Como funcionam os submarinos
Submergir e Emergir
Um submarino pode flutuar na água porque o peso da água deslocada é igual ao peso da embarcação. A força ascendente que a água tem sobre a embarcação é conhecida como força flutuante. A chave para controlar o mergulho e o repavimentação de um submarino, é controlar a flutuabilidade.
Os submarinos estão equipados com tanques de lastro e tanques de trip que podem ser enchidos com água ou ar. Para que o submarino fique à superfície, os tanques de lastro devem estar vazios; para descer, o ar nos tanques é substituído por água. A densidade de um submarino torna-se então maior do que a água e este submergirá. Há um fornecimento de ar comprimido a bordo que é utilizado tanto para suporte de vida como para encher os tanques de lastro.
A velocidade de descida é adicionalmente ajudada com um conjunto de aviões de mergulho ou “asas” no topo do submarino. O ângulo das asas é controlado, influenciando assim o ângulo de descida.
Para manter o nível do submarino a qualquer profundidade, o submarino mantém um equilíbrio de ar e água nos tanques de trip, de modo a que a densidade total seja igual à da água circundante. Os planos de mergulho também ajudam a manter constante a profundidade do submarino. O leme na parte traseira da embarcação ajuda a dirigi-la.
Fornecimento de energia elétrica
Submarinos nucleares usam reatores nucleares, turbinas a vapor e engrenagens de redução para acionar o eixo principal da hélice. A energia elétrica também é usada para operar equipamentos, isto é feito de motores a diesel e reatores nucleares. As baterias também podem ser usadas para energia elétrica, e podem ser carregadas usando um motor diesel ou um reator nuclear.
Submarinos nucleares têm uma vantagem para submarinos a diesel, pois podem ficar submersos por semanas de cada vez. Os motores a diesel só podem ser usados enquanto o submarino estiver à superfície, ou pelo menos usando um snorkel, para recarregar as baterias. Uma vez carregadas as baterias, o submarino pode descer usando energia elétrica. Como o combustível nuclear dura muito mais que o diesel, os submarinos nucleares podem permanecer debaixo d’água ou no mar por longos períodos de tempo, sem ter que fazer o porto para reabastecer.
Navegação
Submarinos navegam usando o sistema de posicionamento global enquanto estão à superfície, no entanto, isto não funcionará enquanto o navio estiver submerso. Sob a água, as embarcações utilizam sistemas de orientação inercial que acompanham o movimento do navio a partir de um ponto de partida fixo, utilizando giroscópios. Estes sistemas são muito complexos e difíceis de usar, e muito precisos ao mesmo tempo. Eles são precisos até 150 horas de cada vez.
Para localizar alvos, os submarinos usam sonar passivo. Isto funciona emitindo ondas sonoras através da água e permitindo que as ondas sonoras reflitam fora do alvo e retornem; conhecendo a velocidade do som na água e o tempo que a onda sonora levou para a viagem de volta, os submarinos podem calcular a distância até o alvo. Esta é a mesma técnica que os morcegos, golfinhos e baleias utilizam. Estes sistemas também podem ajudar a recalibrar os sistemas de orientação inercial.
Air Supply
O oxigénio é fornecido a partir de tanques comprimidos, ou de um gerador de oxigénio, que funciona por electrólise. O oxigênio pode ser liberado em períodos ao longo do dia, ou sempre que um computador sentir que o nível de oxigênio está baixo. O Dióxido de Carbono também deve ser removido do ar. Isto pode ser feito quimicamente usando cal soda em “depuradores”. O dióxido de carbono é retido e removido do ar em reacções químicas. A umidade é removida por um desumidificador, isto evita a acumulação de condensação dentro do navio.
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Aquecedor de água
A maioria dos submarinos pode absorver água do mar e transformá-la em água doce através de um processo de destilação. A planta de destilação em submarinos pode produzir de 10.000 a 40.000 galões de água por dia. A água é utilizada principalmente para equipamentos de resfriamento e para uso pessoal das tripulações.