Como funciona a submersão e navegação dos submarinos?

Todos os navios de superfícies, como também um submarino na superfície, tem condições de flutuação positivas, pesando menos do que a água que ele desloca. Para submergir hidrostaticamente, um navio deve ganhar uma flutuação negativa, ou aumentando seu próprio peso ou diminuindo o deslocamento de água. Para controlar seu peso, os submarinos são equipados com tanques lastro, o qual pode ser preenchido com água ou esvaziado com ar pressurizado.

Para submersões em geral ou afloramento na superfície, os submarinos usam os tanques da frente e a popa, chamado de Tanque de Lastro Principal ou (TLP), os quais são abertos e completamente completados com água durante a submersão, ou completamente preenchidos com ar pressurizado para vir à tona. Sob condições de submersão, os TLP são geralmente mantidos cheios, então em muitos submarinos estes tanques são simplesmente uma seção do espaço interno do casco. Para um controle mais preciso e rápido da profundidade, os submarinos usam pequenos Tanques de Lastro de Controle ou TLC, também chamados de tanques duros (hard tanks) devido sua habilidade para se opor a altas pressões. O acréscimo de água nos tanques de controle pode ser controlado ou para refletir mudanças nas condições externas ou para mudança da profundidade de submersão. Os tanques de controle podem ser localizados próximos ao centro de gravidade do submarino, ou separados ao longo do corpo do submarino.

Quando submerso, a pressão da água nas paredes do submarino pode alcançar 3 MPa para submarinos de aço e no máximo de 10 MPa para submarinos de titânio como os Komsomolets, enquanto a pressão interna ao mesmo permanece a mesma. Estas diferenças resultam em uma pressão de compressão no casco, os quais diminuem de tamanho. A densidade da água também aumenta, a salinidade e pressão são maiores, mas isto não é compensado pela compressão do casco, então a flutuação diminui com a profundidade. Um submarino submerso está em um equilíbrio instável, tendo a tendência de ora afundar ora de vir à tona. Manter uma profundidade constante requer uma operação constante dos tanques de controle de profundidade.[1][2]

Submarinos com uma condição de flutuação neutra não são intrinsecamente estáveis no balanceamento. Para obter o balanceamento desejado, os submarinos usam tanques de balanceamento traseiros e dianteiros. Bombas podem mover água entre estes tanques, alterando a distribuição do peso e além disto criando um momento para girar o mesmo para acima e para abaixo. Um sistema similar é algumas vezes usado para manter a estabilidade.

O efeito hidrostático dos tanques de lastro variáveis não é o único meio de controlar o submarino sob a água. A manipulação hidrodinâmica é feita por várias superfícies, as quais podem ser giradas para criar as correspondentes forças hidrodinâmicas quando um submarino se move a velocidade suficiente. Os estabilizadores de popa, localizado atrás da hélice e normalmente orientados na horizontal, servem para os mesmos propósitos do que os tanques de estabilização, controlando a estabilidade, e são usados freqüentemente, enquanto outras superfícies de controle não estão presentes em muitos submarinos. Os estabilizadores da torre e da proa, ambos horizontais, são localizados próximos ao centro de gravidade, e são usados para controlar profundidade com menos eficiência que para o balanceamento. [3]

Quando um submarino realiza uma subida de emergência, todos os métodos de estabilização e lastro são usados simultaneamente, propelindo o barco para a superfície. Como o mesmo vem a tona muito rápido, tanto que o submarino deve parcialmente pular fora da água, isto pode infligir sérios danos a alguns sistemas do submarino, principalmente a tubulação.

Submarinos modernos usam um sistema direcionamento inercial para navegar enquanto submerso, mas inevitáveis desvios de curso acumulam-se no tempo. Para contornar isto, o Sistema de Posicionamento Global irá ocasionalmente ser usado para obter-se um apurado posicionamento. O periscópio – um tubo retangular com um prisma possibilita uma visão da superfície – é somente usado ocasionalmente em submarinos modernos, pois o seu alcance de visão é muito curto. Os submarinos da classe Virginia têm um sensor fotônico ao invés do tradicional periscópio. Este sensor pode ser posicionado acima da superfície, captando luz visível, infravermelhos, laser de marcação de perímetro e monitoramento eletromagnético.

Fonte: Wikipedia