Miten sukellusveneet toimivat

Sukellusveneen uppoaminen ja pinnalle nousu

Sukellusvene voi kellua vedessä, koska syrjäytetyn veden paino on yhtä suuri kuin aluksen paino. Veden alukseen kohdistamaa ylöspäin suuntautuvaa voimaa kutsutaan niiden kelluntavoimaksi. Avain sukellusveneen sukelluksen ja pinnalle nousun hallintaan on kelluvuuden hallinta.
Sukellusveneet on varustettu painolastisäiliöillä ja matkasäiliöillä, jotka voidaan täyttää joko vedellä tai ilmalla. Jotta sukellusvene istuisi pinnalla, painolastisäiliöiden on oltava tyhjiä; sukellusta varten säiliöissä oleva ilma korvataan vedellä. Tällöin sukellusveneen tiheys kasvaa vettä suuremmaksi, ja se uppoaa. Aluksella on paineilmavarasto, jota käytetään sekä elossapitoon että painolastisäiliöiden täyttämiseen.

Laskeutumisnopeutta helpottavat lisäksi sukellusveneen yläosassa olevat sukellustasot eli ”siivet”. Siipien kulmaa ohjataan, mikä vaikuttaa laskeutumiskulmaan.

Sukellusveneen pitämiseksi vaakatasossa millä tahansa syvyydellä sukellusvene pitää matkasäiliöissä tasapainossa ilmaa ja vettä niin, että kokonaistiheys on sama kuin ympäröivällä vedellä. Sukellustasot auttavat myös pitämään sukellusveneen syvyyden vakiona. Veneen takaosassa oleva peräsin auttaa sen ohjaamisessa.

Voimanlähde

Ydinsukellusveneet käyttävät ydinreaktoreita, höyryturbiineja ja alennusvaihteita pääpotkuriakselin käyttämiseen. Laitteiden käyttämiseen käytetään myös sähkövoimaa, joka tuotetaan dieselmoottoreilla ja ydinreaktoreilla. Sähköenergiassa voidaan käyttää myös akkuja, ja ne voidaan ladata joko dieselmoottorilla tai ydinreaktorilla.

Ydinsukellusveneiden etuna dieselsukellusveneisiin nähden on se, että ne voivat olla veden alla viikkoja kerrallaan. Dieselmoottoreita voidaan käyttää akkujen lataamiseen vain sukellusveneen ollessa pinnalla tai ainakin snorkkelia käyttäen. Kun akut on ladattu, sukellusvene voi laskeutua alas sähkövoimalla. Koska ydinpolttoaine kestää paljon kauemmin kuin dieselpolttoaine, ydinsukellusveneet voivat pysyä veden alla tai merellä pitkiä aikoja ilman, että niiden tarvitsee käydä satamassa tankkaamassa.

Navigointi

Sukellusveneet navigoivat pinnan yläpuolella ollessaan globaalin paikannusjärjestelmän avulla, mutta tämä ei kuitenkaan toimi aluksen ollessa veden alla. Veden alla alukset käyttävät inertiaohjausjärjestelmiä, jotka seuraavat aluksen liikettä kiinteästä lähtöpisteestä gyroskooppien avulla. Nämä järjestelmät ovat hyvin monimutkaisia ja vaikeita käyttää, mutta samalla erittäin tarkkoja. Ne ovat tarkkoja jopa 150 tuntia kerrallaan.
Kohteiden paikantamiseen sukellusveneet käyttävät passiivista kaikuluotainta. Se toimii lähettämällä ääniaaltoja veden läpi ja antamalla ääniaaltojen heijastua kohteesta ja palata takaisin; tuntemalla äänen nopeuden vedessä ja ajan, joka ääniaallon kului palata takaisin, sukellusveneet voivat laskea etäisyyden kohteeseen. Tämä on sama tekniikka, jota lepakot, delfiinit ja valaat käyttävät. Näiden järjestelmien avulla voidaan myös kalibroida uudelleen inertianohjausjärjestelmät.

Hapen saanti

Happea saadaan joko paineistetuista säiliöistä tai hapen generaattorista, joka toimii elektrolyysin avulla. Happea voidaan vapauttaa joko jaksoittain pitkin päivää tai aina kun tietokone havaitsee happitason olevan alhainen. Myös hiilidioksidi on poistettava ilmasta. Tämä voidaan tehdä kemiallisesti käyttämällä soodakalkkia ”pesureissa”. Hiilidioksidi otetaan talteen ja poistetaan ilmasta kemiallisissa reaktioissa. Kosteus poistetaan ilmankuivaimella, tämä estää kondenssiveden kertymisen aluksen sisälle.

Vesihuolto

Useimmat sukellusveneet voivat ottaa merivettä ja muuttaa sen makeaksi vedeksi tislausprosessin avulla. Sukellusveneiden tislauslaitos voi tuottaa 10 000-40 000 gallonaa vettä päivässä. Vesi käytetään pääasiassa laitteiden jäähdyttämiseen ja miehistön henkilökohtaiseen käyttöön.

Hyväksyttiin.