Submarino é uma embarcação fechada, destinada a navegar abaixo da superfície da água. Seu funcionamento parte do Princípio de Arquimedes, segundo o qual um corpo mergulhado num líquido sofre uma força de impulsão igual ao peso do volume de líquido deslocado. Os submarinos atuais usam propulsão diesel-elétrica, de menor autonomia, ou nuclear, que garante operações por tempo indefinido.
Como o submarino afunda e volta à tona?
Todos os navios de superfície, assim como um submarino na superfície, têm flutuação positiva, pois pesam menos do que a água que deslocam. Para submergir, a embarcação precisa ganhar flutuação negativa, seja aumentando o próprio peso, seja diminuindo o volume de água deslocado. Para isso, os submarinos têm tanques de lastro, que podem ser preenchidos com água ou esvaziados com ar pressurizado.
Há três tipos de tanques relevantes:
- Tanque de lastro principal (TLP): localizado na frente e na popa. Para submergir, é aberto e enchido com água; para voltar à superfície, é preenchido com ar pressurizado. Sob submersão, costuma ficar cheio, e em muitos submarinos é apenas uma seção do espaço interno do casco.
- Tanque de lastro de controle (TLC): pequenos tanques usados para um controle mais preciso e rápido da profundidade. São chamados de tanques duros (hard tanks) porque resistem a altas pressões. Podem ficar próximos ao centro de gravidade ou ao longo do corpo do submarino.
- Tanques de balanceamento: ficam na popa e na proa. Bombas movem água entre eles, alterando a distribuição do peso para obter o equilíbrio desejado.
Por que a profundidade exige correção constante?
Quando submerso, a pressão da água nas paredes pode chegar a 3 MPa em submarinos de aço e a no máximo 10 MPa em submarinos de titânio, como os Komsomolets, enquanto a pressão interna permanece a mesma. Essa diferença comprime o casco, que diminui de tamanho, e a flutuação cai com a profundidade. Por isso, um submarino submerso está em equilíbrio instável, com tendência a afundar ou a subir. Manter uma profundidade constante exige operação constante dos tanques de controle.
Como o submarino se estabiliza e muda de profundidade?
Além do efeito hidrostático dos tanques, a embarcação usa superfícies que, ao girar, criam forças hidrodinâmicas quando se move com velocidade suficiente. Os estabilizadores de popa, ou hidroplanos, ficam atrás do hélice e normalmente na horizontal; eles controlam a estabilidade e são frequentemente usados, mas não estão presentes em muitos submarinos. Os estabilizadores da torre e da proa, também horizontais, ficam próximos ao centro de gravidade e controlam a profundidade com menos eficiência que o balanceamento.
Numa subida de emergência, todos os métodos de estabilização e lastro são usados ao mesmo tempo, o que faz o barco chegar à superfície muito rapidamente.
Quais são os tipos de propulsão?
A propulsão diesel-elétrica tem menor autonomia. Já a propulsão nuclear dá enorme autonomia aos submarinos: sem depender da atmosfera nem de reabastecimento de combustível, eles podem operar durante anos, pois produzem o próprio oxigênio e água e não ficam sem energia para o deslocamento, dependendo apenas de alimentação para a tripulação. Muitos submarinos atualmente usam reatores nucleares alimentados por urânio, que fornecem propulsão por longos períodos sem reabastecimento. Em 2022, a Marinha dos Estados Unidos tinha 70 submarinos em serviço, todos movidos por reatores nucleares.
Como evoluiu a propulsão dos submarinos?
Os primeiros submarinos eram movidos por propulsão humana. A evolução seguiu as etapas abaixo, com as datas registradas nas fontes.
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