Hur ubåtar fungerar

Submerging and Surfacing

En ubåt kan flyta på vatten eftersom vikten av det förskjutna vattnet är lika stor som farkostens vikt. Den uppåtgående kraft som vattnet har på farkosten kallas de flytkraft. Nyckeln till att kontrollera en ubåts dykning och uppkomst är att kontrollera flytkraften.
Undervattensbåtar är utrustade med ballasttankar och trippartankar som kan fyllas med antingen vatten eller luft. För att ha ubåten sittande på ytan måste ballasttankarna vara tomma; för att dyka ned ersätts luften i tankarna med vatten. Ubåtens densitet blir då större än vattnets och den kommer att sjunka ner. Det finns ett förråd av komprimerad luft ombord som används både för livsuppehållande åtgärder och för att fylla ballasttankarna.

Den snabba nedstigningen underlättas dessutom av en uppsättning dykplan eller ”vingar” på ubåtens ovansida. Vingarnas vinkel styrs, vilket påverkar nedstigningsvinkeln.

För att hålla ubåten på jämnhöjd på alla djup upprätthåller ubåten en balans mellan luft och vatten i resetankarna, så att den totala densiteten är lika med det omgivande vattnet. Dykplanen hjälper också till att hålla ubåtens djup konstant. Rodret på baksidan av farkosten hjälper till att styra den.

Kraftförsörjning

Nukleära ubåtar använder kärnreaktorer, ångturbiner och reduktionsväxlar för att driva huvudpropelleraxeln. Elektrisk kraft används också för att driva utrustning, denna framställs från dieselmotorer och kärnreaktorer. Batterier kan också användas för elektrisk kraft, och de kan laddas med hjälp av antingen en dieselmotor eller en kärnreaktor.

Nukleära ubåtar har en fördel jämfört med dieselubåtar eftersom de kan hålla sig under vatten i flera veckor i taget. Dieselmotorer kan endast användas när ubåten är upp till ytan, eller åtminstone med hjälp av en snorkel, för att ladda batterierna. När batterierna är laddade kan ubåten sjunka ner med hjälp av elektrisk kraft. Eftersom kärnbränsle räcker mycket längre än dieselbränsle kan atomubåtar stanna under vatten eller på havet under långa perioder utan att behöva lägga till i hamn för att tanka.

Navigation

Undervattensbåtarna navigerar med hjälp av ett globalt positioneringssystem när de befinner sig på ytan, men detta fungerar inte när fartyget är nedsänkt. Under vattnet använder farkosterna tröghetsstyrningssystem som håller reda på fartygets rörelse från en fast utgångspunkt med hjälp av gyroskop. Dessa system är mycket komplexa och svåra att använda, men samtidigt mycket exakta. De är exakta upp till 150 timmar i taget.
För att lokalisera mål använder ubåtarna passiv sonar. Detta fungerar genom att ljudvågor sänds ut genom vatten och låter ljudvågorna reflekteras av målet och återvända; genom att känna till ljudets hastighet i vatten och den tid det tog för ljudvågen att färdas tillbaka kan ubåtarna beräkna avståndet till målet. Detta är samma teknik som fladdermöss, delfiner och valar använder. Dessa system kan också hjälpa till att omkalibrera tröghetsstyrningssystemen.

Lufttillförsel

Syretillförsel sker antingen från komprimerade tankar eller från en syrgasgenerator, som fungerar genom elektrolys. Syre kan antingen släppas ut i perioder under dagen, eller när en dator känner av att syrehalten är låg. Koldioxid måste också avlägsnas från luften. Detta kan göras kemiskt med hjälp av sodakalk i ”skrubber”. Koldioxiden fångas in och avlägsnas från luften genom kemiska reaktioner. Fukt avlägsnas med hjälp av en avfuktare, detta förhindrar kondensbildning i fartyget.

Vattenförsörjning

De flesta ubåtar kan ta in havsvatten och omvandla det till färskvatten genom en destillationsprocess. Destillationsanläggningen på ubåtar kan producera 10 000 till 40 000 gallon vatten per dag. Vattnet används främst för att kyla utrustning och för besättningens personliga bruk.