Propulsione

La propulsione è l'azione mediante la quale un corpo qualsiasi, e in particolare un veicolo, viene posto e mantenuto in movimento.^[1] La propulsione sfrutta il fenomeno fisico della reazione di inerzia del corpo stesso^[2], che può essere indiretta, cioè dovuta alla variazione della quantità di moto del fluido in cui è immerso il corpo (come per la propulsione ad elica), o diretta, quando la reazione è originata dall'espulsione da parte del veicolo di un fluido (solitamente prodotto della combustione di un propellente come nel caso della propulsione a getto).

Propulsione veicolare

La propulsione veicolare si riferisce alla spinta trasmessa ad un veicolo, sufficiente per provocarne e mantenerne il movimento.^[3] Può essere divisa in categorie in base al campo di impiego: terrestre, marina, aerea e spaziale.^[4]

Propulsione terrestre

Inizialmente l'energia utilizzata per il movimento di mezzi e/o persone sulla terraferma è stata di tipo animale. Oggi, ai veicoli trainati da animali sono stati sostituiti i veicoli a motore che permettono di raggiungere maggiori velocità. L'utilizzo di energia muscolare propulsiva è stato reintrodotto in mezzi di locomozione a pedale, il più diffuso dei quali è la bicicletta.

Propulsione marina

Con il termine propulsione marina ci si riferisce a quei sistemi propulsivi che permettono il moto di mezzi sull'acqua o attraverso di essa. Oggi, l'elemento chiave della propulsione marina è l'elica navale, che consente di trasformare l'energia fornita dal motore in una spinta idrodinamica. A seconda delle condizioni di lavoro si possono distinguere: elica sub-cavitante, elica super-cavitante^[5] o semisommersa, turbina a elica. Due le turbine ad elica note:

Turboprop, derivata da una turbina Kaplan, ma funzionante all'inverso. Ha rendimenti elevati e tali da imprimere al mezzo fino al 20% in più di velocità a parità di potenza installata.
Idrogetto o waterjet.

Sono oggetto di studio una trasposizione del motore a turbina in ambiente marino, ed i motori magneto-idrodinamici, motori sprovvisti di parti in movimenti che utilizzano campi magnetici ed elettrici^[6].

Prima che fossero disponibili le energie fornite dai moderni motori, la propulsione veniva sostenuta o da lavoro muscolare, canoe a remi, oppure da energia eolica, barche a vela. Oggi queste forme propulsive sono utilizzate per lo più in ambiente sportivo.

Propulsione aerea

Con il termine propulsione aerea ci si riferisce a quei sistemi che consentono il moto di mezzi nell'aria. I tipi più comuni sono: i propulsori ad elica, mossi da motori a combustione interna o a turbina (nel secondo caso vengono detti turboeliche), i turbogetto, le turboventole e la propulsione a razzo. Meno diffusi sono gli statoreattori ed i pulsoreattori.

Propulsione spaziale

Il sistema propulsivo tradizionalmente utilizzato per il trasporto nello spazio è costituito da un insieme di razzi chimici, che permettono la manovrabilità e l'accelerazione del veicolo. Nelle missioni interplanetarie l'effetto fionda è stato utilizzato come elemento propulsivo ausiliario.

Sin dagli anni sessanta sono stati proposti sistemi alternativi, i più promettenti dei quali si sono rivelati i motori elettro-magnetici tra i quali i propulsori ionici, testati con successo nel 1998 dalla sonda americana Deep Space 1, nel lungo viaggio che tra il 2003 ed il 2004 ha portato la sonda europea SMART-1 sulla Luna e dalla sonda giapponese Hayabusa, ed i propulsori al plasma.

Gli studi condotti in Giappone per la realizzazione di vele solari hanno condotto alla realizzazione di un primo prototipo: IKAROS. Si ritiene che anche le ricerche condotte in Europa, Stati Uniti e Russia condurranno prossimamente alla realizzazione di altri prototipi.

Motori nucleari sono stati utilizzati dalle sonde NASA dirette verso i pianeti esterni. In questi casi l'energia nucleare prodotta è stata trasformata in energia termica, a sua volta utilizzata per produrre energia elettrica utilizzabile dalle tecnologie di propulsione. Tecnicamente, quindi, la fonte di energia è nucleare, non il sistema propulsivo. Sistemi propulsivi nucleari sono oggetto di studio, ma la loro realizzazione è ancora lontana.

Tecniche più fantasiose sono state proposte nella fantascienza, la più famosa delle quali sono i motori ad antimateria dell'astronave Enterprise di Star Trek.

Propulsione nucleare

Un ultimo tipo di propulsione è quella nucleare che sfrutta cioè l'energia ricavata da reazioni nucleari, tipicamente impiegata su navi e sottomarini.

Propulsione muscolare

Alcuni veicoli come la bicicletta, il monociclo, il carro e la carriola utilizzano come forza propulsiva quella sprigionata dai muscoli umani e di animali per la trazione meccanica dello stesso. La stessa forza muscolare è ciò che consente agli esseri viventi di muoversi.^[7]

Note

^ Beginner's Guide to Propulsion, su grc.nasa.gov. URL consultato il 7 maggio 2019.
^ Propulsione Inerziale – Rodolfo Maschio, su rodolfomaschio.it, 13 giugno 2019. URL consultato il 2 maggio 2024.
^ Propulsione Elettrica nei Veicoli: Funzionamento, Vantaggi e Conversione, su Lanzoni Carburatori. URL consultato il 2 maggio 2024.
^ Propulsione, in Dizionario delle scienze fisiche, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 1996.
^ Supercavitazione, su altomareblu.com.
^ La propulsione magnetoidrodinamica, su marinecue.it.
^ La forza muscolare, su Project Invictus. URL consultato il 5 maggio 2024.

Bibliografia

(EN) Nancy Hall (a cura di), Beginner's Guide to Propulsion, su grc.nasa.gov, NASA. URL consultato il 5 giugno 2024.
(EN) Andrew A. Biewener, Animal Locomotion, OPU Oxford, 2003, ISBN 9780198500223. URL consultato il 5 maggio 2024. Ospitato su Google Libri.