Cómo llega un submarino a la superficie?

Un submarino es una nave sumergible que se desplaza en tres dimensiones, en la superficie y bajo el agua. Para uso civil y militar, suele utilizarse como buque de guerra o se emplea para investigación oceanográfica y exploración petrolífera. El primero fue inventado por Cornelius Drebbel, un físico holandés. Se probó en 1620 en el Támesis a petición del rey Jaime I. El submarino consta de un casco interior resistente en el que se coloca el personal. Un casco exterior favorece su hidrodinámica, es decir, su movimiento a través del agua. Entre estos dos cascos, los tanques de lastre, los respiraderos y los reguladores participan en la acción de inmersión del buque. Pero surge la pregunta: ¿cómo llega un submarino a la superficie? Veamos qué hace que esta embarcación de varias toneladas sea tan ligera en el agua. Ropa y accesorios varios (collar de placas militares, parkas militares, mechero de tormenta, … ) están disponibles en nuestro sitio. Elija todo lo que pueda convenirle! 

La salida de un submarino a la superficie

• El submarino obedece a dos principios fundamentales: La de Arquímedes y la de Pascal. Según Arquímedes, la nave flotará y se elevará. Según Pascal, se sumerge y permanece sumergido. Su peso total define el volumen de sus tanques de lastre. Cuando flota, el submarino tiene sus purgas cerradas. Sus tanques de lastre están en su mayoría llenos de aire. Los ajustadores calculan el nivel de agua necesario para impartir flotabilidad. Cuando el submarino se sumerge en el agua, se aplica el principio de Pascal: lasbocas permanecen abiertas, los tanques de lastre se llenan, el submarino se sumerge. Cuando está completamente sumergido, los tanques de lastre están completamente llenos de agua. El casco interior, de acero y forma cilíndrica, soporta esta presión. Su grado de elasticidad es crucial: debe poder recuperar su forma original. Su espesor se calcula en función de la inmersión máxima prevista. Para 10 mm de espesor, ganamos 100 m de inmersión. En la parte delantera y trasera, unas cajas embellecedoras regulan el equilibrio longitudinal. Una propulsión motorizada y unas hélices hacen avanzar al submarino.
• Para
  que un submarino hundido en el agua se eleve, es necesario un movimiento casi contrario. Los ajustadores calcularán la cantidad de agua necesaria para lograr la flotabilidad en función del nivel de elevación objetivo (cantidad 0 a superficie). Por lo tanto, hay que vaciar los depósitos previamente llenos de agua. La tripulación utiliza bombas para expulsar el agua de los tanques de lastre e introducir aire en su lugar. Para ser precisos, un submarino siempre lleva a bordo aire comprimido en grandes globos metálicos para este fin. Cuando estos globos se abran, el aire se abrirá paso hacia los tanques de lastre y expulsará el agua, haciendo que el submarino sea más ligero y pueda elevarse. Cuando el submarino navega en la superficie, el nivel de agua en los tanques de lastre es cero y el nivel de aire es el más alto. En resumen, el capitán de un submarino siempre tiene mucho trabajo para llevar su barco y toda la tripulación a puerto.

Cómo funciona un submarino

Un submarino funciona según el empuje de Arquímedes. Es capaz de navegar por la superficie, como un barco. Al llenarse parcialmente de agua, se vuelve más pesado que el agua que desplaza y se hunde en el mar.

Tanques de
lastre

Entre el casco y el espacio para la tripulación, los tanques de lastre son tanques que pueden llenarse con aire o agua. Si se llenan de agua, el submarino se hunde lentamente y desciende a las profundidades. Si los tanques de lastre están llenos de aire, el submarino permanece en la superficie.

Propulsión

Para avanzar, los submarinos utilizan una hélice, que es accionada por un motor eléctrico. Los submarinos modernos pueden desplazarse a una velocidad máxima de más de treinta nudos en inmersión, es decir, ¡casi sesenta kilómetros por hora! Pero, a esta velocidad, hacen mucho ruido.

Girar bajo el agua

Para girar a derecha, izquierda, arriba o abajo, los submarinos tienen puertas, como en los aviones.Horizontalmente, esto le permite ir a la derecha o a la izquierda, mediante el uso de la presión del agua debida a la velocidad. Verticalmente, los timones utilizan la presión del agua para inclinar el submarino hacia arriba o hacia abajo. Se llaman timón de dirección y timón de inmersión en un submarino.

Localizarse bajo el agua

Bajo el agua, un submarino es ciego. No tiene ventanas (ojos de buey) para ver el exterior. En efecto, a partir de cierta profundidad, la luz ya no penetra en el agua, está oscura. Para saber dónde está, la tripulación utiliza dos técnicas:

• Para medir la profundidad, utiliza la presión. Un medidor indica la profundidad a la que navega el submarino en función del peso del agua sobre la embarcación
• Para medir la distancia recorrida, calcula la velocidad del submarino y, por tanto, su posición respecto al punto de partida. Por ello, el camino recorrido por el submarino está marcado en los mapas.

Sonidos bajo el mar

Bajo el mar, sólo los sonidos atraviesan el agua. El radar no funciona, ni tampoco las ondas de radio. Así, los obstáculos y otras naves se localizan utilizando el sonido que emiten. También es posible enviar un sonido y medir la distancia y la dirección de los obstáculos que encuentra. Se trata de la técnicasonar. De hecho, el submarino utiliza la misma técnica que los animales marinos que nadan a la misma profundidad. Los sonidos también se pueden utilizar para comunicarse bajo el aguaenviando mensajes codificados.

De energía

El problema de que un barco se mueva bajo el mar es la fuente de energía que alimenta la propulsión (el movimiento de las hélices). Al principio, se utilizaba la fuerza de los brazos para mover un submarino. Cuando se descubrió la electricidad, se utilizaron motores. Esto se debe a que el motor eléctrico no utiliza oxígeno, a diferencia del motor de combustión interna (presente en los coches de gasolina). El oxígeno es muy escaso en el agua. El problema es recargar las baterías, que contienen electricidad. Así que se inventaron submarinos que utilizaban motores diésel. El principio es sencillo: el submarino navega la mayor parte del tiempo en la superficie con sus motores encendidos, que recargan las baterías. En caso de alarma, el submarino puede navegar silenciosamente bajo el agua gracias a sus baterías acopladas a sus motores eléctricos. Más tarde se inventó el submarino nuclear. Este tiene una mini central nuclear que produce electricidad sin necesidad de oxígeno. A partir de entonces, es posible navegar bajo el mar sin salir a la superficie,durante muchos meses.

Los diferentes tipos de submarinos y sus usos:

Los submarinos suelen clasificarse, por un lado, según su uso (civil o militar), y por otro, según su modo de generación de energía y propulsión (nuclear o convencional), lo que condiciona en gran medida su diseño.

Submarinos civiles

Los usos no militares de los submarinos siguen siendo muy escasos. Se pueden encontrar cuatro usos civiles: el transporte marítimo, la investigación oceanográfica, el rescate y el uso como buque de servicio.

• Sólo dos cargueros submarinos han sido diseñados hasta la fecha, el Dissert Deutschland y el Bremen, por Alemania durante la Primera Guerra Mundial, con una capacidad de 47 toneladas cada uno. Otros submarinos se han utilizado para transportar carga, como las «vacas lecheras» (submarinos de suministro) durante la Segunda Guerra Mundial o los empleados por la Unión Soviética para atravesar el sitio de Sebastopol en Crimea. Aunque han existido otros proyectos, ninguno ha visto la luz debido a la falta de competitividad con los cargueros de superficie: la ventaja teórica de un carguero submarino es quepuede pasar por debajo de la capa de hielo.
• Los submarinos de investigación oceanográfica son los sucesores del bathyscaphe utilizado para explorar las profundidades marinas. Sus misiones típicas incluyen observación, recogida de muestras y mediciones, pero también pueden fletarse para diferentes misiones como ‘intervención en naufragios’. (identificación de pecios antiguos como con el Titanic, inspección para el control de la contaminación o en caso de litigios como con el petrolero Prestige) o asistencia a otros submarinos en dificultades
• Submarinos de salvamento siguen siendo, sin embargo, prerrogativa de las fuerzas militares. Desde la década de 1950, se han construido unos sesenta submarinos de búsqueda, principalmente en Estados Unidos, para operaciones militares de búsqueda y salvamento. En Francia, Ifremer utiliza el Nautile y el Cyana; la Academia Rusa de las Ciencias utiliza el Mir.
• La industria del petróleo y el gas utiliza ahora pequeños submarinos tripulados, además de drones y ROVs, como buques de servicio en los campos de explotación. Sus tareas incluyen observación y recogida de medidas, salvamento in situ, ayudas al tendido de cables, y.asistencia en el tendido de cables y tuberías, despliegue de buzos e inspección de infraestructuras submarinas. Aunque en la actualidad sólo existe una pequeña flota de estos submarinos, que opera principalmente en el Mar del Norte, se están construyendo nuevas unidades más especializadas.

Submarinos militares

Los submarinos militares pueden llevar a cabo una gran variedad de misiones, a diferencia de los primeros sumergibles que, hasta la Segunda Guerra Mundial, sólo se utilizaban para hundir barcos enemigos (e inicialmente barcos mercantes) y posiblemente interceptar el acceso o la salida de un puerto. Las misiones de los submarinos militares modernos incluyen guerra antisuperficie de buques, guerra antisubmarina, minado, infiltración de fuerzas especiales, ataque de objetivos en tierra./strong>, la acompañamiento de grupos de combate y en particular de grupos aéreos, la reunión de inteligencia, la disuasión nuclear y las operaciones de búsqueda y salvamento. Los
submarinos militares se dividen actualmente en los siguientes tipos:

• Submarinos de ataque, de propulsión nuclear (SNA en francés, SSN para la OTAN) o convencional (SSK para la OTAN – K para Killer). Su misión es la destrucción de las fuerzas enemigas de superficie o submarinas mediante torpedos o misiles antibuque. También pueden equiparse con misiles de crucero para atacar objetivos terrestres. Son los más versátiles y realizan la mayoría de las misiones enumeradas anteriormente.
• Submarinos de misiles balísticos (SNLE en francés, SSBN para la OTAN), hoy todos de propulsión nuclear. Su misión es la disuasión nuclear y pueden lanzar misiles balísticos con armamento nuclear mientras se sumergen; son los submarinos más grandes en funcionamiento, y a menudo también los más silenciosos.
• Submarinos con misiles de crucero (SSGN para la OTAN); equipados con misiles antibuque y/o misiles de crucero, pueden ser SSBN reconvertidos (como algunos de la clase Ohio estadounidense) o submarinos diseñados específicamente para este fin (clase Oscar rusa). Algunas marinas no las distinguen de las SNA.
• Submarinos de rescate (DSRVs para la OTAN) están diseñados para recoger a la tripulación de un submarino que se hunde y ha tocado fondo.

Los submarinos militares se dividen generalmente en clases, series de submarinos con características iguales o muy similares.

Arquitectura y equipamiento de un submarino:

Dadas las consideraciones anteriores, los submarinos tienen :

• Un
  casco interior,
  grueso; < /li>

• Un casco exterior, fino. que proporciona hidrodinámica (la capacidad física de desplazarse rápidamente por el agua) mediante la integración de tanques de lastre, bodegas de carga externas, antenas de sensores, escotillas y escotillas de acceso a bordo. La
  forma ideal para los submarinos modernos es la de la gota de
  agua

• Tanques de lastre situados entre los dos cascos y cuyo llenado o vaciado permite la realización de inmersiones (abriendo los desagües para que el agua entre en el tanque de lastre) y el regreso a la superficie (expulsando aire comprimido para vaciarlos). En los submarinos modernos, los tanques de lastre están sólo situados a proa y popa; < /li>
• Trimmer, situado en el centro del submarino, lleno más o menos de agua. (toma de agua por presión, vaciado por bomba o como reserva por purga de aire) para ajustar su peso a la flotabilidad; < /li>

• Barras de inmersión para variar la inmersión, normalmente un par en la popa y una en la proa o en el macizo. En algunos submarinos, las barras de inmersión de popa están acopladas a los
  timones
  de timón y dispuestas en forma de cruz de San Andrés; < /li>

• Un balasto de liberación de seguridad. que podría permitir subir a la superficie a un submarino lastrado por la entrada de agua; < /li>
• Una rreserva de aire comprimido complementada con compresores de aire para evacuar el agua de los tanques de lastre y salir a la superficie.

También tienen:

• De cajas de trimado, a proa y popa, para ajustar su equilibrio longitudinal (distribución longitudinal de pesos a bordo, pasando el agua de proa a popa y viceversa;
• De un macizo, parte integrante del casco exterior y que alberga todos los mástiles periscópicos izables (periscopios, antenas varias y tubo de aire) y que permite asegurar la vigilancia y la navegación en superficie
  ./li>

• De propulsión por motor eléctrico, en la mayoría de los casos, salvo algunos submarinos nucleares que utilizan directamente turbinas de vapor como motores de propulsión (estos últimos pueden disponer también de motores eléctricos de
  emergencia./li>

• De una hélice, que suele tener muchas
  palas grandes
• Una fuente de energía: Ya sean baterías de almacenamiento eléctrico recargadas por generadores acoplados a motores diésel o dispositivos anaeróbicos en el caso de los submarinos convencionales
  ;
• Una fuente de energía: O bien, para los submarinos nucleares, unreactor nuclear que suministre vapor a los turboalternadores (y posiblemente a las turbinas de propulsión). Todos los submarinos nucleares disponen además de una fuente de energía secundaria formada por el motor diésel, el generador y los acumuladores;
• Sistemas de regeneración de la atmósfera interna : Para los submarinos convencionales, en los que la atmósfera se regenera en cada carrera de schnorchel, se trata de sistemas de reserva: velas químicas de oxígeno y cal sodada absorbente de dióxido de carbono; < /li>

• Sistemas de regeneración de la atmósfera interior: Para plantas de oxígeno por electrólisis del agua de mar y absorbedor de dióxido de carbono a bordo de submarinos nucleares; < /li>

• Una o más esclusas de evacuación, para rescate de tripulaciones y posiblemente utilizadas para dejar caer buzos.

Los submarinos militares también tienen :

• Un
  dispositivo para permitir el funcionamiento de motores diesel en periscopio inmersión, tubo de aire (schnorchel) y escape en el agua ;
• Un
  sistema de vigilancia y detección, principalmente acústico, compuesto por sonares pasivos y activos, los únicos sensores que pueden utilizarse en inmersión. En inmersión periscópica, el submarino puede utilizar mediante mástiles izables de medios de detección, activos electromagnéticos (radar) o pasivos (detectores de radar), optrónicos (periscopios de vigilancia y ataque a los que se asocian dispositivos de vídeo, de visión infrarroja y de amplificación de la luz);
• De un sistema de navegación., que incluye clásicamente girocompás, bitácora y sonda, normalmente central inercial y receptor GPS en una antena periscópica y, a veces, un periscopio de avistamiento astral (que permite apuntar astronómicamente en la inmersión del periscopio) ;
• Un
  sistema de armas que permite el lanzamiento en inmersión de torpedos, minas, misiles antibuque, misiles de crucero y, para los SSBN, misiles balísticos. Algunos submarinos han sido equipados con misiles antiaéreos (principalmente contra helicópteros). Además, disponen de sistemas de sonar y de lanzamiento de señuelos antitorpedos.
• D‘un sistema de combate (un ordenador central) que asegura la integración de los tres sistemas anteriores y permite realizar los cálculos necesarios para determinar la cinemática de las detecciones, presentar la situación táctica y calcular los elementos de tiro ;
• Medios de comunicación de audio (teléfono submarino) y radio: Receptores de comunicaciones HF, U/VHF y satélite con antenas en mástiles de periscopio, receptores de muy baja frecuencia con antena de hilo remolcada o en un bastidor en el macizo (las ondas VLF pueden efectivamente recibirse a algunos metros de inmersión) y, para algunos submarinos, antena U/VHF remolcada.

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