatti a rimpiazzare i tradizionali sistemi diesel generazione di energia localizzata per usi residenziali (moduli da 3-5 kW) generazione di energia per il settore commerciale (moduli da 50-200 kW) conversione dell'idrogeno, sottoprodotto di processi chimici, in energia elettrica per usi industriali (moduli da 200 kW).

Applicazioni militari: sottomarini; civili: PC, videocamere, auto, bus, barche... Sviluppatori: Ballard , IFC (International Fuel Cells), Sanyo , Toshiba , Fuji Electric , Mitsubishi , Siemens , De NoraSpA .

Progetti europei: EQHHPP (Euro-Quebec Hydro-Hydrogen Pilot Project): Autobus ibridoda 12 m (Ansaldo Ricerche , De Nora SpA , ASM Brescia, Universita' di Genova, Messer Griesheim)

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Esco un poco dal tema ma mi sembra inutile aprire un nuovo topic...

leggo su Gammasom che la Grecia ha recentemente rifiutato il primo dei suoi due 214 (una variante del 212) per gravi problemi alle prove.

Risulta che abbiano avuto problemi di assetto (elevati sbandamenti) e grosse noie all'AIP...

Qualcuno ne sà qualcosa di più? Totiano che ne pensi?

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Il Papanikolis (il 214 greco) è stato costruito dai cantieri greci di Skaramanga ma che sono di proprietà di Thyssen. Pertant il know how e probabilmente anche la parte dirigenziale è tutta tedesca.

 

La notizia pubblicata su altro sito è relativa proviene da un bellissimo forum argentino (elsnorkel) sempre molto aggiornato e interessante ma...

sono solo voci, tant'è che i cantieri smentiscono. Anche se è vero che i cantieri hanno tutto l'interesse a non divulgare queste notizie.

 

Una storia simile accadde alla costruzione dei nostri primi Sauro e le indiscrezioni parlarono sia di problemi reali (il periscopio troppo alto e le batterie non aderenti ai dati di targa) sia di cose non vere o comunque non riconducibili ai costruttori come i combinatori di propulsione. Da allora la possibilità di vendere i Sauro si è praticamente azzerata.

 

Proprio perchè è una notizia non confermata si è preferito non accennare a una simile "diceria" su Betasom.

 

L'AIP dei 212 non mi risulta abbia dato problemi ma è anche vero che le celle combustibili dei 214 sono di tipo differente (maggiori prestazioni ma non compatibili con l'amagneticità richiesta dai 212).

 

Per concludere, aggiungono che ogni nuovo progetto ha i suoi problemi di "dentizione" ...

 

Ah, La necessità di aggiungere le batterie non dipende dal calore da dissipare

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Azzardo un'altra risposta: il motore elettrico Siemens Permasyn è da 2.85 MW, le celle imbarcate credo attorno ai 34 kW l'una ( ho cercato qua e là e ho sempre trovato che le fuel cell attualmente oscillano tra i 30 e i 50 kW massimo). La massima potenza l'avrò mettendole in serie, ma anche così facendo otterrei al massimo 306 kW (sono 9 in tutto), parecchio inferiori alla massima potenza del motore elettrico. E' per questo che serve "energia aggiuntiva", fornita dal sistema diesel/batterie, per le velocità elevate?

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siete in grado di scoprire il motivo per cui i cosruttori ha dovuto optare per batterie+fuel cell per avere la velocità massima?

 

quoto la risposta di R.Hunter semmbra quella più razionale :s12: :s12:

 

Allego due schemi per meglio capire il funzionamento delle celle a combustibile e del sistema di propulsione del U-212.

 

U212__funz._celle_a_combustibile.jpg

 

U212__funz._sistema_propulsione.jpg

 

magico_8°/88

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belli gli schemi, provengono dalla rivista del dott. Nativi, vero?

 

non sono completi ma rendono a sufficienza l'idea.

 

Hunter si è avvicinato molto al vero: le FC hanno un problema di rendimento quando sono vicine ala loro potenza massima. per fare un esempio (ed esemplificando molto) possiamo immaginare un motore a scoppio con la coppia molto in basso. esso tirerà molto bene in basso ma quando si tratta di fare sputi di velocità si rivelerà insufficiente. Le batterie non soffrono questo problema per cui la somma delle due sembra essere la soluzione ottimale...

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il prodotto è, anzi sono, acqua e calore.

 

L'acqua è semplice acqua distillata con un po di ossigeno disciolto e viene convogliata verso le normali casse di acqua dolce di bordo.

 

Il calore è impiegato per liberare l'idrogeno. esso è infatti stivato nei cilindri inferiori che si vedono nelle foto in maniera molto particolare. La molecola dell'idrogeno è molto piccola e una parte di queste è possibile che attraversi le molecole di metallo del conteniore, specie se è in pressione. Per ovviare le molecole vengono imprigionate all'interno dei cristalli di un materiale (un qualche idruro ma non ricordo il nome). Affinchè il materiale possa rilasciare le molecole di idrogeno deve essere riscaldato e questo avviene con delle serpentine che vi convogliano il calore prodotto dalle F.C.

 

spero di essere stato chiarificatore...

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belli gli schemi, provengono dalla rivista del dott. Nativi, vero?

 

non sono completi ma rendono a sufficienza l'idea.

Si l'articolo è sulla rivista di agosto 2006 (come sempre ho citato la fonte in basso a dx).

 

Quale schema non è completo??

 

magico_8°/88

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Il calore è impiegato per liberare l'idrogeno. esso è infatti stivato nei cilindri inferiori che si vedono nelle foto in maniera molto particolare. La molecola dell'idrogeno è molto piccola e una parte di queste è possibile che attraversi le molecole di metallo del conteniore, specie se è in pressione. Per ovviare le molecole vengono imprigionate all'interno dei cristalli di un materiale (un qualche idruro ma non ricordo il nome). Affinchè il materiale possa rilasciare le molecole di idrogeno deve essere riscaldato e questo avviene con delle serpentine che vi convogliano il calore prodotto dalle F.C.

 

Per approfondire l'argomento, l'idrogeno reagisce con una serie di metalli (alluminio, boro, magnesio ecc.) e le loro combinazioni per formare idruri in condizioni normali. In qualche caso c'è addirittura una maggiore densità di idrogeno per volume di idruro rispetto all' idrogeno liquido. Per rilasciare l'idrogeno immagazzinato come idruro è necessario l'apporto di calore (la formazione dell'idruro è leggermente esotermica, quella di rilascio è quindi endotermica).

Sarei curioso di sapere come viene stoccato l'idruro metallico e se c'è il rischio di infragilimento dei contenitori, cosa che richiederebbe l'impiego di materiali particolari...

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Sarei curioso di sapere come viene stoccato l'idruro metallico e se c'è il rischio di infragilimento dei contenitori, cosa che richiederebbe l'impiego di materiali particolari...

 

Quell'idruro metallico viene stivato all'interno dei contenitori come se fossero tante "pastiglie", spero mi perdonerete se non entro nei dettagli ma non so fino a dove si spinga la riservatezza commerciale di queste informazioni...

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