IL RADAR

Il termine "RADAR" fu coniato nel 1940 dalla marina militare degli Stati Uniti d'America come acronimo dell'inglese "radio detection and ranging" (traduzione letterale: "individuazione e misurazione di distanza via radio"). L'acronimo con il tempo è entrato a far parte non solo della lingua inglese ma anche delle lingue di molte altre nazioni, divenendo nome comune e perdendo la grafia maiuscola.

Nel Regno Unito inizialmente il radar fu chiamato "RDF", acronimo dell'inglese "range and direction finding" (traduzione letterale: "individuazione di distanza e direzione"). "RDF" fu scelto dal segretario del Tizard Committee, Albert Percival Rowe, in quanto già diffuso come acronimo dell'inglese "radio direction finder" (traduzione letterale: "individuatore radio di direzione"), espressione utilizzata nella lingua inglese per indicare il dispositivo in grado di determinare la direzione e il verso di propagazione delle onde radio. Tale scelta era finalizzata a mantenere segreto il nuovo dispositivo che oggi conosciamo come "radar".

Numerosi inventori, scienziati e ingegneri contribuirono allo sviluppo del radar. Il primo ad usare le onde radio per segnalare «la presenza di oggetti metallici distanti» fu Christian Hülsmeyer, il quale nel 1904 dimostrò che era possibile rilevare la presenza di una nave nella nebbia, ma non ancora la sua distanza.

Nell'agosto del 1917 Nikola Tesla fu il primo a stabilire i principi del funzionamento delle frequenze e del livello di potenza dei primi radar.

Nel 1922 Guglielmo Marconi avanzò l'idea di un radiotelemetro per localizzare a distanza mezzi mobili e nel 1933, in un incontro riservato, ne propose la realizzazione a un gruppo di militari italiani, tra i quali il col. Luigi Sacco; quest'ultimo, convinto della validità e dell'importanza dell'idea, la affidò all'ing. Ugo Tiberio, un giovane e brillante ufficiale, che negli anni seguenti portò avanti le ricerche e realizzò diversi prototipi, ma non ottenne le risorse e i fondi necessari per arrivare a un sistema radar operativo; i vertici della Marina non credettero fino in fondo al progetto di Tiberio e solo dopo la disfatta di capo Matapan (28-29 marzo 1941), dovuta anche all'uso del radar da parte degli inglesi, la ricerca sul radiotelemetro ebbe finalmente i fondi necessari per realizzare i primi radar italiani, denominati Gufo e Folaga.

Prima della seconda guerra mondiale, sviluppatori americani, tedeschi e francesi, e principalmente britannici, tentarono di sfruttare il radar come sistema di difesa contro gli attacchi aerei a sostituzione dei precedenti aerofoni. Nel 1936 l'ungherese Zoltán Bay fu il primo a produrre un modello funzionante nei laboratori di Tungsram.

La guerra portò ad un'accelerazione della ricerca al fine di trovare la migliore risoluzione e portabilità per le nuove esigenze difensive. Nel dopoguerra l'uso del radar si è ampiamente diffuso anche in ambito civile per il controllo del traffico aereo civile, il controllo meteorologico e il controllo delle velocità automobilistiche.

Dalla metà del secolo scorso il radar è stato sempre più spesso impiegato come strumento utile alla navigazione per sfruttare le sue insostituibili prestazioni. I radar sono stati installati a bordo delle navi con lo scopo di aumentare la sicurezza della navigazione.
Il radar può essere paragonato ad un occhio artificiale che esplora la zona circostante e riporta sullo schermo tutto ciò che rileva.

Il radar (RAdio Detection And Ranging = radio rilevazione e localizzazione) è un apparato radiotecnico che permette la rilevazione di bersagli in grado di riflettere le radioonde, e ne valuta distanza e rilevamento con continuità.
Questo ausilio può funzionare anche in condizioni di scarsa visibilità come nebbia o cattivo tempo.
Il radar trova maggiore impiego nelle seguenti situazioni:
- navigazione con scarsa visibilità e con pericolo di collisione
- navigazione sotto costa
- navigazione in zone ristrette
- navigazione in zone con molto traffico
L'impiego del radar ha aumentato la sicurezza della navigazione dando la possibilità di conoscere con continuità la propria posizione rispetto ai bersagli presenti nella zona

Il funzionamento del radar è semplice: un trasmettitore invia delle radioonde ad elevata potenza che, incontrando un ostacolo (denominato bersaglio), vengono riflesse verso la loro fonte; un ricevitore le converte e le invia come segnali ottici sullo schermo. I dati ottenuti vengono rappresentati su uno schermo, chiamato PPI (plain position indicator).
L'energia elettromagnetica irradiata è di tipo impulsivo ed è direzionale, la sua frequenza è compresa nelle bande UHF e SHF.
Dato che la velocità di propagazione delle onde radar nello spazio è nota, è possibile ottenere la distanza del bersaglio calcolando il tempo intercorso tra l'emissione e la ricezione del segnale (eco).
I radar impiegano le frequenze delle bande S (10 cm) e X (3 cm).
La potenza irradiata, chiamata potenza di picco, è compresa fra i 25 e i 50 kw, il tempo di irradiazione, detto impulso varia fra 0,01 e 2 microsecondi (corto e lungo); la cadenza (pulse repetition rate = PPR) varia fra 500 e 4000 impulsi ogni secondo.
Solitamente durante la navigazione viene utilizzato l'impulso lungo, mentre durante le manovre è preferibile utilizzare l'impulso corto per avere una visualizzazione migliore di ciò che circonda la nave.
L'irradiazione dell'energia elettromagnetica avviene attraverso l'antenna, altamente direttiva e rotante orizzontalmente a 360°. Il solido d'irradiazione (beam) è molto ridotto nel piano orizzontale (lobo orizzontale) circa 1-2 gradi, mentre il lobo verticale è di circa 20-25 gradi.
L'antenna è sfruttata sia per la trasmissione, sia per la ricezione degli echi. Il guadagno (gain) è la capacità dell'antenna di canalizzare l'energia nel solido di irradiazione, il guadagno viene espressi in decibel. I radar a banda S polarizzano l'energia verticalmente,mentre i radar in banda X hanno una polarizzazione vericale, orizzontale e circolare.
La propagazione dell'energia elettromagnetica impiegata subisce un'attenuazione: maggiore sono la frequenza e la rifrazione, maggiore sarà l'attenuazione.
Gli oggetti rilevati (targets) dal radar vengono rappresentati sul PPI.

Questo indicatore è detto anche planimetrico o topografico; questo offre una rappresentazione della zona circostante la nave in tutti i 360° d'orizzonte, su diverse scale.
Il PPI rappresenta la posizione dei bersagli, che vengono rappresentati come punti fluorescenti, tramite coordinate polari e ne indica la distanza. Sul monitor vengono rappresentati tutti gli echi di ritorno della zona, visualizzandone così una completa rappresentazione. In questo modo appare la conformazione della costa e la posizione dei vari target come immagini luminose, mentre il mare appare di colore scuro.

Una possibilità per valutare le distanze dei bersagli può essere lìutilizzo delle marche di distanza (range markers), cerchi concentrici fissi in corrispondenza di determinate distanze dalla nostra nave; oppure utilizzare una marca mobile che può essere sovrapposta al punto luminoso.
La rappresentazione sullo schermo può essere di due tipi: relativa (relative motion) e vera (true motion).
La rappresentazione relativa si ha quando la posizione della nostra nave è fissa. In questa rappresentazione la direzione degli oggetti è riferita alla nostra nave. La nostra posizione può essere centrata nel PPI oppure spostata rispetto al centro (off center); è inoltre possibile orientare la rappresentazione secondo le direzioni vere (north up) oppure orientare tutto secondo il nostro asse longitudinale poppa-prora (head up). Nei radar moderni è possibile impostare la rappresentazione "course up", una rappresentazione relativa con l'heading line rivolta sempre verso la parte superiore dello schermo.
La SOLAS ha stabilito che per avere a maggiore sicurezza durante la navigazione il radar deve essere impostato come "relative motion - north up".
La rappresentazione vera si ha quando la posizione della nostra nave si sposta secondo la "prora e velocità della nave", in questa rappresentazione la direzione degli oggetti è riferita al nord vero e si muovono secondo la loro vera direzione e velocità, mentre i bersagli fissi rimangono stazionari.
La trasformazione del moto relativo dei bersagli in movimento vero costituisce tutto quel complesso di operazioni chiamato plotting e che è fondato sulla composizione del movimento relativo col moto della nave avvistatrice.
Esistono due tipi di PPI: quelli con schermo a cristalli liquidi (LCD) e quelli classici a tubo catodico (CRT). I CRT assicurano una definizione migliore dei bordi e questo è utile soprattutto quando si naviga sotto costa oppure si deve manovrare in acque ristrette.

La portata teorica del radar è espressa dalla seguente equazione detta equazione del radar: in questa formula alcuni fattori variano a seconda del radar, altri variano a seconda all'ambiente ed al tipo di bersaglio.

La portata del radar, cioè la massima distanza alla quale un oggetto può essere rilevatto in condizioni di propagazione normali, dipende da tre fattori:
- la rifrazione
- l'altezza dell'antenna sul livello del mare
- l'altezza del bersaglio sul livello del mare

Il radar è uno strumento previsto come obbligatorio dall'IMO, ma come ogni strumento ha dei limiti a cui è soggetto:
- deformazione e discriminazione degli echi rappresentati sul PPI (dipesa dalla lunghezza dell'impulso e dalla larghezza del lobo orizzontale e questo vale anche per la rappresentazione costiera che è inoltre soggetta alla posizione della nave rispetto ad essa)
- portata limitata
- echi diversi a seconda dei bersagli colpiti (a causa della forma, dimensione e materiale di costruzione dell'oggetto)
- necessità di ottenere più informazioni planimetriche in base al tempo atte a valutare le situazioni (plotting)
Inoltre il radar non riesce a rilevare oggetti molto bassi al livello del mare quali scogli, secche, boe, relitti affioranti, spiaggia bassa, ecc... e questo implica di fare maggiore attenzione durante l'atterraggio e la navigazione costiera.

Non sempre la rappresentazione dei bersagli può essere nitida, alcui inconvenienti che portano ad una visualizzazione alterata sono:
- disturbi meteorologici (clutter)
- falsi echi causati da un eco di trascinamento
- falsi echi dovuti alla presenza di alte sovrastrutture della nave (eco riflesso = indirect echo)
- echi multipli dovuti ad una riflessione multipla del bersaglio (l'eco viene captato dall'antenna dopo che è partito l'impulso successivo)
- interferenze radar
- disturbi interni (spooking) causati dalla presenza di campi elettromagnetici
- settori ciechi e settori d'ombre

Gli errori a cui è soggetto il radar sono relativi alla distanza ed al rilevamento dei bersagli.
Errori di distanza:
- errore di indice (index error) a causa di un errato sincronismo fra l'invio degli impulsi e la loro ricezione
- errore di calibrazione e di linearità causati da un'eccessiva o troppo limitata capacità del bersaglio di far rimbalzare gli impulsi
Errori di rilevamento:
- errore causato dall'apertura del lobo orizzontale
- errore di parallasse causato dalla errata centratura della rappresentazione del bersaglio sul PPI
- errore di allineamento
- errori dovuti al rollio e beccheggio
Altri errori sono dovuti alla lunghezza dell'impulso impiegato e all'apertura angolare del lobo di emissione (relativa alle dimensioni dell'antenna).

La propagazione delle onde radar è soggetta alle anormalità dovute alle condizioni atmosferiche.
La portata del radar è condizionata dalla rifrazione e dal rapporto segnale-rumore, ed è possibile che vengano captati degli echi da distanze notevolmente più grandi di quelle normali, oppure che la ricezione venga limitata al di sotto delle distanze normali, questo è dovuto a cause di origine meteorologica (clutter).

La ricezione degli echi a valori al di sopra della norma (super rifrazione), è dovuta a:
- formazioni di canali atmosferici formatisi in vicinanza di grandi masse di terra che guidano le onde verso determinate direzioni in modo da consentire la rilevazione di bersagli molto lontani (surface radio duct)
- inversione termica
- hydrolapse (l'umidità diminuisce con la quota)
Le onde radar subiscono un'attenuazione (sub-rifrazione) a causa della presenza di masse di aria calda o venti freddi e ciò comporta:
- presenza di acqua nell'atmosfera
- eccessiva diminuzione della temperatura con la quota
- aumento dell'umidità con la quota
L'attenuazione prodotta dalla pioggia è dovuta ad azioni di assorbimento e dispersione esercitate dalle gocce.
Le onde radar fra i 10 ed i 3 cm vengono influenzate solo in caso di precipitazioni molto forti.
Le gocce di pioggia producono una riflessione che viene visualizzata sul PPI come una luminosità diffusa. La luminosità è tanto più forte quanto più è intensa la precipitazione e questo può mascherare la presenza di macchie luminose degli altri bersagli.

In situazioni di precipitazioni e di moto ondoso, l'energia elettromagnetica inviata dal radar subisce attenuazioni, producendo echi diffusi. Questo fenomeno viene chiamato clutter ed è di due tipi:
- clutter sea (disturbo mare), sul PPI viene raffigurato un insieme di echi limitati alla zona circostante la nave tanto più intensi quanto maggiore è la forza del mare
- clutter rain (distubo pioggia) sul PPI vengono raffigurati moltissimi piccoli echi, tanti da formare una macchia; questo disturbo è tanto più intenso quanto più è forte il fenomeno.
Il problema dei clutters è che possono nascondere echi di oggetti quali boe e imbarcazioni, così tutti i radar sono stati dotati di particolari circuiti che permettono di ridurre il disturbo in modo da evidenziare gli echi dei barsagli. Questi due circuiti sono:
- l'STC (Sensitivity time control) o anticlutter-sea
- l'FTC (fast time constant) o DTC (Diffential time constant) o anticlutter-rain
Un fattore che influisce sulla presenza di clutter è la polarizzazione dell'energia: la polarizzazione che provoca meno clutter è quella circolare, seguita poi da quella orizzontale. I radar in banda S vengono realizzati con polarizzazione verticale, mentre i radar in banda X vengono realizzati con polarizzazione orizzontale o circolare.

Durante la navigazione con il radar vengono solitamente utilizzati questi accorgimenti:
- tenere un radar sempre in funzione e lasciarne un secondo radar in "stand-by"
- in navigazione d'altura usare una scala non inferiore a 12 miglia
- fare il plotting ogni qual volta si identificano nuovi echi
- durante la navigazione costiera usare il radar in banda X, impulso corto
- durante la navigazione in acque ristrette usare il radar in banda X, impulso corto
- in caso di "clutter" usare il radar in banda S e non eccedere nell'uso dei circuiti anticlutter (FTC e STC)
- in caso di echi falsi, ridurli agendo sui circuiti anticlutter
- in caso di una eco di seconda traccia, controllare passando su scale più grandi
- controllare spesso la scala con cui si opera con l'indicatore radar
- ricordarsi che il radar è più preciso nei rilevamenti che nelle distanze
- Utilizzare due radar nella navigazione attraverso punti pericolosi, separazione traffico, stretti, durante la manovra, nell'atterraggio, alla partenza impostandoli su scale diverse e tenendo a mente che lavorano su bande diverse
- sfruttare al meglio gli indicatori ARPA

Il radar viene comunemente impiegato per la condotta della nave nei seguenti modi:
- atterraggio
- navigazione costiera
- navigazione in acque ristrette
- anticollisione

L'atterraggio si articola in tre fasi:
- Ricerca degli elementi della costa: tipo di costa, punti cospicui, presenza di riponditori radar. Può essere effettuata in anticipo consultando le carte nautiche, portolani e radioservizi alla navigazione. Tuttavia questi punti cospicui possono non essere particolarmente visibili al radar, per questo è utile avere una certa conoscenza della zona.
- identificazione della costa: tenere presente che la forma della costa risulta alquanto approssimata e variabile; le distanze di avvistamento radar dei vari punti della costa possono essere previste consultanto la tavola 9 delle Tavole Nautiche
- misurazione degli elementi (Ril e distanza) e trasferire i dati ottenuti sulla carta nautica

La navigazione costiera si effettua quando si è in vicinanza della costa ed è possibile fare un punto nave attendibile sfruttando i vari punti cospiqui (mede, campanili,...). Come già accennato bisogna considerare che la rappresentazione radar della costa è alquanto variabile.
Una volta che la linea di costa è stata riconosciuta è possibile adottare una distanza radar come linea di sicurezza.

Per navigare con maggiore sicurezza in acque ristrette bisogna seguire alcuni accorgimenti:
- impiegare il radar in banda X (3 cm) per avere una maggiore definizione
- individuare i punti cospiqui (boe, mede,...)
In caso di corrente impostare la funzione di compenso (auto-drift) e tenere conto che in caso di marea la linea di costa potrebbe subire una variazione.

La funzione principale del radar è quella di essere impiegato come strumento anti-collisione.
Una cosa fondamentale per il corretto impiego anti-collisione è la scelta giusta della scala utilizzata: una scala troppo bassa non consente un tempo di reazione sufficiente, mentre una scala troppo alta impedisce la visione dei piccoli oggetti.
Appena appare una eco sullo schermo bisogna misurarne il rilevamento e la distanza a brevi intervalli di tempo costanti. Il rischio di collisione si presenta se al diminuire della distanza il rilevamento rimane invariato.
In tutti i casi nei quali si presenta il pericolo di collisione entrano in vigore le note norme regolamentari (norme per evitare gli abbordi in mare) per stabilire quale delle due navi deve manovrare.

Le principali cause di collisione, sono causate da:
- velocità eccessiva
- navigazione sul lato errato
- non osservanza delle norme per evitare gli abbordi in mare
- cause determinate da correnti, venti, moto ondoso
- alterazione di rotta da parte di nave che sta per essere raggiunta

Il radar permette l'individuazione immediata della distanza e del rilevamento di un bersaglio, ma non indica immediatamente la sua rotta e velocità.
Per questo motivo l'osservatore radar deve effettuare un'elaborazione dei dati e dovrebbe essere iniziata alla massima distanza al fine di consentire l'acquisizione di informazioni sicure e di permettere così un'eventuale manovra anti-collisione senza rischi.
La pericolosità di un bersaglio (intesa come possibilità di collisione) viene valutata attraverso:
- il CPA (closest point of approach): la minima distanza a cui si passa dall'ostacolo (viene decisa dal Comandante)
- il TCPA (time of CPA): tempo che intercorre fra la valutazione ed il verificarsi del CPA
- la direzione in cui si verifica il CPA (rilevamento polare)
Questa valutazione viene calcolata effettuando il plotting.
Per risolvere graficamente questi problemi il PPI deve essere munito di reflection plotter.
Ormai esiste un particolare strumento che permette di plottare automaticamente i diversi bersagli rilevati sul PPI: si tratta dell'ARPA (Automatic Radar Plotting Aid).

L'ARPA è un indicatore che elabora le informazioni captate dal radar ed ha la possibilità di:
- può essere impostato con ogni tipo di rappresentazione
- plottare fino a 20 bersagli
- mostrare i percorsi veri (true vecor) o relativi (relative vector) dei bersagli acquisiti
- fornire CPA, TCPA, rotta (vera e relativa), velocità, distanza, rilevamento di ogni bersaglio
- allertare la pericolosità dei bersagli plottati e la perdita di acquisizione
- mostrare le situazioni che si potranno verifcare in base ad una variazione del moto della nave propria
- mostrare le posizioni passate dei target
- stabilizzare la rappresentazione rispetto al fondo
- tracciare elettronicamente, linee ausiliarie di navigazione
L'Ufficiale di guardia deve fornire all'ARPA:
- CPA e TCPA
- lunghezza dei vettori rappresentati.
L'uso del radar è limitato al personale certificato attraverso appositi corsi.

Con il plotting si indicano tutte le operazioni effettuate per misurare (tracciare) il rilevamento e la distanza di un bersaglio e devono essere marcate sull'indicatore radar.
Il riporto delle posizioni permette di determinare gli elementi del moto del bersaglio e le sue variazioni.
Una battuta radar fornisce solamente rilevamento e distanza del bersaglio, per ottenere un'informazione più completa sul moto dell'oggetto rilevato sono necessarie almeno tre battute. Queste battute devono essere eseguite con intervalli di tempo costanti, per avere punti equidistanti, solitamente di 3 o 6 minuti perché sono facilmente divisibili come frazioni di ora: 3 minuti corrispondono ad 1/20 di ora, 6 minuti ad 1/10 di ora.

I risponditori radar sono strumentazioni che migliorano la capacità degli oggetti di restituire una eco quando vengono investiti da un impulso radar e si dividono in due categorie:
- passivi: non aggiungono energia a quella dalla quale sono stati investiti
- attivi: restituiscono energia propria quando investiti da un impulso radar
La loro posizione e le loro caratteristiche di funzionamento sono riportate sulle carte nautiche e nei radioservizi per la navigazione.
Essi sono: riflettori ad angolo, racons e ramark.

I riflettori ad angolo sono risponditori passivi atti a canalizzare l'eco di ritorno. Sono costituiti da superfici metalliche perpendicolari tra loro ed hanno la forma di tetraedri o cluster. Solitamente vengono installati su boe, mede, piccole imbarcazioni e su tutti i punti bassi e poco riflettenti.
Questi riflettori, aumentano in maniera considerevole l'intensità degli echi e la distanza dalla quale questi possono essere ricevuti.

I Racons (radar beacon) sono risponditori attivi, chiamati anche radar indicatori o radar secondari e sono posizionati su apposite strutture.
Il racon non è altro che un trasponder che emette un segnale quando investito da un impulso radar; questo segnale è codificato così da poter individuare il racon stesso individuandone Ril e distanza.
Sullo schermo PPI appare in prossimità di un racon una eco seguita dalla codifica dello stesso. Questa eco si presenta come archi concentrici aventi lo stesso azimuth e riuniti in gruppi di due o tre, oppure come una linea continua o tratteggiata.

I ramark(o ray marker) sono risponditori attivi. Una volta investiti dall'onda radar inviano una eco che sul PPI appare come una traccia radiale che ne indica il Ril. I racon e i ramark sono riportati nelle liste dei radio segnali. Oggigiorno i ramark sono stati quasi tutti sostituiti con i racons.

I riflettori radar intensificano gli echi di punti particolari della costa, di mede o boe aumentando così la distanza di rivelazione. Essi non sono altro che lamine metalliche opportunamente angolate e raggruppate.

Il radar è ormai da tempo, impiegato in installazioni fisse terrestri allo scopo di sorvegliare la navigazione marittima in aree particolari di traffico o in zone portuali. Questi sono i VTS - Vessel Traffic Systems cioè centri operativi costieri, costituiti in genere da più radar nautici, gestiti da autorità nazionali o portuali.
Questi svolgono anche servizi di informazione sul traffico, sul meteo, sullo stato dei mezzi di segnalamento ed offrono assistenza alla navigazione.
Attualmente i VTS operano in quasi tutte le zone dove sono istituiti i sistemi di istradamento del traffico, nelle aree di avvicinamento ed ingresso ai grandi sistemi portuali e negli stretti.

IL SOMMERGIBILE

Nel gergo tecnico i termini sottomarino e sommergibile individuano due differenti tipologie di unità.
Tecnicamente il termine sommergibile si riferisce alle unità che hanno prestazioni in immersione (in particolare velocità e manovrabilità) inferiori rispetto a quelle in emersione: concepiti prevalentemente per l'impiego in superficie, mantengono la possibilità di immergersi all'occorrenza, per periodi di tempo limitati.
Invece, il termine sottomarino si riferisce alle unità progettate per navigare e combattere prevalentemente in immersione.
In termini ingegneristici, la differenza è nella diversa forma dello scafo, più “navale” per il primo e più affusolata e cilindrica (a "sigaro") per il secondo e, soprattutto, nella diversa percentuale di riserva di spinta, relativamente alta per un sommergibile (intorno al 30-35%), piuttosto esigua per un sottomarino (circa il 10-15%).

Alla categoria dei sommergibili appartengono quasi tutte le unità progettate fino alla fine della seconda guerra mondiale, quasi sempre dotate di armamento cannoniero sul ponte per poter ingaggiare a cannonate le unità mercantili disarmate o leggermente armate, risparmiando così i preziosi siluri. Se pure sia difficile stabilire quale sia stato il progetto che permise il salto di qualità dal sommergibile al sottomarino, si ritiene che lo spartiacque tra sommergibili e sottomarini sia rappresentato dagli U-Boot Tipo XXI del 1944-45 (ma già la Classe R britannica della prima guerra mondiale presentava una velocità in immersione superiore a quella in superficie). Tuttavia spesso i termini sommergibile e sottomarini sono usati genericamente, come sinonimi.

Una leggenda racconta che intorno al 333 a.C. Alessandro Magno volle farsi calare nelle acque del mar Egeo, racchiuso in uno speciale barile di vetro per poter osservare la vita sottomarina.
A ricordo di questa improbabile impresa furono eseguite numerose incisioni.

Il primo battello subacqueo funzionante fu costruito nel 1624 in Inghilterra su progetto di un inventore olandese di nome Cornelius van Drebbel .
Era un'imbarcazione di legno chiusa che poteva scendere sotto la superficie e riaffiorare a piacere, in quanto usava una paratia di cuoio che poteva espandersi, essere pressata e fatta tornare nella posizione originale, espellendo l'acqua di zavorra. La propulsione era fornita da remi ed un tubo di sfiato portava alla superficie. Il re Giacomo I d'Inghilterra presenziò personalmente ad una immersione nel Tamigi, quando van Drebbel navigò con successo da Westminster a Greenwich.

Durante il XVII ed il XVIII secolo furono fatti molti tentativi per progettare battelli subacquei più efficienti.

Nel 1775 David Bushnell , un americano che ricercava nuovi metodi per attaccare le navi inglesi durante la Guerra d'indipendenza americana, costruì il Turtle.

Era un battello a forma di uovo manovrato da un solo uomo; la propulsione era data da un'elica azionata a mano. Il Turtle era provvisto di una cassa di zavorra che veniva riempita d'acqua per l'immersione e veniva svuotata con una pompa a mano per l'emersione. L'immersione non poteva durare più di mezz'ora perché mancava un mezzo di rifornimento di ossigeno. Il Turtle trasportava una carica di oltre 60 Kg di polvere da sparo, dotata di un meccanismo a tempo. Nel 1776 effettuò un attacco subacqueo alla nave inglese Eagle ancorata nel porto di New York, attacco che però fallì.

Nel 1801 un altro americano, Robert Fulton, costruì in Francia un sommergibile lungo più di 6 metri, con scafo di legno ricoperto di rame, il Nautilus.

Il Nautilus presenta due novità: timoni per il controllo verticale e orizzontale ed aria compressa per il rifornimento di ossigeno. La propulsione in superficie è data da vele sostenute da un albero pieghevole, mentre in immersione è spinto da un'elica a quattro pale azionata manualmente.

Nonostante il collaudo avesse avuto successo, Napoleone si rifiutò di finanziarlo.

Sul sommergibile, considerato non più semplice mezzo navale ma anche unità bellica, si svolsero studi e ricerche che portarono, nel 1863 in Francia, al battello di L. Bourgois e C. Brun: il Plongeur . La propulsione era ad elica mossa da motrice ad aria compressa. Le prove, però, non ebbero un esito felice e il progetto non ebbe seguito.

Durante la Guerra Civile americana furono impiegati dei mezzi subacquei azionati a vapore, i Davids, chiamati così per le loro piccole dimensioni, richiamandosi a Davide contro Golia. Fu costruito anche un mezzo di maggiori dimensioni, il sommergibile Hunley, che aveva un equipaggio di otto uomini.

Nel 1864 l'Hunley riuscì ad affondare la nave Housatonic al largo di Charleston , ma si inabissò a sua volta. Il relitto è stato ritrovato nel 1995 e recuperato nel 2000.

Nel 1861 , l'inventore francese Brutus De Villeroi convinse la Marina Americana a costruire un sommergibile lungo 14 metri, dotato di un sistema di purificazione dell'aria, che fu chiamato Alligator.
Il suo impiego tuttavia si rivelò fallimentare perché il sommergibile era pericoloso e poco maneggevole.

L'Alligator fu comunque il primo mezzo subacqueo della Marina Americana.

Nel 1870 la Marina degli Stati Uniti acquistò dal suo inventore Oliver Halstead la “balena intelligente” , un sommergibile a propulsione manuale, dotato di aria compressa per svuotare le casse zavorra e di un'apparecchiatura di purificazione dell'aria.

La “balena intelligente” non entrò mai in servizio, tuttavia si ritiene sia stata d'ispirazione per John Holland per sviluppare il suo primo sommergibile.

I maggiori progressi nell'evoluzione di sommergibili si devono infatti ad un irlandese emigrato negli Stati Uniti, John P.Holland . Egli cominciò a costruire sommergibili con propulsione a vapore nel 1875 .

Nel 1900 la Marina gli commissionò, per 160.000 $, il sommergibile Holland
(SS-1) .

Era lungo oltre 16 metri e dotato di due motori: uno a vapore per la navigazione in superficie ed uno elettrico per la navigazione in immersione. L'equipaggio era formato da sei uomini.

In quegli anni un grosso contributo fu apportato anche da Simon Lake, che costruì sommergibili dotati di innovazioni tecniche: torretta di comando, sala di controllo e un rudimentale periscopio ruotabile .

Nel 1901 su un progetto di J.P. Holland fu costruito il primo sommergibile della British Royal Navy: fu chiamato Holland I ed era simile all'americano SS-1.

Lo sviluppo dei sommergibili nel corso dell'ultimo decennio aveva spinto molte marine militari a dotarsene, tanto che nella prima guerra mondiale ebbe un impiego fondamentale. I sommergibili ebbero un ruolo importante nel tentativo da parte della Germania, e in modo più limitato anche dell'Austria, di porre rimedio al blocco navale alleato imposto dalla supremazia navale di Gran Bretagna e Stati Uniti, e in definitiva furono una causa determinante per l'ingresso degli Stati Uniti nella guerra. I successivi vent'anni furono fondamentali per lo sviluppo del sommergibile come arma bellica. L'esperienza accumulata nel corso del prima guerra mondiale aveva spinto molti progettisti a provare nuove soluzione tecniche. Nonostante il fervore con il quale si lavorava alla ricerca di nuove soluzioni, allo scoppiare della Seconda guerra mondiale la maggiore parte delle unità era rimasta sostanzialmente uguale a quelle che operarono alla fine della grande guerra. Come già nella prima guerra mondiale il compito dei sommergibili tedeschi fu quello di contrastare il traffico di merci nell'Atlantico, ma rispetto alla prima guerra mondiale le aree nelle quali operarono si estesero notevolmente e la sorveglianza marittima da parte degli alleati era decisamente migliorata. Con l'evolversi del conflitto, la marina tedesca comprese molto presto che i sottomarini che navigavano in emersione erano bersagli facili nei confronti degli aerei da ricognizione e delle navi di pattuglia dotate di radar. Moltissimi furono quindi gli sforzi che la Kriegsmarine fece per migliorare le proprie unità. A partire dal 1942 in poi si iniziò a ridurre gradualmente l'armamento antinave in coperta. Con la diffusione del radar, l'aumento del pattugliamento aereo e il rafforzamento della scorta ai convogli da parte degli Alleati, le occasioni di impegnare bersagli in superficie col cannone si erano rarefatte fino a scomparire. I Tedeschi scelsero pertanto di sbarcare gli ormai (per loro) inutili pezzi di coperta, utilizzando il peso così risparmiato per imbarcare un maggior numero di armi antiaeree, nuovi apparati elettronici e lo "Schnorkel", un dispositivo che consentiva di utilizzare in immersione i motori diesel restando a quota periscopica. I nuovi criteri d'impiego, sviluppati con l'esperienza di guerra, prevedevano che il sommergibile dovesse ormai operare quasi totalmente in immersione: l'incremento delle prestazioni e della permanenza in immersione, anche grazie all'adozione dello "Schnorkel", unitamente alla soppressione dell'armamento di superficie di vecchia concezione portarono alla progettazione dei rivoluzionari (per l'epoca) U-Boot Tipo XXIII (costieri) e, soprattutto, U-Boot Tipo XXI "Elektroboote" oceanici, capaci di sviluppare una velocità di oltre 17 nodi in immersione e completamente sprovvisti di cannone, dotati solamente di 6 tubi lanciasiluri prodieri con 20 armi e di 4 mitragliere antiaeree da 20 mm installate in torretta. Il progresso tecnologico era ormai giunto ad un punto che le capacità in immersione di questi mezzi erano ampiamente superiori di quelle in emersione. Si era quindi compiuto il passo dal sommergibile al sottomarino. Tale rivoluzione fu così stravolgente che unità costruite pochi anni prima risultarono nel giro di qualche anno ormai completamente obsolete: per molti aspetti era quindi iniziata una nuova era.

Il primo sottomarino italiano può essere considerato il Delfino che, impostato nell'arsenale di La Spezia nel 1890, fu completato solamente nel 1896 per tutta una serie di modifiche che furono apportate al progetto originale nel corso della costruzione. Lungo 23,3 metri il Delfino dislocava in emersione 98 tonnellate. La propulsione era fornita da un motore elettrico della potenza di 65 cavalli.

Tra il 1902 e il 1904 fu sottoposto a radicali lavori di rimodernamento che comportarono anche l'imbarco di un motore a benzina per la navigazione in superficie e di un tubo lanciasiluri a poppa. Il Delfino fu sostanzialmente un'unità sperimentale, anche se effettuò 44 missioni d'agguato nel corso del primo conflitto mondiale a difesa del litorale veneto, e fu tra i primi sommergibili a imbarcare una bussola giroscopica e il periscopio.

La Marina italiana decise nel 1903 di dotarsi di questi mezzi e affidò l'incarico all'Arsenale di Venezia di progettare la prima serie di queste unità. Nacquero così i primi sommergibili italiani, la classe "Glauco" su cinque unità ("Glauco", "Squalo", "Narvalo", "Otaria", "Tricheco").

Si trattava di unità di 200 tonnellate di dislocamento, lunghe 36 metri e larghe 4 con armamento costituito da due siluri da 450 mm. I motori erano a scoppio e tale caratteristica fu il motivo per cui questi sommergibili furono soprannominati "benzinari". Il progettista, maggiore del genio navale Laurenti, si attenne al concetto, allora condiviso da molte Marine, di dare allo scafo forme avviate adatte alla navigazione in superficie. Conseguentemente le sezioni trasversali risultarono molto diverse fra di loro e la resistenza strutturale ebbe limitazioni dovute alla forma dello scafo che risultò inadatta a sostenere forti pressioni. Le cinque unità della classe, pur mantenendo inalterate le dimensioni presentarono modeste differenze di dislocamento dovute a migliorie introdotte durante l'allestimento sulle successive unità della classe ed alla definitiva abolizione di un tubo lanciasiluri, adottata a partire dalla seconda unità della serie. Anche le sagome risultarono diverse fra loro per la differente posizione della torretta che, molto prodiera sul "Glauco" assunse, via via sulle ultime unità una posizione centrale.

Anche questi battelli debbono essere considerati sperimentali poiché servirono di base per lo sviluppo dell'arma subacquea italiana. Infatti, oltre alle deficienze insite in ogni prototipo ed a quelle dovute all'insufficiente esperienza della Marina nel campo delle costruzioni di naviglio subacqueo, queste unità lamentarono anche continue noie ai motori. Il loro impiego fu poi limitato dalla presenza a bordo d'elevati quantitativi di benzina, utilizzata come combustibile. I sommergibili furono varati in tempi diversi: il "Glauco" nel 1905, lo "Squalo" ed il "Narvalo" nel 1906, l'"Otaria" nel 1908, il "Tricheco" nel 1909. Entrati in servizio e dopo l'addestramento iniziale, questi battelli operarono, con base a Venezia, prevalentemente lungo il litorale Adriatico.

Allo scoppio del conflitto formarono assieme con "Delfino" e "Foca", la quarta squadriglia, e furono suddivisi fra Venezia  e Brindisi  ed impiegati per la difesa ravvicinata. Nel 1916 il "Glauco" e l'"Otaria" costituirono un gruppo autonomo di base Taranto, mentre le rimanenti unità furono riunite a Venezia. Nessun sommergibile di questa classe prese parte ad azioni belliche degne di menzione. Il "Glauco" fu radiato nel 1916, tutti gli altri nel 1918.

L'arma principale di cui sono dotati i sommergibili è il siluro. La potenza di fuoco è data dal numero di tubi lanciasiluri approntati, nonché dalla quantità di siluri di riserva imbarcati, dalla potenza dell'esplosivo contenuto nelle "testa di guerra", nonché dalla raffinatezza tecnologica della centralina di lancio e di ciascuna arma (acciarino a percussione/magnetico, propulsione ad aria compressa/elettrica, complessità del sistema di guida giroscopica, sistema di ricerca acustica, griglia di ricerca prefissata, ecc.). I tubi possono essere prodieri o poppieri, ma non tutti i modelli di sommergibile dispongono di tubi poppieri. Alcuni sommergibili degli anni '30 (in special modo francesi) avevano dei complessi lanciasiluri brandeggiabili a centro nave, situati tra lo scafo resistente e il ponte. Nella maggior parte dei modelli, fino al termine della Seconda Guerra Mondiale, sono presenti un cannone antinave (talvolta due) e una o più mitragliere antiaerei, sistemate sulla torretta, che devono essere bloccate e protette prima dell'immersione e riallestite prima di poter essere utilizzate, rendendone così l'uso non immediato.