Sådan fungerer ubåde

Dykning og opdykning

En ubåd kan flyde på vandet, fordi vægten af det vand, der fortrænges, er lig med fartøjets vægt. Den opadgående kraft, som vandet har på fartøjet, er kendt som de opdriftskraften. Nøglen til at kontrollere en ubåds dykning og opdykning er at kontrollere opdriften.
Undervandsbåde er udstyret med ballasttanke og triptanke, som kan fyldes med enten vand eller luft. For at få ubåden til at sidde på overfladen skal ballasttankene være tomme; for at dykke ned erstattes luften i tankene med vand. Ubådens massefylde bliver så større end vandets, og den vil dykke ned. Der er en forsyning af komprimeret luft om bord, som bruges både til livsunderstøttelse og til at fylde ballasttankene.

Den hastighed, hvormed ubåden synker ned, hjælpes desuden med et sæt dykkeplaner eller “vinger” på ubådens top. Vingernes vinkel styres og påvirker dermed nedstigningsvinklen.

For at holde ubåden vandret på enhver dybde opretholder ubåden en balance mellem luft og vand i rejsetankene, således at den samlede massefylde er lig med det omgivende vand. Dykplanerne hjælper også med at holde ubådens dybde konstant. Roret på bagsiden af fartøjet hjælper med at styre det.

Kraftforsyning

Nukleare ubåde anvender atomreaktorer, dampturbiner og reduktionsgear til at drive hovedpropellerakslen. Elektrisk strøm bruges også til at drive udstyr, denne fremstilles fra dieselmotorer og atomreaktorer. Der kan også anvendes batterier til elektrisk energi, og de kan oplades ved hjælp af enten en dieselmotor eller en atomreaktor.

Nukleare ubåde har en fordel i forhold til dieselubåde, fordi de kan forblive under vandet i ugevis ad gangen. Dieselmotorer kan kun bruges, mens ubåden er kommet op til overfladen, eller i det mindste ved hjælp af en snorkel, til at genoplade batterierne. Når batterierne er opladet, kan ubåden stige ned ved hjælp af elektrisk energi. Da atombrændstof holder meget længere end dieselbrændstof, kan atomubåde opholde sig under vandet eller på havet i lange perioder uden at skulle i havn for at tanke op.

Navigation

Undervandsbåde navigerer ved hjælp af et globalt positioneringssystem, mens de er på overfladen, men det virker ikke, mens fartøjet er under vandet. Under vandet bruger fartøjerne inertialstyringssystemer, der holder styr på skibets bevægelse fra et fast udgangspunkt ved hjælp af gyroskoper. Disse systemer er meget komplekse og vanskelige at bruge, men samtidig meget præcise. De er præcise i op til 150 timer ad gangen.
For at lokalisere mål anvender ubåde passiv sonar. Dette fungerer ved at udsende lydbølger gennem vandet og lade lydbølgerne reflektere fra målet og vende tilbage; ved at kende lydhastigheden i vand og den tid, det tog lydbølgen at rejse tilbage, kan ubådene beregne afstanden til målet. Det er den samme teknik, som flagermus, delfiner og hvaler bruger. Disse systemer kan også hjælpe med at rekalibrere inertialstyringssystemerne.

Luftforsyning

Syre leveres enten fra komprimerede tanke eller fra en iltgenerator, der fungerer ved hjælp af elektrolyse. Ilt kan enten frigives i perioder i løbet af dagen, eller når en computer registrerer, at iltniveauet er lavt. Kuldioxid skal også fjernes fra luften. Dette kan gøres kemisk ved hjælp af sodakalk i “scrubbere”. Kuldioxiden fanges og fjernes fra luften ved kemiske reaktioner. Fugt fjernes ved hjælp af en affugter, dette forhindrer kondensdannelse i skibet.

Vandforsyning

De fleste ubåde kan tage havvand ind og omdanne det til ferskvand gennem en destillationsproces. Destillationsanlægget på ubåde kan producere 10.000 til 40.000 gallon vand om dagen. Vandet bruges hovedsageligt til køleudstyr og til besætningernes personlige brug.