Hogyan működnek a tengeralattjárók

Süllyedés és felszínre emelkedés

A tengeralattjáró képes úszni a vízen, mert a kiszorított víz súlya megegyezik a jármű súlyával. A víznek a hajóra ható felfelé irányuló erejét ún. felhajtóerőnek nevezik. A tengeralattjáró merülésének és felbukkanásának irányításának kulcsa a felhajtóerő szabályozása.
A tengeralattjárók ballaszttartályokkal és utazótartályokkal vannak felszerelve, amelyek vízzel vagy levegővel tölthetők. Ahhoz, hogy a tengeralattjáró a felszínen üljön, a ballaszttartályoknak üresnek kell lenniük; a süllyedéshez a tartályokban lévő levegőt vízzel kell helyettesíteni. A tengeralattjáró sűrűsége ekkor nagyobb lesz, mint a vízé, és alámerül. A fedélzeten sűrített levegő van, amelyet mind a létfenntartásra, mind a ballaszttartályok feltöltésére használnak.

A süllyedés sebességét ráadásul a tengeralattjáró tetején lévő búvárrepülőgépek vagy “szárnyak” segítik. A szárnyak szögét szabályozzák, így befolyásolják a süllyedés szögét.

Azért, hogy a tengeralattjáró bármilyen mélységben vízszintben maradjon, a tengeralattjáró egyensúlyban tartja a levegőt és a vizet az utazótartályokban, hogy a teljes sűrűség megegyezzen a környező víz sűrűségével. A merülési síkok is segítenek a tengeralattjáró mélységének állandó szinten tartásában. A hajó hátulján lévő kormánylapát segít a kormányzásában.

Enerőellátás

A nukleáris tengeralattjárók atomreaktorokat, gőzturbinákat és reduktorokat használnak a főcsavartengely meghajtására. A berendezések működtetéséhez elektromos áramot is használnak, ezt dízelmotorokból és atomreaktorokból nyerik. Akkumulátorok is használhatók elektromos energiára, ezek feltöltése történhet akár dízelmotorral, akár atomreaktorral.

A nukleáris tengeralattjárók előnye a dízel tengeralattjárókkal szemben, hogy hetekig képesek víz alatt maradni. A dízelmotorokat csak akkor lehet használni, amikor a tengeralattjáró a felszínen van, vagy legalábbis egy snorkelt használnak az akkumulátorok feltöltésére. Ha az akkumulátorok feltöltődtek, a tengeralattjáró elektromos meghajtással tud leereszkedni. Mivel a nukleáris üzemanyag sokkal tovább tart, mint a dízelüzemanyag, a nukleáris tengeralattjárók hosszú ideig maradhatnak a víz alatt vagy a tengeren anélkül, hogy a kikötőben kellene tankolniuk.

Navigáció

A tengeralattjárók a felszínen tartózkodva globális helymeghatározó rendszer segítségével navigálnak, ez azonban nem működik, amíg a hajó a víz alá merül. A víz alatt a járművek inerciális navigációs rendszereket használnak, amelyek giroszkópok segítségével követik a hajó mozgását egy rögzített kiindulási ponttól. Ezek a rendszerek nagyon összetettek és nehezen kezelhetőek, ugyanakkor nagyon pontosak. Egyszerre akár 150 órán át is pontosak.
A célpontok felderítésére a tengeralattjárók passzív szonárt használnak. Ez úgy működik, hogy hanghullámokat bocsátanak ki a vízen keresztül, és hagyják, hogy a hanghullámok visszaverődjenek a célpontról, majd visszatérjenek; a vízben a hangsebesség ismeretében és a hanghullám visszautazásához szükséges idő ismeretében a tengeralattjárók ki tudják számítani a célpont távolságát. Ezt a technikát használják a denevérek, delfinek és bálnák is. Ezek a rendszerek segíthetnek az inerciális irányítórendszerek újrakalibrálásában is.

Légellátás

Az oxigénellátás vagy sűrített tartályokból, vagy egy oxigéngenerátorból történik, amely elektrolízissel működik. Az oxigént vagy a nap folyamán időszakonként, vagy bármikor, amikor a számítógép úgy érzékeli, hogy az oxigénszint alacsony. A szén-dioxidot is el kell távolítani a levegőből. Ez történhet kémiai úton, szódabikarbóna segítségével “mosókban”. A szén-dioxidot kémiai reakciók során csapdába ejtik és eltávolítják a levegőből. A nedvességet párátlanítóval távolítják el, ez megakadályozza a kondenzáció kialakulását a hajón belül.

Vízellátás

A legtöbb tengeralattjáró képes tengervizet felvenni és desztillációs eljárással édesvízzé alakítani. A tengeralattjárókon lévő desztilláló üzem naponta 10 000-40 000 gallon vizet képes előállítani. A vizet főleg a berendezések hűtésére és a legénység személyes használatára használják.