Como Funcionam os Submarinos?

Contextualização histórica:

O desejo de explorar os oceanos navega a humanidade há milênios.Supostamente, Alexandre, O Grande, conseguiu o feito de viajar debaixo das águas do mar Egeu em um barril de vidro grosso e transparente. Em alguns documentos é relatado que o imperador chegou a observar a vida marinha e até mesmo baleias enquanto seus súditos ficavam encarregados de controlar a profundidade da carcaça de vidro.

Quanto a fatos, o primeiro submarino movido a diesel do mundo, Ictineo II, foi construído na Espanha em 1864. Já em 1904 os franceses conseguiram unir um motor elétrico e um gerador a diesel para montar o primeiro desta categoria.

Contudo, o real valor dos submarinos só foi revelado durante a primeira e segunda guerras mundiais, quando ficou claro que eles promoviam uma vantagem militar considerável para os países que os controlavam. Afinal, se tornou possível, não somente espionar os navios inimigos, mas também atacá-los de forma inesperada e eliminar suprimentos e possíveis ameaças que eles representavam.

Ou seja, foram provados como verdadeiras máquinas de guerra. Somente a Alemanha, durante a Segunda Guerra Mundial, foi responsável pelo naufrágio de 11 milhões de toneladas de navios dos Aliados.

Confrontados com a relevância dos submarinos alemães, a Marinha dos Estados Unidos tratou de investir em intensivas pesquisas e melhorias no modelo francês de uma máquina composta por motores elétricos.

Enfim, não há como negar que os conflitos geraram avanços tecnológicos, inclusive, foi durante o frenesi das batalhas da 2ª GM que importantes equipamentos surgiram, como os sistemas de radares e sonares inventados pelos ingleses.

Partes Características dos Submarinos:

Vela:

Essa é responsável pela entrada e saída da tripulação, pela estabilização do submarino e pela localização de equipamentos.

Sonar:

Em uma máquina valorizada pela furtividade, os sonares não devem emitir ondas sonoras tais quais os tipos mais comuns, mas sim focar apenas na captação do ruído natural emitido pelos objetos ao entorno para calcular precisamente a posição adequada do navio e a distância de objetos capazes de promover uma colisão.

Periscópio:

É um tipo de instrumento óptico que antigamente utilizava princípios da reflexão da luz em espelhos para seu funcionamento. Basicamente, dois espelhos são posicionados paralelamente e em um ângulo de 45º, um na entrada da luz e outro na saída do objeto, assim é possível que a imagem viaje até os olhos do observador.

Contudo, atualmente, já existem periscópios digitais, os quais funcionam como filmadoras. Dessa maneira, na entrada do equipamento é colocada uma lente e um sensor sensível à luz, o qual a transforma em corrente elétrica. A imagem, agora digitalizada, é transmitida ao observador através de uma tela, semelhante a de uma televisão. 

Escotilha: 

É uma forma de saída emergencial do submarino.

Lemes:

São partes móveis e ajustáveis para controlar a direção do navio.

Motor:

Fica responsável por converter a energia elétrica em energia mecânica para mover a embarcação. 

Hélice:

O hélice, juntamente com o motor, é a ferramenta que é capaz de canalizar a energia mecânica em propulsão.

Baterias:

Os submarinos mais comuns são os de propulsão diesel-elétrica ou nuclear-elétrica. Devido a isso, é necessário para o pleno funcionamento da máquina a existência de um banco de baterias extenso. 

Isso se deve, não só a uma medida de segurança para caso os geradores parem de funcionar corretamente, mas também para mover o submarino quando esse precisa se manter em segredo. Ambos os geradores, mas principalmente o nuclear, liberam ruídos o que pode comprometer a localização da embarcação em missão.

Geradores de Oxigênio:

Conseguem prover oxigênio para a tripulação através de eletrólise da água ou outro processo químico.

Geradores elétricos:

São essenciais para a propulsão da embarcação assim como para gerar a energia de alimentação de todos os equipamentos eletrônicos, da manutenção da temperatura interna e da iluminação do navio.

Os geradores podem ser a diesel ou nucleares. 

Lastro:

O lastro dos submarinos são ajustáveis através de válvulas que permitem a entrada de água ou ar em um compartimento que geralmente fica ao redor da estrutura da embarcação. 

O lastro é responsável então por definir a densidade do navio, o que auxilia na imersão e na emersão do submarino. 

Como o submarino resiste à pressão da água?

A cada dez metros de profundidade a pressão ao redor da embarcação aumenta 1 atm. Os submarinos militares geralmente conseguem mergulhar até 600 metros, sendo que alguns chegam a pouco mais de 1000 metros. Ou seja, a embarcação deve suportar uma pressão entre 60 e 100 atm, o que é algo absurdamente alto, quando se compara a exploração dos oceanos com uma viagem espacial, por exemplo, a diferença de pressão entre a o nível do mar e o espaço é de apenas 1 atm.

Por conta disso, os submarinos contam com dois cascos e o interno geralmente é o mais resistente feito de aço ou titânio. Existe também uma estrutura de suporte entrelaçada que deve ser capaz de encolher e expandir levemente conforme a pressão varia. 

Submarinos Nucleares X Submarinos Diesel-elétricos:

Um reator nuclear aumenta em muito a autonomia, a velocidade e até mesmo a capacidade de furtividade de um submarino. Isso se deve ao fato de que é possível levar a bordo uma quantidade suficiente de urânio enriquecido a ponto de o navio funcionar direto por 25 anos sem a necessidade de subir à superfície, o único impedimento para tal feito é a tripulação. 

Além disso, a quantidade de energia disponível é maior que em um submarino Diesel-elétrico, o que o torna vantajoso nesse sentido. Uma embarcação com geradores à diesel precisa realizar um procedimento chamado snorkel, que é subir a superfície para captar ar e realizar o escape para esse tipo de gerador e assim recarregar as baterias. Fora isso, é necessário levar a bordo uma quantidade alta de combustível e um número maior de baterias, o que ocupa um espaço valioso dentro da embarcação. 

Ou seja, os submarinos a Diesel, quando estão em missão, ficam dependentes somente das baterias para o seu funcionamento, somente assim conseguem manter a discrição. Isso é problemático, pois há energia limitada para a velocidade e tempo de submersão.

Já a propulsão nuclear é totalmente independente de oxigênio, por isso os submarinos nucleares não fazem snorkel. Eles podem recarregar as baterias enquanto em missão ou ainda em caso de emergência usar o gerador para alimentar o motor. Isso promove uma velocidade elevada, quase 3 vezes maior que em um submarino movido a Diesel.

Contudo, a tecnologia nuclear é extremamente cara e depende de uma equipe extremamente capacitada para o projeto obter sucesso. Afinal, são necessárias diversas medidas para impedir escape de radiação em um ambiente pequeno e móvel. Por conta disso, poucos países contam com submarinos nucleares em suas frotas navais. Inclusive, devido a esse mesmo fator, as nações que mantêm a fabricação de submarinos diesel-elétricos conseguem uma produção maior de embarcações do gênero, graças ao menor custo e a relativa facilidade de construção.

Além disso, o avanço tecnológico nas baterias pode significar que as vantagens táticas dos submarinos nucleares aos poucos tendem a diminuir.