Jak działają okręty podwodne

Zanurzanie i wynurzanie

Łódź podwodna może unosić się na wodzie, ponieważ ciężar wypartej wody jest równy ciężarowi jednostki. Siła wyporu, jaką woda wywiera na okręt, jest znana jako siła wyporu. Kluczem do kontrolowania zanurzania się i wynurzania okrętu podwodnego jest kontrola siły wyporu.
Okręty podwodne są wyposażone w zbiorniki balastowe i zbiorniki wycieczkowe, które mogą być wypełnione wodą lub powietrzem. Aby okręt podwodny siedział na powierzchni, zbiorniki balastowe muszą być puste; aby zanurzyć się, powietrze w zbiornikach jest zastępowane wodą. Gęstość okrętu podwodnego staje się wtedy większa niż wody i okręt zanurza się. Na pokładzie znajduje się zapas sprężonego powietrza, które jest używane zarówno do podtrzymywania życia, jak i do napełniania zbiorników balastowych.

Szybkość schodzenia jest dodatkowo wspomagana przez zestaw samolotów nurkowych lub „skrzydeł” na szczycie okrętu podwodnego. Kąt ustawienia skrzydeł jest kontrolowany, co wpływa na kąt schodzenia.

Aby utrzymać okręt podwodny w poziomie na dowolnej głębokości, okręt podwodny utrzymuje równowagę powietrza i wody w zbiornikach wyrównawczych, tak aby ogólna gęstość była równa gęstości otaczającej wody. Płaszczyzny nurkowe również pomagają utrzymać stałą głębokość okrętu podwodnego. Ster umieszczony z tyłu okrętu pomaga nim sterować.

Zasilanie

Jądrowe okręty podwodne wykorzystują reaktory jądrowe, turbiny parowe i przekładnie redukcyjne do napędzania wału śruby głównej. Energia elektryczna jest również używana do obsługi sprzętu, jest ona wytwarzana z silników diesla i reaktorów jądrowych. Baterie mogą być również wykorzystywane do zasilania elektrycznego, a ich ładowanie może odbywać się za pomocą silnika wysokoprężnego lub reaktora jądrowego.

Jądrowe okręty podwodne mają przewagę nad okrętami podwodnymi z silnikami wysokoprężnymi, ponieważ mogą pozostawać w zanurzeniu przez wiele tygodni na raz. Silniki Diesla mogą być używane tylko wtedy, gdy okręt podwodny jest wynurzony lub przynajmniej używa fajki do nurkowania, aby naładować akumulatory. Gdy akumulatory są naładowane, okręt podwodny może opuścić wodę, korzystając z energii elektrycznej. Ponieważ paliwo jądrowe wystarcza na znacznie dłużej niż paliwo dieslowskie, atomowe okręty podwodne mogą pozostawać pod wodą lub na morzu przez długie okresy czasu, bez konieczności zawijania do portu w celu uzupełnienia paliwa.

Nawigacja

Okręty podwodne nawigują przy użyciu globalnego systemu pozycjonowania podczas przebywania na powierzchni, jednak nie będzie on działał, gdy statek jest zanurzony. Pod wodą okręty używają inercyjnych systemów naprowadzania, które śledzą ruch okrętu z ustalonego punktu początkowego za pomocą żyroskopów. Systemy te są bardzo skomplikowane i trudne w obsłudze, a jednocześnie bardzo dokładne. Ich dokładność sięga 150 godzin jednorazowo.
Do lokalizowania celów okręty podwodne wykorzystują sonar pasywny. Działa to poprzez emitowanie fal dźwiękowych przez wodę i pozwalając falom dźwiękowym odbijać się od celu i powracać; znając prędkość dźwięku w wodzie i czas, jaki zajęła fala dźwiękowa na podróż powrotną, okręty podwodne mogą obliczyć odległość do celu. Jest to ta sama technika, której używają nietoperze, delfiny i wieloryby. Systemy te mogą również pomóc w rekalibracji inercyjnych systemów naprowadzania.

Zasilanie powietrzem

Tlen jest dostarczany albo ze sprężonych zbiorników, albo z generatora tlenu, który działa na zasadzie elektrolizy. Tlen może być uwalniany okresowo w ciągu dnia lub za każdym razem, gdy komputer wyczuje, że poziom tlenu jest niski. Dwutlenek węgla musi być również usunięty z powietrza. Można to zrobić chemicznie, używając wapna sodowanego w „płuczkach”. Dwutlenek węgla jest wychwytywany i usuwany z powietrza w reakcjach chemicznych. Wilgoć jest usuwana przez osuszacz, co zapobiega gromadzeniu się kondensacji w obrębie okrętu.

Dostawa wody

Większość okrętów podwodnych może pobierać wodę morską i zamieniać ją w wodę słodką poprzez proces destylacji. Instalacje destylacyjne na okrętach podwodnych mogą produkować od 10 000 do 40 000 galonów wody dziennie. Woda ta jest używana głównie do chłodzenia sprzętu oraz do użytku osobistego załogi.

.