Como funciona um submarino diesel-elétrico?

Escrito por chris stevenson | Traduzido por allan magalhães
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Como funciona um submarino diesel-elétrico?
Muitas categorias de submarinos diesel-elétricos foram usados na Primeira e Segunda Guerra Mundial (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)

Os submarinos passaram por desenhos e pesquisas experimentais desde o primeiro uso de veículos submersíveis movidos à força humana, antes mesmo do ano de 1900. O primeiro submarino diesel-elétrico viável foi criado pelo cientista alemão Rudolf Diesel, em 1909. O modelo desenvolvido por Rudolf implementou o uso de um motor de combustão interna a diesel que funcionava quando o submarino estava na superfície, para carregar grandes bancos de baterias e alimentar os motores elétricos usados na propulsão submarina. O submarino diesel-elétrico, mesmo tendo sido substituído muitas vezes pelo seu variante nuclear, possui vários sistemas que o tornaram uma escolha popular para o uso comercial, mas principalmente militar, durante a Segunda Guerra Mundial.

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Casco

Os submarinos possuem cascos feitos em aço que são espessos, resistentes e cilíndricos. O espesso casco interior protege os tripulantes, a maquinaria e os sistemas contra as altas pressões do mar quando a embarcação submerge a grandes profundidades. Um casco externo envolve o casco interno e possui um design mais aerodinâmico, permitindo sua passagem pela água com o menor atrito possível. O casco externo, mesmo sendo muito mais leve que o interno, serve como um dispositivo de segurança em casos de rompimentos e penetrações. Os cascos dos submarinos são sempre à prova d'água. Os vários compartimentos dentro dele são separados por escotilhas e portas à prova d'água.

Tanques de lastro

Os submarinos podem alternar entre flutuação positiva, permitindo-os flutuar rumo à superfície; flutuação negativa, permitindo-os afundar; e flutuação neutra, mantendo-os estáveis na coluna de água. Quando a água é bombeada para dentro dos tanques de lastro, presentes nas laterais do casco, o submarino afunda. Para subir, grandes compressores forçam a entrada do ar dentro deles, dissipando a água e dando ao submarino a flutuação positiva. A flutuação natural é obtida quando o ar e água presente nos tanques atingem a mesma densidade da água do mar externa.

Motores a diesel

Vários motores à diesel fornecem a voltagem necessária para carregar as grandes baterias dos motores elétricos, que são usados na propulsão subaquática. Os motores a diesel fazem funcionar grandes geradores elétricos, que carregam as baterias. Esses motores, que usam uma mistura de combustível e ar para funcionar, precisam que o ar externo seja introduzido dentro das câmaras de combustão. São usados os snorkels, que são tubos presentes no periscópio para obter ar fresco quando o submarino está navegando pouco abaixo da superfície. Os motores a diesel não funcionarão embaixo d'água sem uma fonte de ar fresco para usarem na combustão. Eles possuem um ponto de inflamação menor e são mais econômicos para o uso em submarinos do que os motores a gasolina.

Asas e lemes

Os submarinos usam asas de mergulho — barbatanas horizontais grandes — para controlar seu movimento para cima e para baixo na água. Coloque a sua mão para fora da janela de um carro em movimento e incline-a para cima e para baixo. Assim como a sua mão, o submarino subirá ou descerá de acordo com o ângulo em que estão as asas de mergulho. Um ângulo maior produzirá uma descida rápida. Elas atuam quando o submarino avança em direção ao fundo do mar e perdem sua eficácia quando há pouca ou nenhuma velocidade. Os lemes na parte de trás do submarino permitem a movimentação lateral, usados para fazer curvas para a direita ou esquerda. Eles funcionam da mesma maneira que nos barcos, proporcionando ângulos de viragem rasos ou profundos.

Propulsão elétrica

Os submarinos usam motores elétricos poderosos para girar múltiplos eixos de propulsores. Esses motores funcionam apenas quando as baterias possuem carga suficiente, fornecida pelos geradores movidos pelos motores a diesel. A propulsão totalmente elétrica permite uma movimentação mais suave, quieta e econômica quando o submarino está submerso. Motores elétricos não produzem vapores ou emissões nocivos e podem funcionar em várias velocidades. Os propulsores são conectados ao eixo principal por meio de uma série de engrenagens e promovem o impulso através da água, da mesma maneira que as hélices dos barcos.

Manobras combinadas

Os submarinos podem realizar várias combinações de manobras através do uso das suas superfícies de controle e motor, já que eles ocupam um espaço tridimensional. Durante a subida, eles podem fazer uma curva para qualquer lado através injeção de ar no tanque de lastro, pela função das asas de mergulho e uso dos lemes. É possível encher os tanques de lastro com água, usar as asas de mergulho e os lemes para fazer uma curva para baixo. Os submarinos podem permanecer no fundo do mar com flutuação negativa com controles e motores completamente parados. Em emergências, é possível emergir através do enchimento total dos tanques de lastro com ar, com as asas de mergulho totalmente na posição de subida e motor em rotação máxima.

Tripulação

Os submarinos não podem funcionar sem uma tripulação para monitorar e executar os vários sistemas a bordo. Os modelos diesel-elétricos são auto-suficientes, carregando comida, água, itens de higiene e outros mantimentos. Sistemas de ventilação e purificação de ar removem o dióxido de carbono, enquanto os sistemas de controle ambiental propiciam conforto. Os submarinos possuem um alcance dependente da quantidade de combustível disponível e mantimentos necessários para manter toda a tripulação. As manutenções — na maioria pequenas, com algumas mais difíceis — são feitas por mecânicos a bordo. A tripulação realiza constantes treinamentos para quaisquer emergências em alto mar.

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