Submarino (Submarine)

Um submarino, frequentemente abreviado como submarino, representa uma embarcação projetada para operação subaquática autônoma. Esta embarcação é distinta de um submersível, que possui capacidade operacional subaquática mais restrita. Histórica e informalmente, a designação "submarino" também pode abranger veículos operados remotamente, sistemas robóticos ou embarcações menores, como submarinos anões e submarinos molhados. Independentemente das suas dimensões, os submarinos são convencionalmente denominados barcos e não navios.

Um submarino (frequentemente abreviado para sub) é uma embarcação capaz de operar de forma independente debaixo d'água. (É diferente de um submersível, que tem capacidade subaquática mais limitada.) O termo "submarino" também é às vezes usado histórica ou informalmente para se referir a veículos e robôs operados remotamente, ou a embarcações de médio ou pequeno porte (como o submarino anão e o submarino molhado). Os submarinos são chamados de barcos em vez de navios, independentemente do seu tamanho.

Embora já existissem protótipos de submarinos rudimentares, o século XIX marcou um avanço significativo no design de submarinos, levando à sua integração em inúmeras forças navais. A implantação extensiva começou durante a Primeira Guerra Mundial (1914–1918), e estas embarcações são agora parte integrante de marinhas de escalas variadas em todo o mundo. As aplicações militares abrangem: combate a embarcações de superfície adversárias (comerciais e militares) e outros submarinos; salvaguardar porta-aviões; contornar bloqueios; contribuir para a dissuasão nuclear; execução de missões clandestinas de coleta de inteligência e reconhecimento em zonas restritas; impedir ou dirigir manobras inimigas; conduzir ataques terrestres convencionais (por exemplo, lançamentos de mísseis de cruzeiro); e facilitar o envio secreto de homens-rãs ou unidades de operações especiais. As aplicações civis envolvem: investigação científica marinha; operações de salvamento; exploração; e a inspeção e manutenção da infraestrutura subaquática. Os submarinos são adaptáveis ​​para funções especializadas, incluindo operações de busca e salvamento e reparo de cabos submarinos. Além disso, servem fins no sector do turismo e no domínio da arqueologia submarina. Os submarinos de mergulho profundo contemporâneos traçam sua linhagem até o batiscafo, ele próprio uma evolução do sino de mergulho.

A maioria dos submarinos substanciais apresenta um casco cilíndrico com extremidades hemisféricas ou cônicas, complementado por uma estrutura vertical, normalmente posicionada a meia-nau, que acomoda equipamentos de comunicação e detecção ao lado de periscópios. Nos designs contemporâneos, esta estrutura é designada como "vela" na terminologia americana e "barbatana" na linguagem europeia. Projetos anteriores incorporavam uma "torre de comando", um casco de pressão distinto situado acima do corpo primário do navio, o que facilitava a implantação de periscópios mais curtos. Uma hélice ou bomba a jato está localizada na popa, complementada por várias aletas de controle hidrodinâmico. Tipos de submarinos menores, de mergulho profundo e especializados podem apresentar desvios consideráveis ​​desta configuração convencional. Os submarinos conseguem submersão e subida através da manipulação de aviões de mergulho e ajustando os volumes de água e ar dentro dos seus tanques de lastro para controlar a flutuabilidade.

Os submarinos exibem um amplo espectro de classificações e capacidades operacionais. A sua diversidade abrange desde unidades compactas e autónomas, como submersíveis com um ou dois ocupantes com autonomia de várias horas, até embarcações capazes de operações submersas de seis meses, exemplificadas pela classe Russian Typhoon, que representa os maiores submarinos construídos até à data. Essas embarcações são capazes de operar em profundidades que excedem os limites práticos ou mesmo de sobrevivência para mergulhadores humanos.

Histórico

Etimologia

O termo submarino significa 'subaquático' ou 'submarino', como exemplificado por 'cânion submarino' ou 'duto submarino'; entretanto, quando usado como substantivo, denota principalmente uma embarcação capaz de navegação subaquática. Esta designação é uma forma abreviada de barco submarino, uma estrutura evidente em vários idiomas, incluindo francês (sous-marin) e espanhol (submarino). Por outro lado, outros idiomas, como holandês (Onderzeeboot), alemão (Unterseeboot), sueco (Undervattensbåt) e russo (подводная лодка: podvodnaya lodka), retém o significado completo de 'barco submarino'. A tradição naval determina que os submarinos, independentemente das suas dimensões, sejam normalmente referidos como barcos em vez de navios. Apesar desta classificação informal como barcos, os submarinos dos EUA levam o prefixo oficial USS (Navio dos Estados Unidos), como no USS Alabama. Na Marinha Real, a designação HMS pode denotar 'Navio de Sua Majestade' ou 'Submarino de Sua Majestade', sendo o último ocasionalmente traduzido como 'HMS/m'.

Submersíveis iniciais de propulsão humana

Séculos XVI e XVII

Um relatório de 1562 dentro do Opusculum Taisnieri afirma:

Dois gregos submergiram repetidamente e ressurgiram no rio Tejo, perto da cidade de Toledo, na presença do Sacro Imperador Romano Carlos V, sem se molharem e com a chama que carregavam permanecendo acesa.

Em 1578, o matemático inglês William Bourne documentou uma das primeiras propostas para um veículo de navegação subaquática em sua publicação, Inventions or Devises. Posteriormente, em 1596, o matemático e teólogo escocês John Napier articulou em sua obra Invenções Secretas sua aspiração de "realizar" várias "invenções além de dispositivos de navegação debaixo d'água com diversos outros dispositivos e estratégias para prejudicar os inimigos pela graça de Deus e pelo trabalho de artesãos experientes". No entanto, permanece incerto se Napier alguma vez implementou este conceito.

Jerónimo de Ayanz y Beaumont (1553–1613) desenvolveu projetos abrangentes para duas categorias distintas de veículos submersíveis com sistemas de regeneração de ar. Esses projetos incorporavam remos, snorkels flutuantes autônomos movidos por bombas internas, vigias e luvas especializadas que permitiam à tripulação interagir com objetos submersos. Ayanz destinava esses submersíveis para aplicações militares, especificamente para abordagem secreta de navios adversários e lançamento de cargas de pólvora cronometradas contra seus cascos.

Em 1620, Cornelis Drebbel, um inventor holandês empregado por Jaime I da Inglaterra, projetou e construiu o primeiro submersível para o qual existe documentação verificável. Esta embarcação utilizava remos para propulsão.

Século 18

Em meados do século XVIII, a Inglaterra havia concedido mais de uma dúzia de patentes para submarinos e embarcações submersíveis. Em 1747, Nathaniel Symons patenteou e construiu a primeira aplicação funcional documentada de um tanque de lastro para submersão. Seu projeto empregou bolsas de couro que seriam enchidas com água para submergir a embarcação, com um mecanismo então usado para expelir a água e permitir que a embarcação ressurgisse. Em 1749, a Gentlemen's Magazine informou que Giovanni Borelli havia proposto inicialmente um projeto semelhante em 1680. Melhorias significativas no projeto posteriormente ficaram paralisadas por mais de um século, enquanto se aguarda a adoção de novas tecnologias de propulsão e estabilidade.

O submersível militar inaugural foi o Tartaruga (1775), um aparelho em forma de bolota, movido à mão, concebido pelo inventor americano David Bushnell para abrigar um único operador. Esta embarcação representa o primeiro submarino autenticado capaz de navegação e movimento subaquático autônomo e, notavelmente, o primeiro a incorporar hélices para propulsão.

Século 19

Em 1800, a França construiu o Nautilus, um submarino de propulsão humana concebido pelo engenheiro americano Robert Fulton. Tanto os franceses quanto, posteriormente, os britânicos abandonaram os experimentos com o projeto do submarino de Fulton em 1804.

O Brandtaucher de Wilhelm Bauer foi construído na Alemanha em 1850. Este navio tem a distinção de ser o mais antigo submarino sobrevivente conhecido em todo o mundo.

Durante os últimos estágios da Guerra Civil Americana em 1864, o H. L. Hunley alcançou a distinção de ser o primeiro submarino militar a afundar com sucesso um navio inimigo, o saveiro de guerra da União USS Housatonic. Isso foi conseguido empregando um barril cheio de pólvora preso a uma longarina como carga de torpedo. O próprio Hunley também afundou, com as ondas de choque da explosão potencialmente causando a morte imediata de sua tripulação, impedindo assim sua capacidade de bombear o porão ou impulsionar o submarino.

Em 1866, o Sub Marine Explorer tornou-se o primeiro submarino a executar com sucesso um mergulho controlado, navegar debaixo d'água e ressurgir sob o comando de sua tripulação. O projeto, atribuído ao germano-americano Julius H. Kroehl (conhecido em alemão como Kröhl), integrou características que permanecem relevantes na construção contemporânea de submarinos.

O Flach foi construído em 1866 a pedido do governo chileno por Karl Flach, um engenheiro e imigrante alemão. Este navio representou o quinto submarino construído globalmente e, ao lado de um segundo submarino, foi destinado à defesa do porto de Valparaíso contra potenciais ataques da Marinha Espanhola durante a Guerra das Ilhas Chincha.

Submarinos com propulsão mecânica

A implantação generalizada e rotineira de submarinos pelas forças navais dependia do desenvolvimento de sistemas de propulsão apropriados. O período que vai de 1863 a 1904 constituiu uma fase crítica na evolução submarina, caracterizada pelo surgimento de vários avanços tecnológicos significativos. Durante este tempo, inúmeras nações se dedicaram à construção e utilização de submarinos. A propulsão diesel-elétrica emergiu como o sistema de energia predominante e equipamentos essenciais como o periscópio foram padronizados. Extensas experiências com táticas e armamentos submarinos eficazes foram realizadas por vários países, contribuindo em última análise para a sua influência substancial na Primeira Guerra Mundial.

1863–1904

O navio francês Plongeur (Diver), lançado em 1863, foi o primeiro submarino a empregar uma fonte de energia não humana para propulsão, utilizando ar comprimido a 1.200 kPa (180 psi). Posteriormente, em 1864, Narcís Monturiol projetou e lançou o Ictíneo II em Barcelona, Espanha, marcando a introdução do primeiro submarino independente do ar e movido a combustão.

A viabilidade do submarino como arma ofensiva avançou significativamente com a invenção do torpedo Whitehead. Projetado em 1866 pelo engenheiro britânico Robert Whitehead, este foi o primeiro torpedo autopropelido funcional. Em contraste, o torpedo spar, um desenvolvimento anterior da Marinha dos Estados Confederados, revelou-se impraticável, alegadamente afundando tanto o alvo pretendido como o submarino em implantação, H. L. Hunley.

Em 1876, o inventor irlandês John Philip Holland construiu um modelo de submarino, posteriormente demonstrando o protótipo Holland I em 1878. Após vários projetos malsucedidos, Holland desenvolveu o submarino Holland Tipo VI em 1896, que incorporava um motor de combustão interna para operação de superfície e energia de bateria elétrica para viagens submersas. Lançado em 17 de maio de 1897, no Estaleiro Crescent do Tenente Lewis Nixon em Elizabeth, Nova Jersey, o Holland VI foi adquirido pela Marinha dos Estados Unidos em 11 de abril de 1900 e comissionado como USS Holland, marcando-o como o submarino inaugural da Marinha.

A colaboração entre o clérigo e inventor inglês George Garrett e o industrial sueco Thorsten Nordenfelt resultou na criação dos primeiros submarinos funcionais movidos a vapor, equipados com torpedos e preparados para implantação militar. O navio inicial, Nordenfelt I, lançado em 1885, era um submarino de 56 toneladas e 19,5 metros (64 pés). Este projeto, que lembrava o Resurgam mal sucedido de Garrett (1879), apresentava um alcance de 240 quilômetros (130 milhas náuticas; 150 milhas) e estava armado com um único torpedo.

O desenvolvimento da tecnologia essencial de baterias elétricas na década de 1880 facilitou a criação de sistemas de propulsão confiáveis para embarcações submersas. Os primeiros submarinos movidos a eletricidade foram construídos por Isaac Peral y Caballero na Espanha, que desenvolveu o Peral; Dupuy de Lôme, que construiu o Gymnote, e Gustave Zédé, que criou o Sirène, ambos na França; e James Franklin Waddington, que produziu o Porpoise na Inglaterra. Notavelmente, o projeto de Peral incorporou torpedos e outros recursos que posteriormente se tornaram padrão na construção de submarinos.

Comissionado em junho de 1900, o submarino francês a vapor e elétrico Narval introduziu o projeto de casco duplo, que agora é um recurso padrão, compreendendo um casco de pressão envolto em uma concha externa. Essas embarcações de 200 toneladas possuíam um alcance subaquático superior a 160 km (100 milhas). Em 1904, o submarino francês Aigrette avançou neste projeto integrando um motor diesel para propulsão de superfície, substituindo o anterior motor a gasolina. Uma frota substancial desses submarinos foi construída, com setenta e seis unidades concluídas antes de 1914. Entre 1901 e 1903, a Marinha Real encomendou cinco submarinos da classe Holland à Vickers, localizada em Barrow-in-Furness, sob licença da Holland Torpedo Boat Company. O processo de construção estendeu-se além das projeções iniciais, com o primeiro navio ficando pronto para testes no mar apenas em 6 de abril de 1902. Apesar do projeto ter sido totalmente adquirido da empresa americana, a versão implementada representou um aprimoramento não comprovado do projeto original da Holanda, incorporando um novo motor a gasolina de 180 cavalos (130 kW). Confrontadas com o bloqueio de Port Arthur, as forças russas realocaram seus submarinos para Vladivostok, estabelecendo, em 1º de janeiro de 1905, uma frota de sete navios, suficiente para constituir a primeira "frota submarina operacional" do mundo. Esta nova frota iniciou as patrulhas em 14 de fevereiro, com missões que duravam normalmente aproximadamente 24 horas. O primeiro confronto com navios de guerra japoneses ocorreu em 29 de abril de 1905, quando o submarino russo Som encontrou fogo de torpedeiros japoneses antes de se desengatar.

Primeira Guerra Mundial

Os submarinos militares alcançaram o seu impacto inicial substancial durante a Primeira Guerra Mundial. Os submarinos alemães, por exemplo, participaram na Primeira Batalha do Atlântico e foram responsáveis pelo naufrágio do RMS Lusitânia. Este evento, uma consequência da guerra submarina irrestrita, é frequentemente citado como um factor que contribuiu para a entrada dos Estados Unidos no conflito.

Após o início da Primeira Guerra Mundial, a Alemanha possuía apenas vinte submarinos para operações de combate. No entanto, esta frota incluía navios com motor diesel da classe U-19, que ofereciam um alcance substancial de 5.000 milhas (8.000 km) e uma velocidade de 8 nós (15 km/h), permitindo operações eficazes em toda a costa britânica. Em total contraste, a Marinha Real comandava um total de 74 submarinos, embora com graus variados de eficácia operacional. Em agosto de 1914, uma flotilha de dez submarinos partiu de sua base em Heligoland para enfrentar navios de guerra da Marinha Real no Mar do Norte, marcando a primeira patrulha de guerra submarina da história.

A eficácia operacional dos submarinos como recursos militares baseou-se em novas abordagens táticas, na sua força numérica e nos avanços na tecnologia submarina, incluindo os sistemas integrados de energia diesel-elétricos desenvolvidos no período anterior. Funcionando mais como submersíveis do que como verdadeiros submarinos, os submarinos navegavam predominantemente na superfície utilizando motores convencionais, submergindo apenas de forma intermitente para ataques alimentados por baterias. Seu design apresentava uma seção transversal aproximadamente triangular, caracterizada por uma quilha proeminente para controle de estabilidade durante a superfície e uma proa distinta. Durante a Primeira Guerra Mundial, os submarinos foram responsáveis ​​pelo naufrágio de mais de 5.000 navios aliados.

Em resposta aos avanços alemães na tecnologia submarina, os britânicos desenvolveram os submarinos da classe K. No entanto, estes submarinos ganharam notoriedade pelos seus riscos operacionais, atribuíveis a deficiências inerentes ao projeto e capacidade de manobra limitada.

Segunda Guerra Mundial

Durante a Segunda Guerra Mundial, os submarinos alemães foram empregados com eficácia devastadora na Batalha do Atlântico, com o objetivo de cortar as linhas de abastecimento da Grã-Bretanha, afundando navios mercantes a uma taxa que excedia as capacidades de substituição britânicas. Esses navios mercantes foram indispensáveis ​​para abastecer a população britânica com alimentos, abastecer as indústrias com matérias-primas e equipar as forças armadas com combustível e armamentos. Embora os submarinos tenham passado por modernização durante o período entre guerras, a inovação mais significativa foram as comunicações aprimoradas, protegidas pela máquina de criptografia Enigma. Este avanço tecnológico facilitou estratégias navais de ataque em massa (Rudeltaktik, comumente chamadas de táticas de "wolfpack"), que acabaram perdendo sua eficácia quando o código Enigma do submarino foi decifrado. No final do conflito, os submarinos foram responsáveis ​​pelo naufrágio de quase 3.000 navios aliados, incluindo 175 navios de guerra e 2.825 navios mercantes. Apesar dos sucessos iniciais, a frota de submarinos da Alemanha sofreu perdas substanciais, com 793 submarinos destruídos e aproximadamente 28.000 submarinistas mortos de um total de 41.000, representando uma taxa de baixas de aproximadamente 70%. classes Kairyu), submarinos de médio alcance, submarinos de abastecimento especializados e submarinos de frota de longo alcance. Além disso, eles possuíam submarinos com as mais altas velocidades submersas durante a Segunda Guerra Mundial (submarinos da classe I-201) e aqueles capazes de implantar múltiplas aeronaves (submarinos da classe I-400). Seu arsenal também incluía um dos torpedos mais sofisticados do conflito, o Tipo 95, movido a oxigênio. Apesar dessa considerável capacidade técnica, o Japão optou por implantar seus submarinos principalmente para a guerra de frota, o que se mostrou comparativamente ineficaz, dado que os navios de guerra eram inerentemente mais rápidos, mais manobráveis ​​e melhor defendidos do que os navios mercantes.

A força submarina constituía a arma anti-navio mais potente do inventário americano. Apesar de representarem apenas aproximadamente 2% da Marinha dos EUA, os submarinos foram responsáveis ​​pela destruição de mais de 30% da Marinha Japonesa, uma contagem que incluiu 8 porta-aviões, 1 navio de guerra e 11 cruzadores. Os submarinos dos EUA dizimaram adicionalmente mais de 60 por cento da frota mercante japonesa, prejudicando gravemente a capacidade do Japão de abastecer as suas forças militares e sustentar o seu esforço de guerra industrial. Na Guerra do Pacífico, os submarinos aliados foram responsáveis ​​por mais perdas marítimas japonesas do que todos os outros sistemas de armas combinados. Esta conquista significativa foi substancialmente facilitada pela inadequação da Marinha Imperial Japonesa em fornecer proteção de escolta suficiente para a sua frota mercante nacional.

Durante a Segunda Guerra Mundial, 314 submarinos estiveram operacionais na Marinha dos EUA, com quase 260 deles implantados no teatro do Pacífico. Na época do ataque japonês ao Havaí, em dezembro de 1941, 111 navios estavam em serviço; outros 203 submarinos das classes Gato, Balao e Tench foram comissionados durante o conflito. Durante a guerra, 52 submarinos dos EUA foram perdidos por todas as causas, sendo 48 diretamente atribuíveis a operações de combate. Os submarinos dos EUA afundaram com sucesso 1.560 navios inimigos, totalizando uma tonelagem total de 5,3 milhões de toneladas, o que representou 55% da tonelagem total afundada.

O Serviço de Submarinos da Marinha Real se engajou principalmente no bloqueio das forças do Eixo durante o conflito. As principais zonas operacionais incluíam as águas que rodeiam a Noruega, o Mar Mediterrâneo (visando as linhas de abastecimento do Eixo para o Norte de África) e o Extremo Oriente. Durante este período, os submarinos britânicos foram responsáveis ​​pela destruição de 2 milhões de toneladas de navios inimigos e 57 navios de guerra significativos, um número que abrangeu 35 submarinos. Notavelmente, esta época registrou o único caso documentado de um submarino afundando outro enquanto ambos os navios estavam submersos. Este evento único ocorreu quando o HMS Venturer engajou-se com sucesso no U-864; a tripulação do Venturer calculou meticulosamente uma solução de disparo contra um alvo de manobra tridimensional, empregando métodos que posteriormente formaram a base dos sistemas contemporâneos de mira computadorizada de torpedos. Um total de setenta e quatro submarinos britânicos foram perdidos, sendo o Mediterrâneo responsável pela maioria, especificamente quarenta e dois navios.

Modelos militares da era da Guerra Fria

O lançamento inaugural de um míssil de cruzeiro, especificamente o SSM-N-8 Regulus, a partir de um submarino ocorreu em julho de 1953. Este evento ocorreu a partir do convés do USS Tunny, um submarino da frota da Segunda Guerra Mundial adaptado para lançar o míssil equipado com uma ogiva nuclear. O USS Tunny e seu navio irmão, o Barbero, constituíram a frota inicial de submarinos de patrulha de dissuasão nuclear dos Estados Unidos. Durante a década de 1950, a energia nuclear começou a substituir os sistemas de propulsão diesel-elétricos. Ao mesmo tempo, surgiu a tecnologia para extrair oxigênio diretamente da água do mar. Esses avanços duplos ampliaram significativamente a resistência submersa dos submarinos, permitindo-lhes permanecer submersos por períodos que abrangem semanas ou até meses. Consequentemente, a maioria dos submarinos navais construídos desde aquele período nos Estados Unidos, na União Soviética (agora Rússia), no Reino Unido e na França foram movidos por reatores nucleares.

Entre 1959 e 1960, os Estados Unidos, com a sua classe George Washington, e a União Soviética, com a sua classe Golf, encomendaram simultaneamente os primeiros submarinos de mísseis balísticos. Estas embarcações foram parte integrante da estratégia de dissuasão nuclear utilizada durante a Guerra Fria.

Durante a Guerra Fria, tanto os Estados Unidos como a União Soviética operaram extensas frotas de submarinos, frequentemente envolvidos em operações secretas de vigilância e rastreamento. A União Soviética sofreu a perda de pelo menos quatro submarinos durante esta época: K-129 em 1968, uma parte do qual foi posteriormente recuperada do fundo do oceano pela CIA usando o navio Glomar Explorer projetado por Howard Hughes; K-8 em 1970; K-219 em 1986; e o Komsomolets em 1989, que estabeleceu nomeadamente um recorde de profundidade para submarinos militares a 1.000 metros (3.300 pés). Vários outros submarinos soviéticos, incluindo o K-19 – o primeiro submarino nuclear soviético e o primeiro navio soviético a chegar ao Pólo Norte – sofreram graves danos causados ​​por incêndios ou fugas de radiação. Ao mesmo tempo, os Estados Unidos perderam dois submarinos nucleares: o USS Thresher, que sucumbiu a uma falha de equipamento durante um teste de mergulho no seu limite operacional, e o USS Scorpion, cuja perda permanece atribuível a causas desconhecidas.

Durante a Guerra Indo-Paquistanesa de 1971, o Hangor da Marinha do Paquistão afundou com sucesso a fragata indiana INS Khukri, marcando o primeiro naufrágio induzido por um submarino desde a Segunda Guerra Mundial. No mesmo conflito, o Ghazi, um submarino da classe Tench emprestado ao Paquistão pelos Estados Unidos, foi perdido para a Marinha Indiana, representando a primeira perda de combate de um submarino desde a Segunda Guerra Mundial. Posteriormente, em 1982, durante a Guerra das Malvinas, o cruzador argentino General Belgrano foi afundado pelo submarino britânico HMS Conqueror, um evento notável como o primeiro naufrágio em tempo de guerra por um submarino com propulsão nuclear. Várias semanas depois, em 16 de junho, durante a Guerra do Líbano, um submarino israelense não identificado torpedeou e afundou a montanha-russa libanesa Transit. A montanha-russa, que transportava 56 refugiados palestinianos para Chipre, foi alvo da crença errada de que estava a evacuar milícias anti-israelenses. A embarcação foi atingida por dois torpedos, conseguiu encalhar, mas acabou afundando, resultando em 25 mortes, incluindo seu capitão. A Marinha israelense reconheceu publicamente este incidente em novembro de 2018.

Aplicativos Operacionais

Operações Militares

Antes e durante a Segunda Guerra Mundial, a função predominante dos submarinos envolvia a guerra de navios anti-superfície. Essas embarcações executavam ataques na superfície utilizando canhões de convés ou submersas com torpedos. Os submarinos demonstraram eficácia particular na interdição da navegação transatlântica aliada durante as duas guerras mundiais e na interrupção das linhas de abastecimento e manobras navais japonesas no teatro do Pacífico da Segunda Guerra Mundial.

O início do século XX assistiu ao desenvolvimento de submarinos de colocação de minas, que foram utilizados durante as duas Guerras Mundiais. Além da guerra contra minas, os submarinos desempenharam diversas funções, incluindo a inserção e extração clandestina de agentes secretos e forças de operações especiais, a recolha de informações e o resgate de tripulações aéreas. Durante os ataques aéreos às ilhas, os aviadores foram direcionados para locais seguros designados para pouso forçado para recuperação de submarinos. Além disso, os submarinos facilitavam o transporte de carga através de territórios hostis e funcionavam como navios de abastecimento para outras embarcações submersas.

Historicamente, os submarinos eram geralmente limitados a localizar e atacar outros submarinos apenas quando emergiam. Uma exceção notável ocorreu quando o HMS Venturer afundou com sucesso o U-864 usando uma propagação de quatro torpedos enquanto ambos os navios estavam submersos. Durante a Primeira Guerra Mundial, a Grã-Bretanha introduziu a classe R, um submarino anti-submarino especializado. Após a Segunda Guerra Mundial, avanços como torpedos teleguiados, sistemas de sonar aprimorados e propulsão nuclear melhoraram significativamente a capacidade dos submarinos para uma guerra anti-submarina subaquática eficaz.

O advento dos mísseis balísticos lançados por submarinos (SLBMs) ​​e dos mísseis de cruzeiro lançados por submarinos (SLCMs) conferiu aos submarinos uma capacidade significativa e de alcance estendido para atingir alvos terrestres e marítimos. Estas plataformas poderiam utilizar um arsenal diversificado, abrangendo armas desde bombas de fragmentação até ogivas nucleares.

O principal atributo defensivo de um submarino é a sua capacidade de ocultação nas profundezas do oceano. Os primeiros projetos de submarinos eram vulneráveis ​​à detecção através de suas assinaturas acústicas. Dada a superior condutividade sonora da água em comparação com o ar, os submarinos podem detectar e rastrear embarcações de superfície relativamente barulhentas a distâncias consideráveis. Os submarinos contemporâneos priorizam a furtividade em sua construção. Características como projetos avançados de hélices, isolamento abrangente de redução de som e maquinário especializado permitem que os submarinos operem em níveis de ruído comparáveis ​​aos sons ambientais do oceano, tornando-os excepcionalmente difíceis de detectar. Consequentemente, é necessária tecnologia especializada para localizar e engajar submarinos modernos.

O sonar ativo opera emitindo ondas sonoras e detectando seus reflexos para localizar submarinos. Empregado desde a Segunda Guerra Mundial por navios de superfície, submarinos e aeronaves (utilizando bóias lançadas e matrizes de 'mergulho' transportadas por helicópteros), este método revela inerentemente a posição do emissor e é vulnerável a várias contramedidas.

Um submarino militar clandestino representa uma ameaça significativa, pois as suas capacidades furtivas podem obrigar a marinha do adversário a gastar recursos substanciais em extensas buscas oceânicas e na proteção de navios contra potenciais ataques. Esta vantagem estratégica foi ilustrada de forma poderosa durante a Guerra das Malvinas de 1982, quando o submarino nuclear britânico HMS Conqueror afundou com sucesso o cruzador argentino General Belgrano. Após este compromisso, a Marinha Argentina reconheceu a sua falta de defesas anti-submarinas eficazes, levando à retirada da sua frota de superfície para o porto durante o conflito. No entanto, um submarino argentino teria permanecido operacional no mar.

Submarinos Civis

Embora a maioria dos submarinos em todo o mundo sirva fins militares, existe um segmento de submarinos civis. Estes são empregados para turismo, exploração científica, inspeção de plataformas de petróleo e gás e pesquisas de oleodutos. Além disso, alguns submarinos civis foram implicados em atividades ilícitas.

A atração 'Submarine Voyage', lançada na Disneylândia em 1959, operava debaixo d'água, mas não era um submarino genuíno, pois atravessava trilhos e permanecia aberto à atmosfera. O submarino turístico pioneiro, Auguste Piccard, começou a operar em 1964 na Expo64. Em 1997, a frota global de submarinos turísticos operacionais era de 45. Essas embarcações, normalmente projetadas com profundidade de esmagamento variando de 120 a 150 m (400 a 500 pés), são implantadas em vários locais internacionais, muitas vezes navegando em profundidades de aproximadamente 30 a 37 m (100 a 120 pés) e acomodando de 50 a 100 passageiros.

Durante uma operação típica de submarino turístico, os passageiros são transportados por uma embarcação de superfície para uma zona de implantação offshore, onde embarcam no submarino. O submarino navega posteriormente para pontos de interesse subaquáticos, como formações de recifes naturais ou artificiais. Para uma subida segura, mitigando os riscos de colisão, a posição do submarino é indicada por uma liberação de ar, e seu movimento ascendente é meticulosamente coordenado por um observador a bordo de uma embarcação de apoio dedicada.

Um avanço recente envolve a utilização de narco-submarinos por traficantes de drogas sul-americanos para evitar a detecção pelas agências de aplicação da lei. Embora submarinos genuínos sejam ocasionalmente empregados, a maioria dessas embarcações são semissubmersíveis autopropelidas, projetadas para manter uma parte da embarcação acima da superfície da água o tempo todo. Em setembro de 2011, as autoridades colombianas interceptaram um submersível de 16 metros, avaliado em aproximadamente US$ 2 milhões, capaz de acomodar uma tripulação de cinco pessoas. Esta embarcação, associada aos rebeldes das FARC, possuía capacidade para transportar um mínimo de 7 toneladas de drogas ilícitas.

Operações Polar

• Em 1903, o submarino Simon Lake Protector emergiu com sucesso através do gelo perto de Newport, Rhode Island.
• Em 1930, o USS O-12 conduziu operações sob o gelo nas proximidades de Spitsbergen.
• Em 1937, o submarino soviético Krasnogvardeyets realizou operações sob o gelo no Estreito da Dinamarca.
• De 1941 a 1945, submarinos alemães conduziram operações sob o gelo, estendendo-se do Mar de Barents ao Mar de Laptev.
• Em 1946, o USS Atule empregou um fatômetro voltado para cima durante a Operação Nanook no Estreito de Davis.
• Entre 1946 e 1947, o USS Sennet utilizou sonar sob o gelo durante a Operação Salto em Altura na região da Antártica.
• Em 1947, o USS Boarfish implantou um ecobatímetro com feixe ascendente sob o gelo no Mar de Chukchi.
• Em 1948, o USS Carp foi pioneiro em metodologias para executar subidas e descidas verticais através de polínias no Mar de Chukchi.
• Em 1952, o USS Redfish empregou um conjunto expandido de sondas com feixe ascendente no Mar de Beaufort.
• Em 1957, o USS Nautilus atingiu uma latitude de 87 graus ao norte, nas proximidades de Spitsbergen.
• Em 3 de agosto de 1958, o Nautilus utilizou um sistema de navegação inercial para chegar com sucesso ao Pólo Norte.
• Em 17 de março de 1959, o USS Skate realizou uma manobra de quebra de gelo no Pólo Norte.
• Em 1960, o USS Sargo atravessou 900 milhas (1.400 km) abaixo do gelo através da plataforma relativamente rasa de Bering-Chukchi, que varia de 38 a 55 metros (125 a 180 pés) de profundidade.
• Em 1960, o USS Seadragon navegou com sucesso pela Passagem Noroeste enquanto estava submerso no gelo.
• Em 1962, o submarino soviético da classe Novembro K-3 Leninsky Komsomol alcançou com sucesso o Pólo Norte.
• Em 1970, o USS Queenfish conduziu um abrangente levantamento de mapeamento submarino da plataforma continental da Sibéria.
• Em 1971, o HMS Dreadnought alcançou com sucesso o Pólo Norte.
• O USS Gurnard participou de três Exercícios Polares distintos: em 1976, que contou com a presença do ator norte-americano Charlton Heston; em 1984, envolvendo operações conjuntas com o USS Pintado; e em 1990, realizando exercícios conjuntos com o USS Seahorse.
• Em 6 de maio de 1986, o USS Ray, o USS Archerfish e o USS Hawkbill convergiram e emergiram simultaneamente no Pólo Norte Geográfico, marcando a instância inaugural de um evento de superfície de três submarinos neste local.
• Em 19 de maio de 1987, o HMS Superb encontrou-se com o USS Billfish e o USS Sea Devil no Pólo Norte.
• Em março de 2007, o USS Alexandria participou do Exercício Conjunto de Gelo da Marinha dos EUA/Royal Navy 2007 (ICEX-2007) no Oceano Ártico, ao lado do submarino da classe Trafalgar HMS Tireless.
• Em março de 2009, o USS Annapolis participou do Exercício no Gelo 2009, uma operação projetada para avaliar a operabilidade dos submarinos e as capacidades de combate nas condições ambientais do Ártico.

Tecnologia

Flutuabilidade e trim

Todas as embarcações de superfície, incluindo os submarinos que operam na superfície, mantêm um estado de flutuabilidade positiva, o que significa que o seu peso é inferior ao volume de água que deslocariam se estivessem totalmente submersos. Para a submersão hidrostática, uma embarcação deve atingir flutuabilidade negativa, o que é conseguido aumentando a sua massa ou reduzindo o seu deslocamento de água. Os submarinos regulam seu deslocamento e peso por meio de tanques de lastro, capazes de conter quantidades variáveis de água e ar.

Os submarinos conseguem submersão geral ou emergir utilizando tanques de lastro principais (MBTs), que são tanques de pressão ambiente cheios de água para submersão ou com ar para emergir. Durante a submersão, os MBTs normalmente permanecem inundados, uma característica de projeto que simplifica sua construção. Em numerosos submarinos, estes tanques constituem um segmento do vazio entre o casco leve e o casco de pressão. Para maior precisão no gerenciamento de profundidade, os submarinos empregam tanques de controle de profundidade (DCTs) menores, também chamados de tanques duros – devido à sua capacidade de suportar pressões elevadas – ou tanques de compensação. Esses componentes funcionam como vasos de pressão de flutuabilidade variável, servindo como mecanismo primário de controle de flutuabilidade. O volume de água dentro dos DCTs pode ser modulado para efetuar alterações hidrostáticas de profundidade ou para manter uma profundidade consistente em meio a condições externas flutuantes, principalmente a densidade da água. Os DCTs podem ser estrategicamente posicionados próximos ao centro de gravidade do submarino, minimizando assim o impacto do compensador, ou distribuídos ao longo do comprimento do casco para facilitar os ajustes estáticos de compensação por meio da transferência de água entre tanques.

Após a submersão, a pressão externa da água exercida no casco de um submarino pode atingir 4 MPa (580 psi) para embarcações de aço e até 10 MPa (1.500 psi) para contrapartes de titânio, como o K-278 Komsomolets, enquanto a pressão interna persiste em grande parte sem alteração. Este diferencial de pressão induz a compressão do casco, diminuindo consequentemente o deslocamento da embarcação. Ao mesmo tempo, a densidade da água apresenta um aumento marginal com a profundidade devido à elevada salinidade e pressão. No entanto, esta variação de densidade compensa apenas parcialmente a compressão do casco, levando a uma redução na flutuabilidade à medida que a profundidade aumenta. Consequentemente, um submarino submerso existe num estado de equilíbrio instável, tendendo inerentemente a descer ou a subir à superfície. Manter uma profundidade consistente exige o envolvimento contínuo dos tanques de controle de profundidade ou das superfícies de controle hidrodinâmico.

Os submarinos que operam sob condições de flutuabilidade neutra carecem inerentemente de estabilidade intrínseca de compensação. Para alcançar e manter um ajuste longitudinal desejado, os submarinos empregam tanques de compensação dianteiros e traseiros dedicados. Os mecanismos de bombeamento facilitam a transferência de água entre esses tanques, alterando assim a distribuição do peso e induzindo movimentos de inclinação (para cima ou para baixo) do submarino. Um sistema análogo pode ser utilizado para a manutenção do caimento transversal.

Superfícies de controle

A influência hidrostática dos tanques de lastro variável não representa o único mecanismo para o controle submarino submarino. A manobra hidrodinâmica é realizada através de várias superfícies de controle, denominadas coletivamente aviões de mergulho ou hidroaviões, que são articuladas para gerar forças hidrodinâmicas quando o submarino atravessa longitudinalmente a velocidade adequada. Dentro do arranjo de popa cruciforme convencional, os planos horizontais de popa cumprem uma função análoga à dos tanques de compensação, especificamente na regulação de compensação. Além disso, a maioria dos submarinos incorpora planos horizontais avançados, historicamente situados na proa até a década de 1960, mas frequentemente realocados para a vela em projetos subsequentes. Este último posicionamento os posiciona mais próximos do centro de gravidade, permitindo controle de profundidade com impacto reduzido no trim.

Uma abordagem convencional para configurar as superfícies de controle de popa de um submarino envolve o emprego de planos verticais para controle de guinada e planos horizontais para controle de inclinação, apresentando assim uma aparência cruciforme quando visto da popa da embarcação. Neste arranjo, que historicamente predominou, os planos horizontais são dedicados à regulação do trim e da profundidade, enquanto os planos verticais gerenciam as manobras laterais, semelhantes ao leme de uma embarcação de superfície.

Alternativamente, as superfícies de controle de popa podem ser integradas em um projeto conhecido como popa X ou leme em forma de X. Apesar de ser menos intuitivamente aparente, esta configuração demonstrou vários benefícios em comparação com o arranjo cruciforme convencional. Em primeiro lugar, melhora a manobrabilidade nos planos horizontal e vertical. Em segundo lugar, as superfícies de controlo apresentam uma susceptibilidade reduzida a danos durante as operações no fundo do mar (desembarque ou partida) e durante os procedimentos de amarração ou desatracação ao lado de outras estruturas. Finalmente, oferece uma vantagem de segurança inerente: caso um dos dois planos diagonais fique inadvertidamente imobilizado, o outro pode neutralizar o seu efeito no movimento vertical e horizontal.

A configuração x-popa foi inicialmente testada no início da década de 1960 a bordo do USS Albacore, um submarino experimental operado pela Marinha dos EUA. Embora este arranjo demonstrasse vantagens, a sua implementação em submarinos de produção subsequentes dos EUA foi impedida pela necessidade de manipulação controlada por computador das suas superfícies para um desempenho ideal. Por outro lado, a Marinha Sueca foi pioneira na integração da popa x em embarcações operacionais padrão com sua classe Sjöormen, cujo submarino líder foi lançado em 1967, antes da conclusão dos testes de teste do Albacore. Dada a sua eficácia comprovada na aplicação prática, todas as classes subsequentes de submarinos suecos, incluindo as classes Näcken, Västergötland, Gotland e Blekinge, apresentam ou estão programadas para incorporar o design do leme x.

O estaleiro Kockums, que desenvolveu a popa x para submarinos suecos, posteriormente exportou esta tecnologia para a Austrália para a classe Collins e para o Japão para a classe Sōryū. Após a introdução do Tipo 212, as Marinhas Alemã e Italiana também adotaram este projeto. Além disso, a classe Columbia da Marinha dos EUA, a classe Dreadnought da Marinha Britânica e a classe Barracuda da Marinha Francesa estão todas preparadas para integrar a configuração x-popa. Consequentemente, com base em observações do início da década de 2020, projeta-se que a popa x emerja como a tecnologia predominante de superfície de controle submarino.

Durante uma manobra de emergência de superfície, todos os mecanismos de controle de profundidade e compensação disponíveis são ativados simultaneamente, em conjunto com a propulsão ascendente da embarcação. Esta subida excepcionalmente rápida pode fazer com que o submarino rompa parcialmente a superfície, podendo causar danos aos seus sistemas internos.

Casco

Visão geral

Os submarinos modernos normalmente apresentam um design em forma de charuto, muitas vezes referido como "casco em forma de lágrima". Esta configuração minimiza o arrasto hidrodinâmico durante operações submersas, mas compromete o desempenho de manutenção do mar na superfície e aumenta o arrasto quando na superfície. Os primeiros submarinos, limitados pelas limitações do sistema de propulsão, necessitavam de operação predominantemente na superfície, levando a configurações de casco que representavam um compromisso de projeto. Dadas as baixas velocidades submersas destas primeiras embarcações, normalmente abaixo de 10 kt (18 km/h), o aumento do arrasto subaquático foi considerado permissível. Perto do fim da Segunda Guerra Mundial, os avanços na tecnologia facilitaram operações submersas estendidas e de maior velocidade, enquanto a vigilância intensificada das aeronaves obrigou os submarinos a permanecerem submersos. Consequentemente, os projetos do casco foram revertidos para o formato de lágrima para mitigar o arrasto e as assinaturas acústicas. O USS Albacore (AGSS-569) foi um submarino de pesquisa distinto que liderou a adaptação americana do casco em forma de lágrima (às vezes denominado "casco Albacore") para submarinos modernos. Os submarinos militares contemporâneos incorporam um casco externo coberto com uma camada de borracha absorvente de som, ou revestimento anecóico, para aumentar as capacidades furtivas, reduzindo a detecção.

Os cascos de pressão projetados para ocupação humana em submarinos de mergulho profundo, como o DSV Alvin, são esféricos em vez de cilíndricos. Esta configuração facilita uma distribuição de tensões mais uniforme e uma utilização otimizada do material para resistir à pressão externa, pois maximiza o volume interno em relação ao peso estrutural e representa a geometria mais eficiente para evitar a instabilidade de flambagem sob cargas compressivas. Uma estrutura externa é normalmente afixada no exterior do casco de pressão, servindo como pontos de montagem para sistemas de lastro e compensação, instrumentação científica, baterias, espuma de flutuação sintática e iluminação.

Uma torre elevada posicionada no topo de um submarino padrão abriga o periscópio e vários mastros eletrônicos, abrangendo rádio, radar, guerra eletrônica e outros sistemas especializados. Um mastro de snorkel também pode ser integrado nesta estrutura. Em muitas das primeiras classes de submarinos, a sala de controle, ou "comando", estava situada dentro desta torre, então designada como "torre de comando". Posteriormente, a sala de controle foi transferida para o casco principal do submarino, com a torre agora chamada de "vela" ou "barbatana". A sala de controle é diferente da "ponte", que é uma pequena plataforma aberta posicionada no topo da vela, utilizada para fins de observação durante operações de superfície.

As "banheiras" têm uma semelhança com torres de comando, mas são empregadas em plataformas submarinas menores. Esta “banheira” consiste em um cilindro metálico que circunda a escotilha, projetado para evitar que as ondas entrem diretamente no interior da cabine. Sua necessidade surge da borda livre limitada dos submarinos na superfície, o que significa que eles navegam baixo na água. Essas estruturas são fundamentais para evitar que a embarcação seja inundada.

Cascos simples e duplos

Os submarinos e submersíveis contemporâneos normalmente apresentam um casco único, uma característica de design compartilhada com seus primeiros antecessores. No entanto, submarinos maiores geralmente incorporam um casco externo adicional ou seções de casco. Esta estrutura externa, que define a forma hidrodinâmica da embarcação, é denominada casco externo ou casco leve (revestimento na Marinha Real), pois não foi projetada para resistir a diferenciais de pressão significativos. Envolvido neste casco externo está o robusto casco de pressão, projetado para suportar a pressão externa do mar enquanto mantém as condições atmosféricas internas.

Na Primeira Guerra Mundial, os engenheiros reconheceram um conflito fundamental entre a geometria ideal do casco para resistência à pressão e a forma ideal para navegação na superfície e arrasto hidrodinâmico mínimo; os desafios de construção exacerbaram ainda mais este problema. As soluções envolveram a adoção de um formato de casco comprometido ou o emprego de uma configuração de casco duplo: um casco de resistência interna para integridade da pressão e uma carenagem externa para eficiência hidrodinâmica. Antes do fim da Segunda Guerra Mundial, a maioria dos submarinos apresentava um invólucro parcial adicional, construído com metal mais fino, cobrindo o topo, a proa e a popa, que inundaria após a submersão. A Alemanha avançou neste conceito com o Tipo XXI, um precursor dos submarinos contemporâneos, ao envolver totalmente o casco de pressão dentro de um casco leve, otimizando-o especificamente para navegação submersa, um afastamento dos projetos anteriores focados no desempenho de superfície.

Após a Segunda Guerra Mundial, as filosofias de projeto de submarinos divergiram significativamente. A União Soviética adaptou os avanços alemães, implementando estruturas de casco duplo para todos os seus submarinos pesados ​​do pós-guerra e russos contemporâneos. Por outro lado, os projetos de submarinos americanos e a maioria dos outros projetos de submarinos ocidentais fizeram a transição principalmente para uma metodologia de casco único. Embora essas embarcações ocidentais mantenham seções de casco leves na proa e na popa para acomodar os principais tanques de lastro e garantir a otimização hidrodinâmica, sua seção cilíndrica primária do casco consiste em uma única camada de revestimento. No entanto, cascos duplos estão atualmente sendo considerados para futuros submarinos dos Estados Unidos, com o objetivo de aumentar a capacidade de carga útil, as características furtivas e o alcance operacional.

O casco de pressão

O casco de pressão é normalmente fabricado em aço espesso e de alta resistência, apresentando um projeto estrutural complexo e reservas de resistência substanciais. Está internamente dividido em múltiplos compartimentos estanques por anteparas. Exceções notáveis ​​incluem submarinos com mais de dois cascos, como a classe Typhoon, que incorpora dois cascos de pressão primários ao lado de três cascos menores dedicados à sala de controle, torpedos e aparelho de governo. O sistema de lançamento de mísseis está posicionado entre os cascos principais, todos envoltos e sustentados por um casco hidrodinâmico leve externo. Quando submerso, o casco pressurizado é a principal fonte de flutuabilidade para toda a embarcação.

Aumentar a profundidade do mergulho apresenta desafios de engenharia significativos. O simples aumento da espessura do casco aumenta o peso estrutural, necessitando de uma redução correspondente no equipamento de bordo. Da mesma forma, a expansão do diâmetro do casco exige um aumento proporcional na espessura para um determinado material e projeto arquitetônico, levando potencialmente a um casco de pressão com flutuabilidade insuficiente para suportar a sua própria massa, semelhante a um batiscafo. Embora esta compensação seja aceitável para submersíveis de investigação civil, é impraticável para submarinos militares, que devem acomodar equipamento, tripulação e cargas úteis de armas substanciais para cumprirem as suas funções operacionais. Consequentemente, o desenvolvimento de materiais de construção que possuam resistência específica e módulo específico superiores é imperativo.

Durante a Primeira Guerra Mundial, os submarinos foram construídos com cascos de aço carbono, limitando sua profundidade operacional máxima a 100 metros (330 pés). Na Segunda Guerra Mundial, a adoção de ligas de aço de alta resistência permitiu que os submarinos atingissem profundidades de 200 metros (660 pés). Atualmente, o aço-liga de alta resistência continua a ser o material predominante para a construção de submarinos, facilitando profundidades operacionais entre 250 e 400 metros (820–1.310 pés); exceder esse intervalo em submarinos militares exige modificações significativas no projeto. Para superar essas limitações de profundidade, um número limitado de submarinos foi fabricado com cascos de titânio. As ligas de titânio oferecem vantagens em relação ao aço, incluindo resistência superior, peso reduzido e, principalmente, maior resistência específica imersa e módulo específico. Além disso, as propriedades não ferromagnéticas do titânio contribuem para melhorar as capacidades furtivas. A União Soviética foi pioneira na construção de submarinos de titânio, desenvolvendo ligas especializadas de alta resistência para esse fim. Isto levou à produção de várias classes de submarinos com casco de titânio. Embora as ligas de titânio permitam aumentos substanciais na profundidade do mergulho, outros sistemas a bordo requerem um amplo redesenho para suportar as pressões associadas; conseqüentemente, o submarino soviético K-278 Komsomolets, reconhecido como o submarino de combate de mergulho mais profundo, teve sua profundidade de teste restrita a 1.000 metros (3.300 pés). Um submarino da classe Alfa atingiu profundidades operacionais de 1.300 metros (4.300 pés), embora a operação sustentada em tais extremos imporia estresse indevido a vários componentes do submarino. O titânio apresenta menos flexibilidade que o aço e pode tornar-se quebradiço após vários ciclos de mergulho. Apesar destas vantagens, as despesas consideráveis ​​associadas à construção de titânio resultaram na cessação da produção de submarinos de titânio após o fim da Guerra Fria. Os submersíveis civis de mergulho profundo incorporaram cascos de pressão acrílicos grossos. Embora a resistência específica e o módulo específico do acrílico não sejam excepcionalmente altos, sua densidade de apenas 1,18 g/cm³ significa que ele é apenas marginalmente mais denso que a água, minimizando assim a penalidade de flutuabilidade incorrida pelo aumento da espessura do casco.

O veículo de submersão profunda (DSV) mais profundo registrado até o momento é o Trieste. Em 5 de outubro de 1959, o Trieste embarcou de San Diego, transportado para Guam pelo cargueiro Santa Maria, para participar do Projeto Nekton, uma iniciativa que envolveu uma sequência de mergulhos profundos dentro da Fossa das Marianas. Em 23 de janeiro de 1960, o Trieste desceu com sucesso ao fundo do oceano no Challenger Deep, o setor mais profundo ao sul da Fossa das Marianas, com Jacques Piccard (filho de Auguste) e o Tenente Don Walsh, USN, a bordo. Esta conquista marcou a primeira vez que qualquer embarcação, tripulada ou não, atingiu o ponto mais profundo conhecido nos oceanos da Terra. As leituras iniciais do sistema a bordo indicaram uma profundidade de 11.521 metros (37.799 pés); no entanto, este número foi posteriormente revisado para 10.916 metros (35.814 pés), e medições mais precisas realizadas em 1995 determinaram que o Challenger Deep era marginalmente mais raso, a 10.911 metros (35.797 pés).

A construção de um casco de pressão apresenta desafios de engenharia significativos, principalmente devido à necessidade de suportar imensas pressões encontradas em sua profundidade de mergulho designada. Uma seção transversal do casco perfeitamente circular garante uma distribuição uniforme da pressão, resultando apenas em forças de compressão no casco. Por outro lado, qualquer desvio de uma forma circular perfeita leva a uma deflexão irregular e normalmente resulta em instabilidade de flambagem como principal modo de falha. Embora os anéis de reforço mitiguem os efeitos de desvios menores e inevitáveis, um desvio de apenas uma polegada (25 mm) da circularidade perfeita pode diminuir a capacidade de carga hidrostática máxima em mais de 30 por cento, reduzindo significativamente a profundidade de mergulho alcançável. Conseqüentemente, a fabricação do casco exige uma precisão excepcionalmente alta. Cada componente do casco deve ser soldado sem falhas e todas as juntas passam por uma inspeção rigorosa e multimétodos, fatores que contribuem coletivamente para o custo substancial dos submarinos contemporâneos. Por exemplo, cada submarino de ataque da classe Virginia incorre em um custo de US$ 2,6 bilhões, o que equivale a mais de US$ 200 mil por tonelada de deslocamento.

Propulsão

Os primeiros submarinos dependiam da força humana para propulsão. O primeiro submarino de propulsão mecânica foi o francês Plongeur, lançado em 1863, que utilizava ar comprimido em seu sistema de propulsão. A propulsão anaeróbica foi inicialmente implementada em 1864 pelo espanhol Ictineo II, que gerava calor para acionar uma máquina a vapor e fornecia oxigênio para a tripulação por meio de uma reação química envolvendo zinco, dióxido de manganês e clorato de potássio. Um sistema comparável não foi reintroduzido até 1940, quando a Marinha Alemã testou uma turbina Walter baseada em peróxido de hidrogênio no submarino experimental V-80, integrando-a posteriormente nos submarinos navais U-791 e Tipo XVII; esta tecnologia foi ainda mais refinada para a classe Explorer britânica, que foi concluída em 1958.

Antes do desenvolvimento da propulsão marítima nuclear, a maioria dos submarinos do século XX utilizava motores elétricos e baterias para operação submersa e motores de combustão para navegação de superfície e recarga de baterias. Os primeiros submarinos empregavam inicialmente motores a gasolina (gasolina), mas estes rapidamente fizeram a transição para querosene (parafina) e depois para motores a diesel devido à maior segurança contra inflamabilidade reduzida e, com o diesel, eficiência de combustível superior, ampliando consequentemente o alcance operacional. Uma combinação de propulsão diesel e elétrica estabeleceu-se como padrão.

Inicialmente, o motor de combustão e o motor elétrico eram normalmente acoplados mecanicamente a um eixo de hélice comum, permitindo a propulsão direta. O motor de combustão foi posicionado à frente na seção de popa, com o motor elétrico situado à ré, precedendo o eixo da hélice. O motor era ligado ao motor por meio de uma embreagem, e o motor posteriormente conectado ao eixo da hélice por uma segunda embreagem.

Apenas com a embreagem traseira acionada, o motor elétrico poderia acionar a hélice, configuração essencial para uma operação totalmente submersa. Quando ambas as embreagens estavam acionadas, o motor de combustão poderia impulsionar a embarcação, modo utilizado durante a navegação de superfície ou, posteriormente, durante o mergulho livre. Nesse cenário, o motor elétrico funcionaria como gerador para carregamento da bateria ou, caso o carregamento fosse desnecessário, giraria ociosa. Acionar apenas a embreagem dianteira permitiu que o motor de combustão acionasse o motor elétrico como um gerador para carregar a bateria sem acionar simultaneamente a hélice.

O motor apresentava múltiplas armaduras montadas em seu eixo. Essas armaduras poderiam ser configuradas eletricamente em série para operação em baixa velocidade e em paralelo para operação em alta velocidade; essas configurações elétricas específicas foram designadas como "grupo desativado" e "grupo ativo", respectivamente.

Transmissão diesel-elétrica

Embora a maioria dos primeiros submarinos empregasse uma ligação mecânica direta entre o motor de combustão e a hélice, um método de propulsão alternativo foi conceituado e implementado durante os estágios iniciais do desenvolvimento do submarino. Este método envolve a conversão inicial da produção mecânica do motor de combustão em energia elétrica através de um gerador dedicado. Posteriormente, esta energia elétrica alimenta a hélice através de um motor elétrico e, conforme necessário, recarrega as baterias. Consequentemente, neste arranjo, o motor elétrico impulsiona continuamente a embarcação, independentemente da disponibilidade de ar atmosférico para a operação do motor de combustão.

Um notável pioneiro desta solução alternativa foi o submarino inaugural da Marinha Sueca, HSwMS Hajen (mais tarde renomeado Ub no 1), comissionado em 1904. Embora seu projeto tenha se inspirado geralmente no primeiro submarino comissionado da Marinha dos Estados Unidos, o USS Holanda, divergiu de seu antecessor em pelo menos três aspectos críticos: a integração de um periscópio, a substituição de um motor a gasolina por um motor semidiesel (inicialmente um motor de lâmpada quente projetado para querosene, posteriormente atualizado para um motor totalmente diesel) e a eliminação da conexão mecânica direta entre o motor de combustão e a hélice, utilizando o motor para alimentar um gerador dedicado. Essas inovações representaram três avanços fundamentais em direção ao que acabaria por se tornar a tecnologia de propulsão predominante para submarinos convencionais (ou seja, não nucleares).

Posteriormente, a Marinha Sueca encomendou sete submarinos adicionais em três classes distintas (Undervattensbåten No 2, Laxen e Abborren), empregando tecnologia de propulsão idêntica, mas equipados com motores totalmente diesel desde o seu início, em vez de semidiesel. Como esta tecnologia dependia predominantemente de motores diesel em vez de outros tipos de motores de combustão naquele período, acabou por adquirir a designação de transmissão diesel-elétrica.

Semelhante a vários projetos iniciais de submarinos, os inicialmente desenvolvidos na Suécia eram relativamente compactos (menos de 200 toneladas) e, consequentemente, restritos às zonas operacionais do litoral. Quando a Marinha Sueca procurou adquirir navios maiores, capazes de operações offshore prolongadas, os projetos foram adquiridos de empresas internacionais que possuíam a experiência necessária: inicialmente italiana (Fiat-Laurenti) e posteriormente alemã (A.G. Weser e IvS). Um resultado consequente foi a descontinuação temporária da transmissão diesel-elétrica.

No entanto, a transmissão diesel-elétrica foi prontamente reinstaurada nos projetos de submarinos suecos a partir de meados da década de 1930. Posteriormente, este sistema de propulsão tem sido empregado de forma consistente em todas as novas classes de submarinos suecos, aumentado pela propulsão independente do ar (AIP) através de motores Stirling, começando com o HMS Näcken em 1988.

A Marinha dos Estados Unidos também adotou a transmissão diesel-elétrica cedo, com seu Bureau of Engineering propondo sua implementação em 1928. Após testes em submarinos da classe S, especificamente S-3, S-6 e S-7, o sistema entrou em produção com a classe Porpoise na década de 1930. Posteriormente, tornou-se o método de propulsão padrão para a maioria dos submarinos convencionais dos EUA. Antes de 1945, poucas marinhas, além da Suécia e dos EUA, utilizavam extensivamente a transmissão diesel-elétrica, com exceções, incluindo a classe U britânica e alguns submarinos da Marinha Imperial Japonesa que empregavam geradores a diesel separados para operações de baixa velocidade. Em contraste, após a Segunda Guerra Mundial, este sistema emergiu progressivamente como o principal método de propulsão para submarinos convencionais. No entanto, a sua integração não foi universalmente rápida; por exemplo, a Marinha Soviética não implementou a transmissão diesel-elétrica em seus submarinos convencionais até 1980, com a introdução de sua classe Paltus.

Se a transmissão diesel-elétrica tivesse oferecido apenas vantagens sem desvantagens quando comparada a uma conexão mecânica direta entre o motor diesel e a hélice, seu domínio generalizado teria se materializado consideravelmente mais cedo. As desvantagens inerentes são enumeradas abaixo:

• Este sistema provoca uma redução tanto na eficiência do combustível como na produção de energia devido à conversão da energia mecânica do motor diesel em eletricidade. Embora geradores e motores elétricos sejam reconhecidos por sua alta eficiência, eles não alcançam 100% de conversão de energia.
• O sistema necessita de um componente gerador adicional dedicado. Como o motor elétrico é utilizado exclusivamente para propulsão de hélice, não pode funcionar simultaneamente como gerador.
• A transmissão diesel-elétrica impede a operação mecânica combinada do motor diesel e do motor elétrico para acionar simultaneamente a hélice para velocidade máxima enquanto o submarino está na superfície ou mergulhando com snorkel. No entanto, esta limitação pode ter um significado prático mínimo, dado que a alternativa que ela evita correria o risco de o submarino ter que submergir com as baterias parcialmente descarregadas.

Apesar das desvantagens mencionadas acima, a transmissão diesel-elétrica alcançou o domínio principalmente porque oferece inúmeras vantagens significativas que, no geral, provaram ser mais críticas. As principais vantagens estão listadas abaixo:

• Este sistema mitiga o ruído externo, eliminando o acoplamento mecânico direto e rígido entre o(s) motor(es) diesel inerentemente barulhento(s) e o(s) eixo(s) da hélice e o casco. Dada a importância primordial da furtividade para os submarinos, isto constitui um benefício altamente significativo.
• Aumenta a prontidão do submarino para mergulhar, uma capacidade operacional crítica. Do ponto de vista da propulsão, o único requisito é o desligamento do(s) motor(es) diesel.
• O sistema permite que a velocidade do(s) motor(es) diesel seja temporariamente dissociada da velocidade do submarino. Isto muitas vezes facilita a operação do(s) diesel(s) em velocidades quase ideais, aumentando assim a eficiência e a durabilidade do combustível. Além disso, permite uma redução no tempo gasto na superfície ou mergulho com snorkel, permitindo que o(s) diesel(s) funcione(m) com potência máxima sem influenciar a velocidade do próprio submarino.
• O sistema elimina a necessidade de embreagens que de outra forma seriam necessárias para conectar o motor diesel, o motor elétrico e o eixo da hélice. Conseqüentemente, isso economiza espaço, melhora a confiabilidade e reduz os gastos com manutenção.
• A transmissão diesel-elétrica aumenta significativamente a flexibilidade em relação à configuração, posicionamento e manutenção dos componentes do sistema de transmissão. Por exemplo, o motor diesel não está mais restrito ao alinhamento direto com o motor elétrico e o eixo da hélice; dois motores diesel podem alimentar uma única hélice (ou vice-versa); e um diesel pode passar por manutenção enquanto um segundo permanece operacional para fornecer a energia elétrica necessária.
• Este projeto facilita a integração de fontes de energia primária suplementares, além do(s) motor(es) diesel convencional(es), incluindo diversos sistemas de energia independente do ar (AIP). Dado o funcionamento contínuo de um ou mais motores elétricos que acionam a(s) hélice(s), estes sistemas podem ser facilmente incorporados como uma fonte adicional de energia elétrica, complementando o(s) motor(es) diesel e as baterias a bordo.

Snorkel

Durante a Segunda Guerra Mundial, as forças alemãs experimentaram o conceito de schnorchel (snorkel), derivado de submarinos holandeses capturados; no entanto, a sua necessidade operacional só foi plenamente reconhecida nas últimas fases do conflito. O schnorchel funciona como um mastro retrátil projetado para fornecer ar aos motores a diesel enquanto o submarino opera na profundidade do periscópio, permitindo assim capacidades de cruzeiro e recarga de bateria, preservando ao mesmo tempo uma medida de furtividade.

No entanto, sua implementação inicial provou ser significativamente falha. Surgiram problemas com a válvula do dispositivo, que ficava fechada ou fechava inadvertidamente quando submersa em condições de mar turbulento. Como o sistema utilizava todo o casco de pressão como amortecedor de ar, os motores a diesel retiravam rapidamente volumes substanciais de ar dos compartimentos do submarino, causando frequentemente lesões dolorosas nos ouvidos da tripulação. A velocidade operacional foi restrita a 8 nós (15 km/h) para evitar falha estrutural do dispositivo sob estresse. Além disso, o schnorchel gerou assinaturas acústicas que melhoraram a detectabilidade do submarino pelo sonar inimigo, ao mesmo tempo que impediam a capacidade do sonar a bordo de detectar outras embarcações. Em última análise, os avanços na tecnologia de radar Aliada permitiram a detecção do mastro schnorchel a distâncias que excedem a percepção visual.

Sob condições atmosféricas claras, as plumas de escape de diesel são discerníveis na superfície até aproximadamente cinco quilômetros. Da mesma forma, a "pena do periscópio" - uma onda distinta gerada pelo movimento de um snorkel ou periscópio na água - é visível a distâncias consideráveis ​​em estados de mar calmo. Os sistemas de radar contemporâneos também são eficientes na detecção de snorkel nessas condições marítimas tranquilas.

O problema dos motores diesel criarem um vácuo dentro do submarino quando a válvula principal está submersa persiste em modelos subsequentes de submarinos diesel. No entanto, isto é melhorado por sensores de corte de alto vácuo que desativam os motores quando o vácuo interno atinge um limite predeterminado. Os modernos mastros de indução para snorkel incorporam um mecanismo à prova de falhas, empregando ar comprimido regulado por um circuito elétrico básico, para manter a "válvula principal" em uma posição aberta contra a tensão de uma mola robusta. Quando a água do mar passa pelo mastro, ela provoca um curto-circuito nos eletrodos expostos no ápice, interrompendo o circuito de controle e, conseqüentemente, fechando a "válvula principal" durante a submersão. Os submarinos dos Estados Unidos não integraram a tecnologia de snorkel até a era pós-Segunda Guerra Mundial.

Propulsão independente do ar

Durante a Segunda Guerra Mundial, os submarinos alemães Tipo XXI, também designados como "Elektroboote", representaram a classe inaugural de submarinos projetados para operações submersas prolongadas. Originalmente concebidos para utilizar peróxido de hidrogênio para propulsão sustentada e independente do ar em alta velocidade, essas embarcações foram finalmente construídas com bancos de baterias significativamente maiores. Perto do fim da guerra, as forças navais britânicas e soviéticas conduziram experimentos com motores de peróxido de hidrogênio/querosene (parafina) capazes de operar tanto na superfície quanto submersos. Os resultados destes ensaios revelaram-se largamente desanimadores. Embora a União Soviética tenha encomendado uma classe de submarinos empregando este tipo de motor (codinome da OTAN Quebec), essas embarcações foram consideradas malsucedidas.

Os Estados Unidos empregaram de forma semelhante peróxido de hidrogênio no submarino anão experimental, X-1. Esta embarcação foi inicialmente impulsionada por um motor de peróxido de hidrogênio/diesel e sistema de bateria até que uma explosão envolvendo seu suprimento de peróxido de hidrogênio ocorreu em 20 de maio de 1957. Posteriormente, o X-1 foi reconfigurado para operar com propulsão diesel-elétrica.

Atualmente, várias forças navais incorporam sistemas de propulsão independentes do ar. Notavelmente, a Suécia utiliza a tecnologia de motor Stirling em seus submarinos da classe Gotland e da classe Södermanland. O motor Stirling opera através da combustão de combustível diesel com oxigênio líquido proveniente de tanques criogênicos. Um avanço mais recente na propulsão independente do ar envolve células de combustível de hidrogênio, inicialmente implantadas no submarino alemão Tipo 212, que possui nove células de 34 kW ou duas de 120 kW. As células de combustível também estão integradas nos novos submarinos espanhóis da classe S-80, embora nesta aplicação o combustível seja armazenado como etanol e posteriormente convertido em hidrogénio antes do consumo.

Um avanço tecnológico significativo que está sendo introduzido, começando com o décimo primeiro submarino da classe Sōryū (JS Ōryū) da Marinha Japonesa, envolve a adoção de baterias de íons de lítio. Essas baterias oferecem aproximadamente o dobro da capacidade de armazenamento elétrico das contrapartes convencionais. Ao substituir as baterias de chumbo-ácido em compartimentos de armazenamento padrão e utilizar o volume substancial do casco normalmente alocado para motores AIP e tanques de combustível para inúmeras toneladas de baterias de íon-lítio, os submarinos contemporâneos podem reverter para uma configuração puramente diesel-elétrica, ao mesmo tempo em que alcançam o alcance subaquático estendido e a potência tradicionalmente associada aos navios equipados com AIP.

Energia Nuclear

A década de 1950 marcou a reintrodução da energia a vapor, especificamente através de turbinas a vapor movidas a energia nuclear que acionam geradores elétricos. Esta inovação eliminou a necessidade de oxigénio atmosférico, estendendo assim a resistência submersa de um submarino para ser limitada apenas por disposições, uma vez que o ar respirável era reciclado e a água potável era dessalinizada da água do mar. Crucialmente, os submarinos nucleares possuem um alcance operacional irrestrito à velocidade máxima. Esta capacidade permite o trânsito rápido das bases operacionais para as zonas de combate e aumenta significativamente a sua resiliência contra a maioria dos meios de guerra anti-submarino. Para cenários de contingência que exigem o desligamento do reator, os submarinos movidos a energia nuclear são equipados com uma bateria comparativamente modesta e uma usina de motor/gerador a diesel. Embora a energia nuclear seja agora padrão para todos os grandes submarinos, o custo e as dimensões substanciais dos reatores nucleares exigem que os submarinos menores continuem a empregar sistemas de propulsão diesel-elétricos. A proporção de submarinos maiores e menores dentro de uma frota é determinada por requisitos estratégicos específicos. As marinhas dos Estados Unidos, da França e do Reino Unido operam exclusivamente submarinos nucleares, uma prática atribuível às suas necessidades para operações de longo alcance. Outras forças navais proeminentes utilizam uma combinação de submarinos nucleares para objetivos estratégicos e submarinos diesel-elétricos para funções defensivas. A maioria das frotas navais não possui submarinos nucleares, principalmente devido à acessibilidade restrita à energia nuclear e à tecnologia submarina associada.

Os submarinos diesel-elétricos possuem uma distinta vantagem furtiva em comparação com seus equivalentes nucleares. Os submarinos nucleares produzem assinaturas acústicas a partir de bombas de refrigeração e turbomáquinas essenciais para a operação do reator, mesmo em configurações de potência reduzida. Certos submarinos nucleares, como a classe americana Ohio, podem operar com as bombas de refrigeração do reator desengatadas, alcançando assim um perfil mais silencioso do que os submarinos diesel-elétricos que operam com baterias. Um submarino convencional, quando operando exclusivamente com baterias, atinge um silêncio quase completo, com ruído residual emanando apenas dos rolamentos do eixo, da hélice e do fluxo hidrodinâmico ao redor do casco; esses sons cessam completamente quando a embarcação paira no meio da água para audição acústica, deixando apenas os sons da atividade da tripulação. Os submarinos comerciais normalmente dependem exclusivamente da energia da bateria, dada a sua dependência operacional de uma nave-mãe.

Numerosos incidentes nucleares e de radiação significativos foram associados às operações de submarinos nucleares. Por exemplo, o acidente do reactor de 1961 a bordo do submarino soviético K-19 causou 8 mortes e expôs mais de 30 indivíduos a radiação excessiva. Da mesma forma, o acidente do reator do submarino soviético K-27 em 1968 resultou em 9 mortes e 83 outros feridos. O acidente de 1985 envolvendo o submarino soviético K-431 resultou em 10 mortes e 49 ferimentos adicionais relacionados à radiação.

Alternativa

Os submarinos britânicos da classe K, construídos durante e após a Primeira Guerra Mundial, eram impulsionados por turbinas a vapor movidas a petróleo, projetadas para fornecer a velocidade de superfície necessária para a integração com a frota de batalha. No entanto, os submarinos da classe K provaram ser em grande parte malsucedidos. No final do século 20, certos submarinos, incluindo a classe britânica Vanguard, começaram a incorporar propulsores a jato como alternativa às hélices tradicionais. Embora esses sistemas sejam mais pesados, mais caros e menos eficientes que as hélices convencionais, sua redução substancial na assinatura acústica oferece um benefício tático crítico.

Armamento

A eficácia dos submarinos está intrinsecamente ligada à evolução do torpedo, um dispositivo concebido pela primeira vez por Robert Whitehead em 1866. Esta invenção, que mantém fundamentalmente os seus princípios originais mesmo após 140 anos, transformou o submarino de uma mera curiosidade num formidável instrumento de guerra. Antes do advento e da miniaturização de sistemas sonares capazes de detectar submarinos submersos, as operações ofensivas eram dirigidas exclusivamente contra embarcações e submarinos que navegavam na superfície da água ou próximo dela. Inicialmente, os torpedos não guiados eram direcionados visualmente; entretanto, na Segunda Guerra Mundial, os computadores de mira analógicos se espalharam, permitindo o cálculo de soluções de disparo rudimentares. Apesar desses avanços, vários torpedos "diretos" eram frequentemente necessários para garantir um ataque bem-sucedido a um alvo. Dada uma capacidade máxima a bordo de 20 a 25 torpedos, as capacidades ofensivas de um submarino eram inerentemente restritas. Para prolongar a sua resistência operacional, os submarinos da Primeira Guerra Mundial em diante também serviram como canhoneiras submersíveis, empregando a sua artilharia montada no convés contra navios não blindados e submergindo para fugir ou enfrentar navios de guerra hostis. O significado estratégico inicial desses canhões de convés estimulou a criação de cruzadores submarinos malsucedidos, exemplificados pelo Surcouf francês e pelos submarinos das classes X1 e M da Marinha Real. Após a introdução de aeronaves de guerra anti-submarino (ASW), o papel dessas armas mudou predominantemente para aplicações defensivas em vez de ofensivas. Uma abordagem mais pragmática para aumentar a resistência ao combate envolveu a implementação de tubos de torpedo externos, que só podiam ser recarregados no porto.

A capacidade dos submarinos para infiltração clandestina em portos inimigos facilitou a sua implantação como camadas de minas. Durante a Primeira Guerra Mundial e a Segunda Guerra Mundial, os submarinos lançadores de minas foram construídos especificamente para esta função específica. As minas contemporâneas implantadas em submarinos, incluindo as britânicas Mark 5 Stonefish e Mark 6 Sea Urchin, são capazes de ser lançadas a partir dos tubos de torpedo de um submarino.

Após a Segunda Guerra Mundial, tanto os Estados Unidos como a União Soviética realizaram testes com mísseis de cruzeiro lançados por submarinos, nomeadamente o SSM-N-8 Regulus e o P-5 Pyatyorka. Esses primeiros mísseis exigiram que o submarino emergisse para o lançamento. Esses sistemas serviram como precursores dos mísseis de cruzeiro contemporâneos lançados por submarinos, que agora são capazes de ser descarregados dos tubos de torpedo de submarinos submersos. Os exemplos incluem o BGM-109 Tomahawk dos EUA, o RPK-2 Viyuga russo e variantes encapsuladas de mísseis anti-navio superfície-superfície, como o Exocet e o Harpoon, adaptados para implantação de submarinos. Além disso, mísseis balísticos, como o SUBROC anti-submarino, podem ser lançados a partir de tubos de torpedo de um submarino. Dadas as persistentes restrições ao volume interno e a necessidade de transportar cargas úteis maiores, o conceito de tubos de lançamento externos foi ressuscitado. Esses tubos, normalmente projetados para mísseis encapsulados, foram posicionados entre o casco de pressão interno e o casco externo aerodinâmico. A adoção generalizada de torpedos guiados durante e após a Segunda Guerra Mundial aumentou significativamente a resistência de combate e o potencial destrutivo dos submarinos, permitindo-lhes enfrentar outros submarinos em profundidades consideráveis. Desde então, essa capacidade se tornou uma missão central para os submarinos de ataque modernos.

O papel estratégico inicialmente cumprido pelo SSM-N-8 e P-5 foi posteriormente assumido por mísseis balísticos lançados por submarinos, começando com o míssil Polaris da Marinha dos EUA, seguido pelos sistemas Poseidon e Trident.

A Alemanha está atualmente desenvolvendo o míssil IDAS de curto alcance, projetado para lançamento a partir de tubos de torpedo, que pode ser empregado contra a guerra anti-submarina. (ASW), helicópteros, embarcações de superfície e objetivos costeiros.

Sensores

Os submarinos são equipados com diversos conjuntos de sensores, adaptados aos seus objetivos operacionais específicos. Os submarinos militares contemporâneos utilizam predominantemente sistemas de sonar passivos e ativos para aquisição de alvos. O sonar ativo funciona emitindo um "ping" audível para gerar ecos, detectando assim os objetos ao redor; entretanto, seu uso é pouco frequente devido ao risco inerente de divulgação da posição do submarino. Por outro lado, o sonar passivo emprega hidrofones sensíveis integrados ao casco ou implantados como um conjunto rebocado, normalmente estendendo-se por centenas de pés à ré. Esta rede rebocada constitui um componente primário das capacidades de detecção de submarinos da OTAN, mitigando significativamente o ruído do fluxo para os operadores. O sonar montado no casco complementa o conjunto rebocado, principalmente porque este último é ineficaz em águas rasas ou durante manobras complexas. Além disso, os sistemas de sonar possuem inerentemente um ponto cego diretamente “através” do submarino, necessitando da colocação de sensores à frente e à popa para garantir uma cobertura abrangente. A posição do conjunto rebocado, atrás e abaixo do submarino, permite a colocação do sensor acima e abaixo da termoclina em profundidades ideais, crucial porque a propagação do som através da termoclina é distorcida, reduzindo os alcances de detecção. Prevê-se que os efeitos das alterações climáticas globais, especialmente o aquecimento dos oceanos, compliquem cada vez mais a detecção de submarinos em águas profundas em todo o mundo.

Os submarinos estão adicionalmente equipados com sistemas de radar para a detecção de embarcações e aeronaves de superfície. No entanto, os comandantes de submarinos normalmente preferem equipamentos de detecção de radar passivos em vez de emissões de radar ativo para identificação de alvos, dado que os sinais de radar ativos podem ser detectados significativamente além do seu alcance de retorno efetivo, comprometendo assim a furtividade do submarino. Os periscópios são empregados com pouca frequência, principalmente para obter correções de navegação precisas e confirmar a identidade dos contatos detectados.

Os submersíveis civis, exemplificados pelo DSV Alvin e pelo russo Mir, utilizam principalmente sistemas de sonar ativos compactos e portas de visualização para navegação. Dado que a visão humana não consegue perceber a luz solar abaixo de aproximadamente 91 m (300 pés) debaixo d’água, luzes de alta intensidade são indispensáveis para iluminar o campo de observação.

Navegação

Embora os primeiros submarinos possuíssem recursos de navegação limitados, os navios contemporâneos estão equipados com sistemas de navegação diversos e sofisticados. Os submarinos militares modernos empregam principalmente sistemas de orientação inercial para navegação submersa; no entanto, erros de deriva inerentes acumulam-se durante longos períodos. Para mitigar isso, as tripulações utilizam periodicamente o Sistema de Posicionamento Global (GPS) para adquirir dados posicionais precisos. O periscópio, um instrumento óptico retrátil que fornece uma visão da superfície através de um sistema de prisma, é agora usado com moderação em submarinos modernos devido ao seu alcance de visibilidade restrito. Notavelmente, os submarinos da classe Virginia e da classe Astute integram mastros fotônicos, que substituem os tradicionais periscópios ópticos de penetração no casco. Esses mastros, que exigem implantação acima da linha d'água, incorporam sensores eletrônicos para luz visível, imagens infravermelhas, telêmetro a laser e vigilância eletromagnética. Uma vantagem significativa da implantação desses mastros é que o próprio submarino permanece submerso, tornando consideravelmente mais difícil detectá-lo visualmente ou por radar.

Comunicação

Os submarinos militares empregam vários sistemas de comunicação com centros de comando remotos ou outras embarcações navais. Um desses sistemas é o rádio de frequência muito baixa (VLF), capaz de alcançar um submarino na superfície ou submerso em profundidades relativamente rasas, normalmente menos de 250 pés (76 m). Por outro lado, os sinais de frequência extremamente baixa (ELF) podem penetrar em profundidades maiores, mas oferecem largura de banda extremamente limitada, servindo principalmente para alertar submarinos profundamente submersos para ascenderem a profundidades mais rasas, onde a comunicação VLF se torna viável. Além disso, os submarinos podem implantar uma antena de fio longa e flutuante em uma profundidade menor, permitindo transmissões VLF mesmo quando a embarcação está profundamente submersa.

A implantação de um mastro de rádio também facilita o uso de uma técnica de "transmissão em rajada". Este método envolve a transmissão de dados em uma fração de segundo, minimizando significativamente a vulnerabilidade do submarino à detecção.

Para comunicação entre submarinos, é empregado um sistema denominado "Gertrude". Essencialmente, Gertrude funciona como um telefone baseado em sonar. Ele transmite comunicações de voz de um submarino por meio de alto-falantes subaquáticos de baixa potência, que são então detectados pelos sistemas de sonar passivos do submarino receptor. No entanto, este sistema provavelmente possui um alcance muito limitado e sua operação emite sons detectáveis na água, comprometendo potencialmente a furtividade dos submarinos para os adversários.

Os submarinos civis também utilizam sistemas comparáveis, embora menos potentes, para comunicação com embarcações de apoio ou outros submersíveis que operam nas suas proximidades.

Sistemas de suporte à vida

Os submarinos equipados com energia nuclear ou sistemas de propulsão independentes do ar possuem a capacidade de permanecer submersos por longos períodos, muitas vezes durante vários meses. Em contraste, os submarinos a diesel convencionais necessitam de superfície periódica ou operação de snorkel para facilitar a recarga da bateria. A maioria dos submarinos militares contemporâneos gera oxigênio respirável através da eletrólise da água doce, utilizando um aparelho especializado conhecido como Gerador Eletrolítico de Oxigênio. Para situações de emergência, o oxigênio pode ser produzido acendendo velas de clorato de sódio. Os sistemas de controle da atmosfera incorporam um purificador de dióxido de carbono, que emprega um spray absorvente de monoetanolamina (MEA) para eliminar o gás do ar; posteriormente, o MEA é aquecido em uma caldeira para liberar o CO₂, que é então descarregado no mar. O hidróxido de lítio, uma substância consumível, também pode ser utilizado para limpeza de emergência. Além disso, um conversor catalítico é empregado para transformar o monóxido de carbono em dióxido de carbono (que é posteriormente removido pelo purificador de CO) e para ligar o hidrogênio, gerado a partir da bateria de armazenamento da embarcação, com o oxigênio atmosférico para produzir água. Um sistema integrado de monitoramento da atmosfera coleta continuamente amostras de ar de várias seções do submarino, analisando nitrogênio, oxigênio, hidrogênio, refrigerantes R-12 e R-114, dióxido de carbono, monóxido de carbono e outros compostos gasosos. Gases nocivos são sistematicamente removidos e os níveis de oxigênio são reabastecidos a partir de um banco de oxigênio situado dentro de um tanque de lastro primário. Submarinos maiores podem apresentar duas estações de sangria de oxigênio, posicionadas tanto à frente quanto à ré. Para mitigar os riscos de incêndio, a concentração de oxigênio atmosférico é ocasionalmente mantida alguns pontos percentuais abaixo dos níveis ambientais.

A água doce é gerada através de um evaporador ou de uma unidade de osmose reversa. Sua principal aplicação envolve o fornecimento de água de alimentação para o reator e plantas de propulsão a vapor. Uma vez satisfeitos os requisitos do sistema de propulsão, a água doce fica disponível para higiene pessoal (chuveiros, pias), fins culinários e limpeza. A água do mar é utilizada para descargas de vasos sanitários e a "água negra" resultante é temporariamente armazenada em um tanque sanitário. Esta água negra é posteriormente expelida ao mar usando ar pressurizado ou bombeada através de uma bomba sanitária dedicada. A operação do sistema de descarga de águas negras exige proficiência considerável e as válvulas de isolamento devem ser fechadas com segurança antes da descarga. Um incidente notável envolveu o submarino alemão Tipo VIIC U-1206, que foi perdido com vítimas devido a erro humano durante a operação deste sistema. A água dos chuveiros e pias, denominada "água cinza", é coletada separadamente em tanques designados e descarregada ao mar por meio de bombas de drenagem.

Em grandes submarinos modernos, o descarte de resíduos normalmente ocorre por meio de um dispositivo conhecido como Unidade de Descarte de Lixo (TDU), onde o lixo é compactado em latas de aço galvanizado. Uma válvula de esfera substancial está localizada na base da TDU. Um tampão de gelo é posicionado no topo desta válvula esférica para proteção, com as latas compactadas colocadas acima do tampão de gelo. Depois que a porta superior da culatra é selada, o TDU é inundado e equalizado com a pressão do mar ambiente. A válvula esférica é então aberta, permitindo que as latas, muitas vezes pesadas com sucata, caiam. A TDU é posteriormente lavada com água do mar para garantir a evacuação completa e limpar a válvula esférica antes de seu fechamento.

Tripulação

Um submarino nuclear típico acomoda uma tripulação superior a 80 pessoas, enquanto os submarinos convencionais geralmente operam com menos de 40. O ambiente operacional dentro de um submarino apresenta desafios significativos, pois os membros da tripulação devem suportar períodos prolongados de isolamento, falta de contato familiar e condições de vida confinadas. Para evitar a detecção, os submarinos costumam manter silêncio de rádio. As operações submarinas acarretam inerentemente riscos, mesmo em tempos de paz, e inúmeras embarcações foram perdidas devido a acidentes.

Mulheres

Historicamente, a maioria das marinhas proibia as mulheres de servir em submarinos, mesmo após a sua integração nas tripulações dos navios de guerra de superfície. A Marinha Real Norueguesa foi pioneira nesta mudança em 1985, tornando-se a primeira a permitir mulheres nas tripulações dos seus submarinos. A Marinha Real Dinamarquesa fez o mesmo em 1988, permitindo mulheres submarinistas. Outras marinhas adotaram posteriormente políticas semelhantes, incluindo a Marinha Sueca (1989), a Marinha Real Australiana (1998), a Marinha Espanhola (1999), a Marinha Alemã (2001) e a Marinha Canadense (2002). Em 1995, Solveig Krey, da Marinha Real Norueguesa, alcançou um marco histórico ao se tornar a primeira oficial mulher a comandar um submarino militar, o HNoMS Kobben.

Em 8 de dezembro de 2011, o secretário de Defesa britânico, Philip Hammond, declarou que a proibição do Reino Unido de mulheres servirem em submarinos seria rescindida a partir de 2013. Anteriormente, existiam preocupações sobre um risco elevado para as mulheres devido ao acúmulo de dióxido de carbono dentro dos submarinos. No entanto, um estudo subsequente não identificou nenhuma base médica para a exclusão de mulheres, com exceção de gestantes. Na Suécia, riscos análogos tanto para a mulher grávida como para o seu feto levaram à proibição das mulheres no serviço submarino em 1983, apesar da disponibilidade de todas as outras funções navais para as mulheres na Marinha Sueca. Atualmente, as mulheres grávidas continuam inelegíveis para o serviço submarino na Suécia. No entanto, os decisores políticos consideraram uma proibição geral discriminatória, defendendo a avaliação das mulheres com base no mérito individual e a avaliação da sua adequação em relação a outros candidatos. Além disso, foi postulado que as mulheres que cumprissem os rigorosos requisitos para o serviço submarino provavelmente não engravidariam durante o seu mandato. Em maio de 2014, a Marinha Real integrou seu grupo inaugural de três mulheres submarinistas.

As mulheres foram destacadas em navios de superfície da Marinha dos EUA desde 1993 e, a partir de 2011-2012, começaram a servir em submarinos pela primeira vez. Antes desta mudança de política, a Marinha permitia apenas três exceções específicas para a presença feminina a bordo de submarinos militares: técnicas civis do sexo feminino por períodos não superiores a alguns dias, aspirantes do sexo feminino participando em pernoites durante o treinamento de verão para o ROTC da Marinha e a Academia Naval, e membros da família em cruzeiros dependentes de um dia. Em 2009, altos funcionários, incluindo o então secretário da Marinha Ray Mabus, o chefe do Estado-Maior Conjunto, almirante Michael Mullen, e o chefe de operações navais, almirante Gary Roughead, iniciaram esforços para integrar mulheres no serviço submarino. A Marinha dos Estados Unidos rescindiu formalmente a proibição de mulheres servirem em submarinos em 2010.

Tanto a marinha dos EUA como a britânica operam submarinos com propulsão nuclear que realizam missões que se estendem por seis meses ou mais. Por outro lado, outras forças navais que permitem submarinistas do sexo feminino normalmente operam submarinos com propulsão convencional, que são destacados por períodos significativamente mais curtos, geralmente apenas alguns meses. Antes da alteração da política pelos Estados Unidos, nenhuma nação que operasse submarinos nucleares autorizava mulheres a servir a bordo desses navios.

Em 2011, a primeira turma de mulheres oficiais de submarinos concluiu o Curso Básico de Oficial Submarino (SOBC) na Escola Naval de Submarinos, localizada na Base Naval de Submarinos de New London. Ao mesmo tempo, oficiais de abastecimento experientes de alto escalão do domínio de guerra de superfície também assumiram o SOBC, sendo posteriormente designadas para submarinos de mísseis balísticos (SSBN) e mísseis guiados (SSGN) da frota, juntamente com as recém-comissionadas oficiais de linha de submarinos, começando no final de 2011. No final de 2011, várias mulheres foram designadas para o submarino de mísseis balísticos da classe Ohio USS Wyoming. Posteriormente, em 15 de outubro de 2013, a Marinha dos EUA declarou que dois de seus submarinos de ataque mais compactos da classe Virginia, o USS Virginia e o USS Minnesota, integrariam tripulantes femininas até janeiro de 2015.

Em 2020, a academia nacional de submarinos navais do Japão admitiu sua primeira tripulação feminina. candidato.

Abandonando a embarcação

Em caso de emergência, os submarinos podem iniciar contato com outras embarcações para assistência de resgate e recuperação da tripulação durante o abandono. O pessoal pode utilizar aparelhos de fuga especializados, como Equipamento de Imersão de Escape Submarino, para sair do submarino através de um tronco de fuga. Este tronco funciona como um compartimento de câmara compacto, facilitando a fuga de pequenos grupos de tripulantes de um submarino desativado à pressão ambiente, minimizando assim a entrada de água na embarcação. Para prevenir o barotrauma pulmonar, uma lesão pulmonar resultante da expansão excessiva do ar dentro dos pulmões devido a diferenciais de pressão, os membros da tripulação devem manter as vias aéreas abertas e expirar continuamente durante a subida. Após escapar de um submarino pressurizado - onde a pressão interna do ar excede a pressão atmosférica devido à entrada de água ou outros fatores - a tripulação corre o risco de desenvolver doença de descompressão ao retornar à pressão da superfície.

Um método alternativo de saída envolve um veículo de resgate de submersão profunda, que pode atracar no submarino desativado, criar uma interface selada ao redor da escotilha de fuga e transferir pessoal, mantendo a pressão interna equivalente à do submarino. Caso o submarino tenha sido pressurizado, os sobreviventes podem entrar em uma câmara de descompressão a bordo do navio de resgate submarino e ser transferidos sob pressão para descompressão de superfície controlada.

Por país

Por país

• Lista de operadores submarinos
• Austrália – Submarino classe Collins
• Bangladesh – Submarinos da Marinha de Bangladesh
• Informações sobre os submarinos da Marinha Real e suas classificações.
• Detalhes sobre os submarinos operados pela Marinha do Exército de Libertação Popular.
• Informações abrangentes sobre submarinos da Marinha Francesa, incluindo embarcações específicas e suas classificações.
• Uma compilação de submarinos alemães.
• Uma visão geral da frota de submarinos da Marinha Indiana.
• Especificações sobre os submarinos da classe Dolphin utilizados por Israel.
• Informações sobre os submarinos da Marinha Imperial Japonesa e as classes de navios combatentes da Força de Autodefesa Marítima do Japão, especificamente § SS: Submarino.
• Um registro de submarinos operados pela Holanda.
• Uma lista de navios ativos da Marinha do Paquistão, incluindo § Submarinos.
• Um inventário dos navios da Marinha polonesa, especificamente sua § frota de submarinos.
• Detalhes sobre os submarinos romenos que operaram durante a Segunda Guerra Mundial.
• Uma classificação dos submarinos soviéticos e russos, juntamente com informações sobre possíveis desenvolvimentos de submarinos russos.
• Uma enumeração de navios da Marinha Soviética, incluindo § Submarinos.
• Uma lista abrangente de submarinos da Marinha Espanhola.
• Informações relativas à Marinha da República de Cingapura, especificamente seus § Submarinos.
• Um registro de submarinos operados pela Marinha Turca.
• Extensos detalhes sobre submarinos da Marinha dos EUA, incluindo navios específicos, suas classificações e o Laboratório de Pesquisa Médica Submarina Naval.

Referências

• EUA patente 708.553, intitulada Barco submarino.
• O Submarino: Parte II: Construção (1955).
• The Fleet Type Submarine Online, compreendendo manuais de treinamento de submarinos da Marinha dos EUA de 1944 a 1946.
• Sociedade Americana de Engenheiros de Segurança. Jornal de Segurança Profissional. Acidentes submarinos: uma avaliação estatística de 60 anos. C. Formigamento. Setembro de 2009. pp. 31–39.