Primele submarine erau bărci subacvatice cu vâsle, făcute din lemn şi din piele. În prezent, submarinul nuclear este o maşină militară puternică, capabilă să parcurgă peste 500000 km cu doar 5 kg de combustibil. Un submarin a fost pentru prima dată folosit pentru a ataca un vas inamic în anul 1776, în timpul Războiului de Independenţă american (1775-1783). Minisubmarinul Turtle a încercat să ataşeze o mină la fregata britanică Eagle în New York Bay. Planul a eşuat, dar Turtle reuşise să ajungă nedetectat la vasul inamic, arătând că submarinele puteau fi folosite în război. Turtle era propulsat de un bărbat care pedala o elice. Găsirea unui mijloc potrivit de acţionare a submarinelor nu a fost un lucru uşor. Motoarele electrice pentru bărci fuseseră concepute până în anii 1830 şi erau ideale pentru acţionarea unui vas submersibil pentru că nu eliminau gaze şi nu consumau oxigen. Totuşi, motoarele electrice nu au adus răspunsul complet, pentru că bateriile necesare se descărcau curând. În anii 1860 s–au conceput baterii electrice reîncărcabile numite acumulatoare sau baterii de acumulatoare şi dinamuri capabile să le reîncarce. Totuşi, în ciuda faptului că un submarin propulsat de un motor electric putea folosi un dinam pentru a–şi reîncărca bateriile electrice, trebuia să se adauge un fel de motor pentru acţionarea dinamului.
§ Progrese
Un motor cu aburi obişnuit necesita o alimentare abundentă cu aer
pentru a–şi arde combustibilul şi un coş pentru eliminarea fumului şi a gazelor. Motorul putea fi acţionat în timp ce vasul era la suprafaţă, dar, înainte de scufundare, echipajul trebuia să etanşeze coşul şi să închidă boilerele. Aceasta provoca o întârziere inacceptabilă pentru un vas militar care trebuia să se scufunde brusc pentru a evita inamicul. De asemenea, căldura reziduală de la boilere ridica temperatura la nivele insuportabile.
Răspunsul părea să fie motorul cu benzină, deşi un dezavantaj grav al acestuia este faptul că aburii combustibilului volatil pot exploda uşor. Cu toate acestea, în anii 1900, multe asemenea vase cu motoare cu benzină erau folosite în operaţiunile navale.
Primele submarine ale Marii Britanii erau de tip Holland, numite după constructorul lor american. Aceste ambarcaţii erau lungi de 19,3 m cu o rază (lăţime) de 3,6 m. În timp ce erau la suprafaţă, un motor cu benzină acţiona un dinam care încărca bateriile electrice. Acest motor propulsa de asemenea vasul la suprafaţă, dându-I o viteză maximă de 12 noduri. Când era scufundat, dinamul funcţiona ca motor acţionat de bateriile electrice. Aceasta dădea vasului o viteză subacvatică de până la 8 noduri.
§ Energia Diesel
În cele din urmă, totuşi, motoarele Diesel au înlocuit motoarele cu benzină la submarine. La început, propulsia la suprafaţă se făcea prin acţionare directă de la motoarele Diesel ale vasului. Mai târziu, s–au introdus submarine cu acţionare Diesel-electrică. În acest tip de vas, motoarele electrice sunt folosite atât sub apă, cât şi la suprafaţă, dar se folosesc şi generatoare electrice acţionate de motoare Diesel pentru a le acţiona şi pentru a încărca bateriile.
În 1943, germanii au introdus “ţeava de respiraţie”. Aceasta era un tub conţinând ţevile de admisie şi de evacuare ale motorului. Un submarin putea să rămână sub suprafaţă şi, cu “ţeava de respiraţie” ieşind din apă, să îşi pornească motoarele pentru a-şi reîncărca bateriile electrice. Funcţionând astfel, submarinele erau extrem de greu de detectat de inamic.
O revoluţie în construcţia de submarine a avut loc în 1955. Flota Militară SUA a lansat USS Nautilus – primul submarin cu propulsie nucleară. Acţionat de o bucată de uraniu, de mărimea unei mingi de golf, într–un reactor nuclear. Nautilus putea parcurge peste 110000 km în doi ani, fără a trebui realimentat.
§ Energia nucleară
Reactorul unui submarin nuclear produce căldură prin fisiunea nucleelor. Prin acest proces se divid nucleele atomice, eliberând cantităţi mari de căldură. Un lichid de răcire extrage căldura din reactor şi o transferă la apa dintr–un boiler. Apa fierbe, generând aburi, trecuţi apoi în turbinele de propulsie principale şi în turbine legate la generatoare electrice. Căldura transformă apa în aburi. Apoi, aburii rotesc turbinele care acţionează elicele.
§ Vânătoare–distrugătoare
Submarinele cu propulsie nucleară sunt foarte costisitoare şi doar flotele militare ale celor mai bogate ţări şi le pot permite. Ele sunt de două tipuri. Submarinele nucleare vânătoare-distrugătoare, cunoscute ca SSN-uri, se folosesc la urmărirea şi la distrugerea navelor şi a submarinelor inamice. Ele sunt dotate cu sonar sensibil pentru a detecta “semnătura sonoră” unică, un sunet de identificare, a unui vas inamic. Operatorii de sonar pricepuţi pot să identifice multe vase pur şi simplu după tipul de zgomot pe care îl fac. Acesta este în mare parte determinat de viteza cu care se roteşte elicea şi de numărul de pale pe care îl are aceasta. Indiferent cât de silenţios ar fi un submarin, de obicei, el poate fi detectat prin folosirea unui sistem sonor activ. Acesta transmite unde sonore prin apă şi recepţionează ecourile, inclusiv pe cele provocate de submarine.
SSN-ul rusesc clasa Alfa, cunoscut sub numele de “peştişorul auriu”, se poate scufunda la 700 m şi poate să atingă o viteză maximă de 110 km/h. Pe vremea Războiului Rece dintre SUA şi fosta Uniune Sovietică, ambele ţări şi–au construit flote mari de submarine vânătoare–distrugătoare cu scopul şi rezistenţa de a aştepta lângă porturile terminale ale inamicului şi de a–şi urmări prada în zonele de patrulare oceanice.
§ Submarinele balistice
Cele mai mari submarine cu propulsie nucleară sunt cele concepute pentru aruncarea proiectilelor balistice cu rază mare de acţiune, purtând focoase nucleare. Aceste vase, cunoscute ca SSBN–uri, pot lansa proiectile pe sub apă, pentru a lovi ţinte la mii de kilometri depărtare. SSBN–uri se află în funcţiune în SUA, Rusia, Marea Britanie, Franţa şi China. Capacitatea SSBN-urilor de a evita detectarea, rămânând sub apă luni întregi dacă este necesar, la protejează de atacul nuclear – un mare avantaj faţă de punctele de lansare a proiectilelor pe uscat. Dacă un inamic lansează un atac cu arme nucleare, SSBN–urile pot contraataca devastator. Aceasta le face foarte eficiente în ţinerea la distanţă a inamicilor. SSBN–urile include cele mai mari submarine din lume – clasa Typhoon rusească, lungă de 170 m.
În era submarinelor cu propulsie nucleară, submarinele Diesel-electrice au încă un rol important. Sunt mai mici şi mai puţin costisitoare decât submarinele nucleare şi deplasarea lor foarte silenţioasă le face greu de depistat de detectorii sonor ai unui submarin inamic.
§ Viaţa în adâncuri
Toate submarinele, atât cele nucleare, cât şi cele Diesel-electrice, imersează la fel. Când se pregăteşte de scufundare, un submarin îşi umple cu apă tancurile de imersiune până când vasul devine neutru din punct de vedere al portanţei. Aceasta înseamnă că densitatea medie a vasului este aceeaşi cu a apei din jurul său, adică vasul nu pluteşte şi nici nu se scufundă, ci doar “stă” în apă. Pentru ca submarinul să coboare, el este ghidat în jos cu ajutorul unor suprafeţe de imersiune. Acestea funcţionează ca nişte cârme, cu deosebirea că ele controlează mişcarea de sus-jos a vasului, şi nu dintr-o parte în alta.
Dacă un submarin trebiue să facă o scurtă vizită la suprafaţă, el urcă pur şi simplu orientându-şi în sus suprafeţele de imersiune. Pentru a se întoarce la suprafaţă pentru o perioadă mai lungă, un submarin foloseşte în mod normal are comprimat pentru a expulza apa din tancurile sale de imersiune.
Un submarin nuclear poate rămâne sub apă luni în şir, de aceea trebuie să conţină depozite mari de hrană. Este esenţială şi prezenţa unui sistem de climatizare. Acesta menţine aerul la o temperatură confortabilă, înlătură dioxidul de carbon expirat de oameni şi îl înlocuieşte cu oxigen. Oxigenul este produs la bord prin folosirea unui curent electric pentru a decompune apa mării în componentele sale principale – hidrogen şi oxigen. Apele reziduale se depozitează în rezervoare, care se pompează în apă din când în când.
Apa mării se distilează pentru a asigura echipajului apă de băut. Apa sărată a mării se fierbe, aburii produşi se răcesc pentru a fi transformaţi în apă pură, strânsă apoi în alt recipient. Sarea şi alte impurităţi rămân în boiler.
§ Navigaţia
Unele dintre primele periscoape (tuburi de observare) folosite la submarine erau simple şi grosolane, proiectând o imagine răsturnată a mării pe un ecran din sticlă mată.
Mai târziu s-au introdus aparaturi sofisticate pentru a da navigatorilor posibilitatea de a examina în detaliu cerul, marea şi fundul mării. Asemenea aparatură include sextanţi periscop pentru observarea soarelui, a lunii şi a stelelor, aparatură radar, sisteme de televiziune cu lumină redusă şi aparatură de sondaj ultrasonic. În prezent, Sistemul de Navigaţie Submarin (SINS), un sistem complex cu giroscoape, produce un grafic extrem de exact care necesită doar o dată la câteva zile reglare de către NAUSAT, un sistem de navigaţie prin satelit.
Submarinel controlează torpilele cu un sistem computerizat. Când o torpilă ajunge în zona ţintă, ea este preluată de mecanisme de ghidare preprogramate, care se orientează după sunetul elicei, magnetismul carcaselor şi alte perturbaţii subacvatice.
Proiectilele de croazieră pot fi lansate de deasupra apei sau de sub apă. Acestea se menţin aproape de suprafaţa valurilor, sub nivelul radar, până când îşi lovesc ţinta. Proiectilele de croazieră ale submarinelor au o rază de acţiune de până la 400 km. Principalele arme purtate de SSBN-uri sunt rachetele intercontinentale (ICBM-uri) cu focoase nucleare. Acestea includ Polaris (rază de acţiune de circa 4500 km), Poseidon (4800 km) şi Trident (7200 km).
§ Pericole
Cel mai grav lucru care se poate întâmpla unui submarin este avarierea carcasei. Aceasta este una dintre cele mai mari temeri ale echipajului. Carcasa este împărţită în compartimente etanşe, astfel încât doar secţiunile direct avariate vor fi inundate de apă. Dacă sunt inundate prea multe secţiuni, submarinul se va scufunda. Un alt pericol este izbucnirea unui incendiu în compartimentul maşinilor. Aceasta s-a întâmplat cu mai multe submarine ruseşti. În fiecare caz, vasul a reuşit să urce la suprafaţă, unde echipajul trebuie să aştepte intervenţia echipelor de salvare.
Dacă un submarin defectat nu poate să urce la suprafaţă, dar este etanş, stabil şi stă pe fundul mării la o adâncime nu foarte mare, atunci echipajul poate folosi trapele de salvare. Membrii echipajelor submarinelor britanice avariate folosesc o vestă de salvare asemănătoare cu o glugă pentru a urca la suprafaţă. Când intră în turnul de salvare, membrul echipajului îşi umflă vesta conectând-o la un ştuţ de alimentare cu aer. Apoi, o dată inundată, camera se deschide şi membrul echipajului pur şi simplu urcă liber la suprafaţă, respirând normal în interiorul vestei de salvare.
Echipajul unui submarin eşuat la adâncimile extreme ale oceanului nu se poate retrage prin această metodă, deoarece corpul uman nu rezistă la presiunea mare a apei. Singura cale de scăpare este prin intermediul unui submarin în miniatură numit submersibil. Flota Militară SUA şi Flota Militară Regală a Marii Britanii sunt ambele dotate cu submersibile de salvare. LR5, un tip folosit de flota militară britanică, este coborât în apă de pe un vas de la suprafaţă şi apoi ghidat spre submarinul aflat în sinistru maritim. Un coş metalic, numit lizieră de transfer, se potriveşte la trapa de urgenţă a submarinului şi asigură echipajului o cale de a trece în submersibil pentru călătoria înapoi la suprafaţă.