Explorando as profundezas: A história e tecnologia dos submarinos

Ao longo dos tempos, a curiosidade em desvendar os segredos e as riquezas ocultas nas profundezas do oceano sempre foi um fascínio para a humanidade. Existem registros de rudimentares sinos de mergulho criados para que Alexandre, o Grande pudesse observar a vida marinha. No século XV, o renomado inventor italiano Leonardo da Vinci desenvolveu a concepção de uma embarcação submarina, além de uma série de outros projetos para a exploração subaquática.       

Atualmente, após o acidente que resultou na implosão do submersível Ocean Gate e na perda de tripulantes, tem-se observado um crescente interesse e curiosidade em relação aos submarinos. Com o intuito de atender a essas indagações, será apresentada uma breve explicação sobre a fabricação dos submarinos, sua origem e os pioneiros responsáveis por sua invenção.

Mas afinal, quem inventou o submarino?

Na verdade, o submarino foi inventado por várias pessoas ao longo do tempo, primeiro em 1578, William Bourne, um matemático já havia chegado à conclusão de que, para uma embarcação afundar e emergir à sua vontade, seria necessário um mecanismo que possibilitasse que ela diminuísse o seu volume para tornar o barco mais pesado e afundar e ao mesmo tempo, precisaria que aumentasse o seu volume para que ele pudesse subir novamente. Porém, Bourne nunca chegou a oferecer um desenho da sua ideia. 

Em 1623, o renomado inventor Cornelis Drebbel, conhecido por suas contribuições no desenvolvimento do termostato, também projetou um submarino primitivo. Essa embarcação era impulsionada por remos e controlava sua profundidade por meio do princípio da flutuabilidade.

Drebbel conseguia submergir o submarino enchendo os tanques de lastro com água e emergir bombeando o ar comprimido para fora desses mesmos tanques. O submarino era equipado com sistemas de ventilação e pequenas janelas de vidro para permitir a visibilidade subaquática. Vale ressaltar, no entanto, que o submarino de Drebbel possuía limitações em termos de autonomia e resistência a pressões extremas. Esse invento foi construído para o rei James I da Inglaterra e foi testado no rio Tâmisa.

Durante muitos anos, diversos inventores tentaram criar um submarino de qualidade e segurança, mas quem causou grande inovação foi Robert Fulton em 1801. O renomado inventor do barco a vapor também desempenhou um papel importante no desenvolvimento do submarino moderno. O submarino Nautilus, criado por Fulton para o governo francês, foi construído com cobre, madeira e uma estrutura de ferro. Possuía uma cúpula com uma escotilha de vidro em um mastro dobrável, permitindo visão subaquática.

No entanto, devido às condições adversas de marés e ventos, o submarino Nautilus nunca pôde ser utilizado em combate.

Em 1863, os franceses criaram o Plongeur, o primeiro submarino propulsionado por um motor em vez de ser operado manualmente. No entanto, sua eficácia prática também foi limitada.

No mesmo ano, nos Estados Unidos, foi desenvolvido o CSS Hunley, um submarino menos inovador em comparação com o Plongeur, mas foi o primeiro a afundar uma embarcação em combate na história.

No entanto, nem tudo foi positivo no mundo das invenções submarinas. O CSS Hunley não era seguro para sua tripulação, tendo perdido duas versões anteriores antes de obter sucesso na batalha, resultando na perda de todas as pessoas a bordo no fundo do mar, incluindo o próprio Hunley.

Com o advento da Primeira Guerra Mundial, essas invenções passaram por melhorias e adaptações, tornando as viagens nesses imponentes gigantes de ferro verdadeiramente seguras para suas tripulações.

Foi durante a Primeira e a Segunda Guerra Mundial que o uso dos submarinos cresceu significativamente.

Mas afinal, como funciona?

Primeiramente, independente do tipo de submarino, o cálculo é dado por sua capacidade de emergir ou submergir, provocando uma desigualdade entre a força peso e a força de empuxo atuantes sobre ele.

Aqui teremos uma explicação geral de como funciona o processo de emergir e submergir:

Para emergir, tem-se:

• Esvaziamento de tanques de lastro: Para emergir, o submarino inicia o processo de esvaziar os tanques de lastros, que são preenchidos com água para tornar o submarino mais denso que a água e afundar;
• Controle de flutuabilidade: À medida que a água é expelida dos tanques de lastro por meio de bombas ou injeção de ar comprimido, a flutuabilidade do submarino aumenta gradualmente. Isso ocorre porque o volume de água deslocada pelo submarino é menor que seu volume total, permitindo que ele flutue em direção à superfície;
• Superfície: Uma vez que a flutuabilidade seja suficiente para vencer a força de empuxo e o submarino se torne positivamente flutuante, ele emerge e atinge a superfície da água.

Para submergir, tem-se:

• Enchimento de tanques de lastro: Para submergir, o submarino começa a encher os tanques de lastro com água do ambiente marinho. Isso torna o submarino mais denso que a água circundante, permitindo que ele afunde;
• Controle de flutuabilidade: Conforme a água entra nos tanques de lastro, o submarino se torna cada vez mais pesado, diminuindo sua flutuabilidade. O submarino é controlado com precisão para afundar até a profundidade desejada;
• Navegação submersa: Uma vez que a profundidade desejada é atingida, a injeção ou expulsão de água dos tanques de lastro é ajustada para manter o submarino em uma posição estável e controlada debaixo d’água;
• Submersão total: O submarino continua enchendo ou esvaziando os tanques de lastro conforme necessário para manter sua posição e profundidade desejadas. Ele pode usar lemes, planos de mergulho e propulsores para fazer ajustes e manter o equilíbrio enquanto se move sob a água.

O processo de emergir e submergir é controlado pelos sistemas hidráulicos e eletrônicos do submarino, permitindo que a tripulação ajuste a flutuabilidade e a profundidade conforme necessário durante as operações subaquáticas. É importante ressaltar que os submarinos modernos possuem sistemas avançados de controle e direção, que permitem manobrar com precisão durante o processo de emergir e submergir.

Além do cálculo para emergir e submergir, temos uma série de etapas e considerações técnicas. Como:

• Requisitos e especificações: Os engenheiros realizam cálculos hidrodinâmicos para determinar a forma do casco, as dimensões e a distribuição de pesos do submarino. Isso inclui garantir a estabilidade e a capacidade de flutuação adequadas, bem como minimizar a resistência ao avanço e melhorar a eficiência hidrodinâmica.

• Estrutura e materiais: Simulações, projetos e cálculos estruturais são realizados para determinar as dimensões, espessuras e materiais adequados para o casco e outros componentes estruturais do submarino. Esses estudos garantem que o submarino seja capaz de suportar as pressões encontradas nas profundezas oceânicas e manter a segurança da tripulação.

• Propulsão e energia: São feitos cálculos sobre a potência necessária para a propulsão do submarino, considerando sua velocidade desejada e as condições operacionais. Isso pode envolver o dimensionamento dos motores elétricos, sistemas de baterias, motores a diesel ou reatores nucleares, dependendo do tipo de propulsão escolhido.

• Sistemas auxiliares: São realizados cálculos para os sistemas auxiliares do submarino, como sistemas de controle e direção, sistemas de suporte à vida, sistemas de comunicação, sistemas de armas e outros equipamentos. Esses cálculos garantem que os sistemas sejam dimensionados adequadamente para atender às necessidades operacionais e funcionais do submarino.

• Testes e simulações: Além dos cálculos teóricos, os engenheiros também realizam testes em laboratório e simulações computacionais para verificar e validar o projeto do submarino. Isso inclui testes de resistência estrutural, testes de resistência à pressão, simulações de comportamento hidrodinâmico e outras análises para garantir a segurança e o desempenho adequados.

Por fim, é importante ressaltar que o projeto e cálculo de um submarino envolvem uma equipe multidisciplinar de engenheiros especializados em diferentes áreas, como hidrodinâmica, estruturas, sistemas elétricos, propulsão, entre outros. O processo é complexo e requer um alto nível de conhecimento técnico e experiência.

Mas afinal, porque o submarino da OceanGate implodiu? O que poderia ter sido evitado? 

Uma série de fatores poderiam ter sido evitados no acidente do submarino OceanGate:

• Material do submarino: O casco do submarino, composto por titânio e fibra de carbono, foi apontado como um dos principais problemas. Embora o titânio seja resistente à pressão, a combinação com a fibra de carbono pode ter sido inadequada, pois o titânio não possui a resistência à compressão necessária para operar em grandes profundidades.
• Sistema de alerta precoce: O sistema avançado de monitoramento acústico do submarino foi considerado ineficaz, pois fornecia avisos muito próximos de uma possível implosão catastrófica.
• Ausência de certificações: O submarino Titan não possuía evidências de ter passado por testes de segurança rigorosos de acordo com os padrões das agências reguladoras. Isso foi destacado quando um jornalista relatou ter assinado um termo de responsabilidade indicando que o submarino não havia sido aprovado ou certificado por órgãos reguladores.
• Alertas de segurança: Vários ex-funcionários da OceanGate deixaram a empresa após levantarem preocupações sobre a segurança do submarino. Eles alertaram sobre problemas na produção rápida, falhas no casco e outros aspectos relacionados à segurança.
• Incidentes anteriores: O submarino Titan já havia enfrentado falhas anteriores, como problemas na bateria e perda de contato durante expedições anteriores.

Esses fatores apontam para possíveis negligências e falhas que poderiam ter sido evitadas, contribuindo para o acidente do OceanGate.

• https://en.wikipedia.org/wiki/William_Bourne_(mathematician)
• https://museuweg.net/blog/quem-inventou-o-submarino/

Autor: Cintia Fortunato