Jak fungují ponorky

Ponoření a vynoření

Ponorka může plout na vodě, protože hmotnost vytlačené vody se rovná hmotnosti plavidla. Síla, kterou voda působí na plavidlo směrem vzhůru, se nazývá vztlaková síla. Klíčem k ovládání potápění a vynořování ponorky je řízení vztlakové síly.
Ponorky jsou vybaveny balastními nádržemi a výletovými nádržemi, které mohou být naplněny buď vodou, nebo vzduchem. Aby ponorka seděla na hladině, musí být balastní nádrže prázdné; pro klesání se vzduch v nádržích nahradí vodou. Hustota ponorky je pak větší než hustota vody a ponorka se ponoří. Na palubě je zásoba stlačeného vzduchu, který se používá jak k podpoře života, tak k plnění balastních nádrží.

Rychlosti klesání navíc napomáhá sada potápěčských letadel neboli „křídel“ na horní části ponorky. Úhel křídel je řízen, čímž je ovlivňován úhel klesání.

Pro udržení hladiny ponorky v jakékoli hloubce udržuje ponorka rovnováhu vzduchu a vody ve výletových nádržích tak, aby celková hustota odpovídala okolní vodě. Potápěcí roviny také pomáhají udržovat konstantní hloubku ponorky. Kormidlo na hřbetě plavidla pomáhá při jeho řízení.

Zásobování energií

Jaderné ponorky používají jaderné reaktory, parní turbíny a redukční převody k pohonu hlavní hřídele lodního šroubu. K provozu zařízení se používá také elektrická energie, ta se vyrábí z dieselových motorů a jaderných reaktorů. K výrobě elektrické energie mohou být použity také baterie, které mohou být dobíjeny buď pomocí dieselového motoru, nebo jaderného reaktoru.

Jaderné ponorky mají oproti dieselovým ponorkám výhodu, protože mohou zůstat ponořené i několik týdnů. Dieselové motory lze k dobíjení baterií používat pouze v době, kdy je ponorka na hladině, nebo alespoň pomocí šnorchlu. Jakmile jsou baterie nabité, může se ponorka spustit na hladinu pomocí elektrické energie. Protože jaderné palivo vydrží mnohem déle než palivo dieselové, mohou jaderné ponorky zůstat pod vodou nebo na moři po dlouhou dobu, aniž by musely vyplout do přístavu kvůli doplnění paliva.

Navigace

Ponorky se na hladině navigují pomocí globálního polohového systému, ten však při ponoření plavidla nefunguje. Pod vodou plavidla používají inerciální naváděcí systémy, které sledují pohyb lodi od pevného výchozího bodu pomocí gyroskopů. Tyto systémy jsou velmi složité a náročné na obsluhu a zároveň velmi přesné. Jsou přesné až 150 hodin v kuse.
K lokalizaci cílů používají ponorky pasivní sonar. Ten funguje tak, že vysílá zvukové vlny skrz vodu a nechá je odrazit od cíle a vrátit se zpět; na základě znalosti rychlosti zvuku ve vodě a doby, za kterou se zvuková vlna vrátí zpět, mohou ponorky vypočítat vzdálenost k cíli. Jedná se o stejnou techniku, jakou používají netopýři, delfíni a velryby. Tyto systémy mohou také pomoci překalibrovat inerciální naváděcí systémy.

Zásobování vzduchem

Kyslík je dodáván buď ze stlačených nádrží, nebo z kyslíkového generátoru, který funguje na principu elektrolýzy. Kyslík může být uvolňován buď v periodách během dne, nebo kdykoli počítač zjistí nízkou hladinu kyslíku. Ze vzduchu musí být odstraněn také oxid uhličitý. To lze provést chemicky pomocí sodného vápna ve „skruberech“. Oxid uhličitý se zachycuje a odstraňuje ze vzduchu chemickými reakcemi. Vlhkost se odstraňuje pomocí odvlhčovače, což zabraňuje hromadění kondenzátu uvnitř lodi.

Zásobování vodou

Většina ponorek může přijímat mořskou vodu a destilací ji přeměnit na sladkou. Destilační zařízení na ponorkách může vyrobit 10 000 až 40 000 galonů vody denně. Voda se používá hlavně pro chlazení zařízení a pro osobní potřebu posádek.

.