Una tecnologia stealth per rendere i sottomarini super silenziosi e dimezzare il raggio di rilevamento dei loro motori. In Cina un gruppo di scienziati sta cercando di ottimizzare un metodo che potrebbe smorzare le vibrazioni e migliorare la furtività dei mezzi impiegati in eventuali operazioni segrete. Zhang Zhiyi e il suo team di ricercatori, del Laboratorio statale di sistemi meccanici e vibrazioni dell'Università Jiao Tong di Shanghai, ritengono che la loro innovazione sarebbe in grado, teoricamente, di ridurre di oltre la metà il raggio di rilevamento dei sistemi sonar ostili. Il loro studio, sottoposto a revisione paritaria e pubblicato sulla rivista cinese Noise and Vibration Control, si basa sulla sostituzione dei tradizionali supporti rigidi del motore dei sottomarini con un sistema ibrido di isolamento dalle vibrazioni attivo-passivo, che ridurrebbe fino a 26 decibel (dB) il rumore del motore trasmesso attraverso gli scafi.
La rivoluzione dei sottomarini?
Il sistema, ha spiegato il South China Morning Post, combina un anello "sandwich" in acciaio-gomma-acciaio per dissipare le vibrazioni e uno strato attivo con 12 attuatori piezoelettrici disposti radialmente attorno al motore per ridurre ulteriormente il rumore. Questi attuatori elettrici sono in grado di neutralizzare i movimenti del motore a livello micron con elevate forze di controllo attraverso meccanismi a leva di precisione. "La ricerca indica che una riduzione di soli 10 dB del rumore prodotto da un veicolo subacqueo può ridurne il raggio di rilevamento del 32 per cento", si legge nello studio.
"Durante la navigazione a bassa velocità, il rumore meccanico generato dal funzionamento delle apparecchiature di potenza costituisce la principale fonte di rumore per i veicoli sottomarini, fungendo da firma acustica chiave per il rilevamento, in genere manifestata come una serie di componenti tonali a bassa frequenza", hanno affermato i ricercatori.
Da questo punto di vista l'implementazione di misure di smorzamento delle vibrazioni per ridurre la trasmissione di energia dai motori attraverso le strutture di supporto appare fondamentale per migliorare le prestazioni acustiche stealth dei veicoli sottomarini. Zhang e il suo team hanno dunque condotto test di laboratorio su un prototipo in scala ridotta che ha mostrato prestazioni senza precedenti, con una riduzione di 24 dB (12 dB passivi più 12 dB attivi) a 100 Hz e di 26 dB a 400 Hz.
Obiettivo: silenzio
Secondo lo studio, la larghezza di banda effettiva si estendeva da 10 a 500 Hz, coprendo la maggior parte delle armoniche tipiche dei motori, mentre la cancellazione del rumore in tempo reale era possibile grazie al tempo di risposta estremamente breve del sistema. I ricercatori hanno affermato che l'algoritmo adattivo intelligente FX-LMS del sistema ha utilizzato una matrice di controllo multidimensionale per coordinare tutti i 12 attuatori, evitando cicli di feedback destabilizzanti (una sfida importante nelle applicazioni reali).
I risultati di laboratorio sono sorprendenti ma permangono degli ostacoli. La rigidità della gomma, intanto, varia al variare di temperatura e pressione, e non è dato sapere quanto dureranno i materiali piezoelettrici in operazioni a lungo termine. Non è poi chiaro quale tipo di riduzione del rumore del motore venga utilizzato nei sottomarini cinesi.
E ancora: i ricercatori non hanno specificato quale miglioramento complessivo del profilo del rumore del sottomarino verrebbe ottenuto dalla nuova tecnologia. C'è ancora, insomma, tanto da fare. Ma l'intuizione appare più che interessante.