Cum funcționează submarinele

Submersia și ieșirea la suprafață

Un submarin poate pluti pe apă deoarece greutatea apei deplasate este egală cu greutatea ambarcațiunii. Forța ascendentă pe care apa o are asupra ambarcațiunii este cunoscută sub numele de forța lor de plutire. Cheia pentru a controla scufundarea și revenirea la suprafață a unui submarin, este controlul flotabilității.
Submarinele sunt echipate cu rezervoare de balast și rezervoare de călătorie care pot fi umplute fie cu apă, fie cu aer. Pentru ca submarinul să stea la suprafață, rezervoarele de balast trebuie să fie goale; pentru a coborî, aerul din rezervoare este înlocuit cu apă. Densitatea submarinului devine astfel mai mare decât cea a apei și se va scufunda. La bord există o rezervă de aer comprimat care este folosită atât pentru susținerea vieții, cât și pentru umplerea rezervoarelor de balast.

Viteza de coborâre este ajutată suplimentar de un set de planuri de scufundare sau „aripi” aflate în partea superioară a submarinului. Unghiul aripilor este controlat, influențând astfel unghiul de coborâre.

Pentru a menține nivelul submarinului la orice adâncime, submarinul menține un echilibru între aer și apă în rezervoarele de călătorie, astfel încât densitatea totală să fie egală cu cea a apei din jur. Planurile de scufundare ajută, de asemenea, la menținerea constantă a adâncimii submarinului. Cârma din spatele ambarcațiunii ajută la conducerea acesteia.

Alimentarea cu energie

Submarinele nucleare folosesc reactoare nucleare, turbine cu abur și angrenaje de reducere pentru a acționa arborele principal al elicei. Energia electrică este, de asemenea, utilizată pentru a opera echipamentele, aceasta fiind realizată de motoare diesel și reactoare nucleare. Bateriile pot fi, de asemenea, folosite pentru energie electrică, iar acestea pot fi încărcate folosind fie un motor diesel, fie un reactor nuclear.

Submarinele nucleare au un avantaj față de submarinele diesel deoarece pot rămâne scufundate timp de săptămâni întregi. Motoarele diesel pot fi folosite doar în timp ce submarinul se află la suprafață, sau cel puțin folosind un tub de respirație, pentru a reîncărca bateriile. Odată ce bateriile sunt încărcate, submarinul poate coborî folosind energie electrică. Deoarece combustibilul nuclear durează mult mai mult decât cel diesel, submarinele nucleare pot rămâne sub apă sau pe mare pentru perioade lungi de timp, fără a fi nevoie să intre în port pentru a se realimenta.

Navigație

Submarinele navighează folosind sistemul de poziționare globală în timp ce se află la suprafață, cu toate acestea, acest lucru nu va funcționa în timp ce nava este scufundată. Sub apă, ambarcațiunile folosesc sisteme de ghidare inerțială care urmăresc mișcarea navei de la un punct de plecare fix cu ajutorul giroscoapelor. Aceste sisteme sunt foarte complexe și dificil de utilizat și, în același timp, foarte precise. Ele sunt precise până la 150 de ore la un moment dat.
Pentru a localiza țintele, submarinele folosesc sonare pasive. Acesta funcționează prin emiterea de unde sonore prin apă și permițând undelor sonore să se reflecte asupra țintei și să se întoarcă; cunoscând viteza sunetului în apă și timpul necesar pentru ca unda sonoră să se întoarcă, submarinele pot calcula distanța până la țintă. Aceasta este aceeași tehnică pe care o folosesc liliecii, delfinii și balenele. Aceste sisteme pot ajuta, de asemenea, la recalibrarea sistemelor de ghidare inerțială.

Alimentarea cu aer

Oxigenul este furnizat fie din rezervoare comprimate, fie dintr-un generator de oxigen, care funcționează prin electroliză. Oxigenul poate fi eliberat fie în perioade de-a lungul zilei, fie ori de câte ori un computer sesizează că nivelul de oxigen este scăzut. Dioxidul de carbon trebuie, de asemenea, să fie eliminat din aer. Acest lucru se poate face pe cale chimică, folosind var sodic în „epuratoare”. Dioxidul de carbon este captat și eliminat din aer în reacții chimice. Umiditatea este eliminată de un dezumidificator, acest lucru previne acumularea de condens în interiorul navei.

Alimentarea cu apă

Majoritatea submarinelor pot prelua apă de mare și o pot transforma în apă dulce printr-un proces de distilare. Instalația de distilare de pe submarine poate produce între 10.000 și 40.000 de galoane de apă pe zi. Apa este folosită în principal pentru răcirea echipamentelor și pentru uzul personal al echipajelor.

.