¿Cómo llega un submarino a la superficie?

Un submarino es una embarcación sumergible que se mueve en tres dimensiones, en superficie y bajo el agua . Para uso civil y militar, suele servir como buque de guerra o se utiliza para investigación oceanográfica y explotación petrolera. El primero fue inventado por Cornelius Drebbel, un físico holandés. Fue probado en 1620 en el Támesis a petición del rey Jaime I. El submarino está compuesto por un casco interior resistente en el que se coloca el personal. Una capa exterior promueve su hidrodinámica , es decir, sus movimientos en el agua. Entre estos dos cascos, los lastres, las purgas y los ajustadores participan en la acción de inmersión del barco. Pero surge una pregunta: ¿cómo llega a la superficie un marinero estadounidense so? Veamos a continuación todo lo que hace que esta embarcación de varias toneladas sea tan liviana en el agua. Diferentes prendas y accesorios (collar de placa militar, parka militar para hombre, encendedor de tormenta para senderismo,... ) están disponibles en nuestro sitio web. ¡Elige todo lo que te convenga!

La aparición de un submarino en la superficie

• El submarino obedece a dos principios fundamentales: el de Arquímedes y el de Pascal. Según Arquímedes, la nave flota y se eleva. Según Pascal,se sumerge y permanece sumergido . Su peso total define el volumen de sus balastos. Cuando flota, el submarino tiene las purgas cerradas. Sus balastos están principalmente llenos de aire. Los ajustadores calculan el nivel de agua necesario para imprimir el empuje de Arquímedes. Cuando el submarino se sumerge en el agua, se ejerce el principio de Pascal: las purgas permanecen abiertas, los balastos se llenan, el submarino se sumerge. Cuando está completamente bajo el agua, los balastos están completamente llenos de agua. La carcasa interior, de acero y forma cilíndrica, soporta esta presión. Su grado de elasticidad es crucial: debe poder volver a su forma inicial. Su espesor se calcula de acuerdo con la inmersión máxima planificada. Para 10 mm de espesor , ganamos 100 m de inmersión . En la parte delantera y trasera, cajas de placas regulan el equilibrio longitudinal. Una propulsión motorizada y hélices mueven el submarino hacia adelante.
• Para que un submarino hundido en el agua pueda elevarse, es necesario un movimiento casi opuesto. Los ajustadores calcularán la cantidad de agua necesaria para lograr el empuje de Arquímedes de acuerdo con el nivel de ascenso objetivo ( cantidad 0 para subir a la superficie). Por lo tanto, los tanques previamente llenos de agua deben vaciarse. La tripulación utiliza bombas para empujar el agua fuera de los balastos y dejar que el aire entre en su lugar. Para ser precisos, un submarino siempre lleva aire comprimido a bordo en grandes globos metálicos para este propósito. Por lo tanto, cuando estos globos se abran, el aire entrará en los balastos en vigor y expulsará el agua, lo que hará que el submarino sea más ligero y más capaz de elevarse. Cuando el submarino navega en superficie, el nivel de agua en los balastos es cero y el nivel de aire es el más alto.En resumen, el capitán de un submarino siempre tiene mucho que hacer para llevar su barco y toda la tripulación a puerto.

Cómo funciona un submarino

Un submarino funciona de acuerdo con Empuje de Arquímedes. Es capaz de navegar en 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.

Los balastos

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

La propulsión

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

Rumbo bajo el agua

Para dirigir hacia la derecha, izquierda, arriba o abajo, los submarinos tienen superficies de control , como en los aviones. Horizontalmente, esto le permite ir a la derecha oa la izquierda, usando la presión del agua debido a la velocidad. Verticalmente, las superficies de control utilizan la presión del agua para inclinar el submarino hacia arriba o hacia abajo. Se llaman barra de dirección y barra de buceo en un submarino.

Estar bajo el agua

Bajo el agua, un submarino es ciego. No tiene ventanas (ojos de buey) para ver el exterior. De hecho, después de cierta profundidad, la luz ya no cruza el agua, está oscura. Para averiguar dónde está, la tripulación utiliza dos técnicas:

• Para medir la profundidad, utiliza presión. Un contador indica a qué profundidad navega el submarino de acuerdo con el peso del agua en el barco
• Para medir la distancia recorrida, calcula la velocidad del submarino y, por lo tanto, su posición relativa al punto de partida . Por lo tanto, el camino recorrido por el submarino está marcado en los mapas.

Los sonidos bajo el mar

Bajo el mar, solo los sonidos atraviesan el agua. El radar no funciona, tampoco las ondas de radio. Así que identificamos obstáculos y otras naves usando el sonido que emiten. También es posible enviar un sonido y medir la distancia y la dirección de los obstáculos que encuentra. Esta es la técnica de sonar. De hecho, el submarino utiliza la misma técnica que los animales marinos que nadan a la misma profundidad. Los sonidos también se pueden usar para comunicarse bajo el agua enviando mensajes codificados.

Energía

El problema con un barco que se mueve bajo el mar es la fuente de energía que impulsa la propulsión (el movimiento de las hélices). Al principio, usamos la fuerza de los brazos para mover un submarino. Cuando descubrimos la electricidad, usamos motores. De hecho, el motor eléctrico no utiliza oxígeno, a diferencia del motor de explosión (presente en los automóviles de gasolina). Sin embargo, el dioxígeno es muy raro en el agua. El problema es la recarga de las baterías, que contienen electricidad. Así que inventamos submarinos que usaban motores diesel . El principio es simple: el submarino navega la mayor parte del tiempo en la superficie con sus motores encendidos que recargan las baterías. En caso de alerta, el submarino puede navegar bajo el agua en silencio gracias a sus baterías acopladas a sus motores eléctricos. Más tarde, se inventó el submarino nuclear. Esta tiene una mini planta de energía nuclear que produce electricidad sin necesidad de oxígeno. A partir de entonces, es posible navegar bajo el mar sin salir a la superficie, durante largos meses.

Los diferentes tipos de submarinos y sus usos:

Los submarinos se clasifican generalmente, por un lado, según su uso (civil o militar), por otro lado, según su modo de generación y propulsión de energía (nuclear o convencional), que determina en gran medida su diseño.

Submarinos civiles

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

• Hasta la fecha solo se han diseñado dos buques de carga submarinos, el Deutschland y el Bremen, por Alemania durante la Primera Guerra Mundial, con una capacidad de 47 toneladas cada uno. Otros submarinos se utilizaron para transportar carga, en particular los "vacas de efectivo" (submarinos de suministro) durante la Segunda Guerra Mundial o los utilizados por la Unión Soviética para romper el asedio de Sebastopol en Crimea. Si han existido otros proyectos, no ha surgido ninguno, debido a la falta de competencia suficiente con los buques de carga de superficie: la ventaja teórica de un buque de carga submarino es poder pasar por debajo de la capa de hielo.
• Los submarinos de investigación oceanográfica son los sucesores batiscafos utilizados para explorar las grandes profundidades. Sus misiones típicas incluyen observación ,recolección de muestras ymediciones , pero también se pueden fletar para diferentes misiones como intervención en pecios (identificación de restos antiguos como el Titanic, inspección para control anticontaminación o en caso de disputas como con el petrolero Prestige) o asistencia a otros submarinos en dificultad
• Los submarinos de rescate , sin embargo, siguen siendo prerrogativa de las fuerzas militares. Desde la década de 1950, se han construido alrededor de sesenta submarinos de búsqueda, principalmente en los Estados Unidos para búsqueda y rescate militar. En Francia, Ifremer utiliza el Nautilus y el Cyana; la Academia de Ciencias de Rusia utiliza el Mir.
• La industria del petróleo y el gas ahora utiliza submarinos tripulados pequeños, además de dronesy ROV, como buques de servicio en los campos de explotación. Sus tareas incluyen observación y recolección de mediciones , rescate en el sitio, asistencia en el tendido de cables y tuberías , despliegue de buzos e inspección de infraestructura submarina . Aunque actualmente solo hay una pequeña flota de estos submarinos, que operan principalmente en el Mar del Norte, se están construyendo nuevas unidades más especializadas.

Submarinos militares

Los submarinos militares pueden realizar una gran variedad de misiones, a diferencia de los primeros sumergibles que, hasta la Segunda Guerra Mundial, solo se usaban para hundir barcos enemigos (y en primer lugar barcos comerciales) y posiblemente prohibir el acceso o la salida de un puerto. Las misiones de los submarinos militares modernos incluyen la guerra antibuque de superficie, la guerra antisubmarina, la colocación de minas, la infiltración de fuerzas especiales, el ataque de objetivos en tierra, la escolta de grupos de combate y en particular los grupos aéreos navales, la recopilación de inteligencia, la disuasión nucleary las operaciones de búsqueda y rescate. Los submarinos militares se dividen actualmente en los siguientes tipos:

• Submarinos de ataque, con propulsión nuclear (SNA en francés, SSN para la OTAN) o clásica (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 llevan a cabo la mayoría de las misiones mencionadas anteriormente.
• Submarinos lanzamisiles balísticos (SNLE en francés, SSBN para la OTAN), hoy todos de propulsión nuclear. Su misión es la disuasión nuclear y pueden lanzar, mediante buceo, misiles balísticos con carga nuclear; son los submarinos más grandes en actividad y, a menudo, también los más silenciosos.
• Submarinos lanzamisiles de crucero(SSGN para la OTAN); equipados con misiles antibuque y/o misiles de crucero, pueden convertirse en SSBN (como algunos de la clase Ohio estadounidense) o submarinos diseñados específicamente para este propósito (clase Oscar rusa). Algunas armadas no los distinguen de los ANS.
• Los submarinos de rescate (DSRV para la OTAN) están diseñados para recoger a la tripulación de un submarino que se hunde y que se colocaría en el fondo.

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

Arquitectura y equipamiento de un submarino:

Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, los submarinos cuentan con:

• Una carcasa interior, gruesa ;
• Una capa exterior delgada que garantiza la hidrodinámica (capacidad física para moverse rápidamente en el agua) mediante la integración de balastos, búnkeres externos, antenas sensoras, paneles y cerraduras de acceso a bordo. La forma ideal para los submarinos modernos es la de la gota de agua
• de los balastos situados entre los dos cascos y cuyo llenado o vaciado permite la toma de inmersión (apertura de las purgas para que el agua penetre en el balasto) y el retorno a la superficie(expulsando aire comprimido para vaciarlos). En los submarinos modernos, los lastres están ubicados solo en la proa y la popa;
• Ajustadores, ubicados en el centro del submarino, llenos más o menos de agua (toma de agua por presión, vaciado por bomba o alivio por descarga de aire) para ajustar su peso al empuje de Arquímedes;
• Barras de buceo para variar la inmersión, generalmente un par en la parte posterior y uno en la parte delantera o en el macizo. En algunos submarinos, las barras de buceo traseras están acopladas con los timones de la barra de dirección y dispuestas en forma de cruz de San Andrés;
• Unlastre liberable de seguridad que podría permitir que un submarino lastrado por una vía fluvial suba a la superficie;
• Una reserva de aire comprimido complementada por compresores de aire para expulsar el agua de los balastos y la superficie.

También tienen:

• De trim boxes, en la parte delantera y trasera, que permiten ajustar su equilibrio longitudinal (distribución longitudinal de los pesos a bordo, pasando agua de adelante hacia atrás y viceversa;
• De un macizo, parte integrante del casco exterior y que aloja todos los mástiles periscópicos elevables (periscopios, varias antenas y tubo de aire) y que permite asegurar la vigilancia y navegación en superficie
• De propulsión por motores eléctricos, en la mayoría de los casos, excepto en ciertos submarinos nucleares que utilizan directamente turbinas de vapor como motores de propulsión (estos últimos también pueden tener motores eléctricos de respaldo
• De una hélice , que generalmente tiene muchas palas grandes
• Una fuente de energía:acumuladores eléctricos recargados por generadores acoplados a motores diésel o a dispositivos anaeróbicos en el caso de submarinos convencionales;
• Una fuente de energía : O bien, para submarinos nucleares, un reactor nuclear que suministre vapor a turboalternadores (y posiblemente turbinas de propulsión). Todos los submarinos nucleares también tienen una fuente de energía secundaria compuesta por el motor diesel, generador y acumuladores;
• Sistemas para regenerar la atmósfera interior: Para submarinos convencionales, cuya atmósfera se regenera con cada paseo de escalofríos, estos son sistemas de emergencia: velas químicas de oxígeno y gas de dióxido de carbono absorbente de cal sodada;
• Sistemas para la regeneración de la atmósfera interior: para plantas de oxígeno por electrólisis de absorbedor de agua de mar y dióxido de carbono a bordo de submarinos nucleares;
• De una o más esclusas de escape, para el rescate de la tripulación y posiblemente utilizadas para dejar caer buzos.

Los submarinos militares también tienen:

• De un dispositivo que permite el funcionamiento de motores diésel por inmersión periscópica, tubo de aire (escalfador) y escape en agua;
• De un sistema de monitorización y detección, principalmente acústico, compuesto por sonares pasivos y activos, los únicos sensores que se pueden utilizar en el buceo. Durante la inmersión periscópica, el submarino puede utilizar, a través de mástiles elevables, medios de detección, electromagnéticos activos (radar) o pasivos (detectores de radar), optrónica (periscopios de vigilancia y ataque con los que se asocian dispositivos de vídeo, visión infrarroja y amplificación de luz);
• De un sistema de navegación, que comprende convencionalmente una brújula giroscópica, un lago y una sonda de profundidad, generalmente una unidad inercial y un receptor GPS en una antena periscópica y, a veces, un periscopio de observación astral (que permite hacer un punto astronómico en la inmersión periscópica);
• De un sistema de armas para lanzar torpedos, minas, misiles antibuque, misiles de crucero y misiles balísticos para SSBN. Algunos submarinos estaban equipados con misiles antiaéreos (principalmente contra helicópteros). También tienen sistemas de lanzamiento de señuelos sonar y 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 disparo;
• Medios de comunicación acústica (teléfono submarino) y radio: receptores de HF, U/VHF y comunicaciones por satélite con antenas en mástiles periscópicos, receptores de muy baja frecuencia con antena de cable remolcada o en un marco en el macizo (las ondas VLF se pueden recibir a pocos metros de la inmersión) y, para algunos submarinos, antena U/VHF remolcada.

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