Un submarino es un tipo
especial de buque
capaz de navegar bajo el agua además de la superficie, gracias a un sistema de flotabilidad
variable. Usados extensamente por primera vez en la Primera Guerra Mundial, en la actualidad
forman parte de todas las armadas importantes.
El término «submarino»
comprende una amplia gama de tipos de buque, yendo desde los pequeños para dos
plazas, que sirven para examinar el fondo del mar
y sumergirse pocas horas, hasta los nucleares, que pueden permanecer sumergidos
durante año y medio y portar misiles nucleares capaces de destruir varias
ciudades. Hay también submarinos especializados, como los de rescate submarino.
Los submarinos civiles suelen
ser mucho más pequeños que los militares, porque se debe aprovechar el espacio.
Los turísticos suelen operar en áreas de recreo tropicales o en otras zonas con
aguas claras y buena visibilidad. La mayoría de ellos tiene una capacidad de
entre 25 y 50 pasajeros, llegando a efectuar diez o más inmersiones diarias. Su
diseño deriva del de los submarinos para investigación, contando con grandes portillas
para que los pasajeros disfruten de las vistas y situando sistemas mecánicos
importantes fuera del casco
para ahorrar espacio interior, a pesar de lo cual éste suele ser escaso. La
mayoría de ellos funciona con baterías eléctricas y son muy lentos.
Comúnmente, por «submarino» se
entiende un buque que funciona en la superficie y bajo el agua por sí mismo.
Los buques subacuáticos con movilidad limitada, destinados a permanecer en el
mismo lugar durante la mayor parte de su tiempo de uso, como los usados para
rescate, investigación o salvamento, suelen denominarse sumergibles. Los
sumergibles suelen ser llevados a su zona de operación por barcos comunes o
grandes submarinos y tienen una autonomía muy pequeña. Muchos sumergibles
funcionan conectados por un «Cordón umbilical» a un buque nodriza submarino,
buque de superficie o plataforma que les suministra aire y electricidad.
Las batisferas
son sumergibles que carecen de sistema de propulsión y se usan para inmersiones
muy profundas. Un predecesor de la batisfera, la campana submarina,
consistía en una cámara con el fondo abierto que se hacía bajar en el agua. Los
batiscafos
son sumergibles autopropulsados para inmersiones muy profundas que dependen de
un barco nodriza en la superficie como el sumergible "Alvin" usado
para la investigación del famoso hundimiento del Titanic.
Un desarrollo bastante
reciente son los pequeños sumergibles operados por control remoto, usados para
trabajos en aguas demasiados profundas o peligrosas para los buceadores, por ejemplo,
en reparaciones de cualquier tipo, resultando mejor que los demás submarinos.
Hay muchos más submarinos militares que civiles en funcionamiento. Los
submarinos son muy útiles desde el punto de vista militar por ser difíciles de
detectar y destruir cuando navegan a gran profundidad. Se presta mucha atención
en el diseño de estos submarinos para que al desplazarse lo hagan
silenciosamente y eviten su detección: el sonido viaja en el agua mucho más
fácilmente que en el aire, por lo que el sonido de un submarino es su
característica más fácilmente detectable. Algunos submarinos ocultan su sonido
tan bien que en realidad crean una zona silenciosa a su alrededor, que también
puede detectarse.
Todos los barcos, así como los
submarinos en superficie, están en situación de flotación
positiva, pesando menos que el volumen equivalente de agua desplazada de
acuerdo con el principio de Arquímedes. Para sumergirse
hidrostáticamente sin ayuda mecánica, un buque debe ganar flotación neutral
peso igual a empuje, bien incrementando su propio peso o disminuyendo el
desplazamiento de agua. Para controlar su peso, los submarinos están
equipados con tanques de lastre, que pueden llenarse con agua tomada del exterior o
aire a presión.
Para sumergirse o emerger, los
submarinos usan los tanques de proa y popa, llamados tanques principales, que
se abren y se llenan completamente de agua para sumergirse o se llenan de aire
a presión para emerger. Durante la inmersión, los tanques principales suelen
permanecer inundados, lo que simplifica su diseño, por lo que en muchos
submarinos estos tanques son simplemente una sección del espacio entre los
cascos. Para un control manual más rápido y preciso de la profundidad, los
submarinos disponen de unos tanques de control de profundidad más pequeños,
capaces de soportar presiones más altas. La cantidad de agua en estos tanques
puede controlarse tanto para responder a cambios en las condiciones exteriores
como para cambiar la profundidad de inmersión. Dichos tanques pueden situarse
cerca del centro de gravedad del submarino, o
distribuirse por el buque para evitar afectar a la escora.
En inmersión, la presión del
agua sobre el casco del submarino puede alcanzar los 3 MPa unos 300 metros de profundidad en
los submarinos de acero y hasta los 10 MPa 1000m en los de titanio, como los Komsomolets, permaneciendo constante la presión
interior. Esta diferencia provoca la compresión del casco, lo que disminuye el
desplazamiento. La densidad del agua también se incrementa, pues la salinidad
y la presión son mayores, pero esto no compensa la compresión del casco, así
que la flotabilidad disminuye con la profundidad. Un submarino sumergido está
en equilibrio inestable, teniendo tendencia a
caer hacia el fondo o flotar hacia la superficie. Mantener una profundidad fija
exige la operación continua de los tanques de control de profundidad.
Para mantener la escora
deseada, los submarinos usan tanques de escora especializados a proa y popa.
Las bombas trasladan agua entre ellos, cambiando la distribución del peso y
creando así un momento que gira el buque hacia arriba o hacia
abajo. Un sistema parecido se usa a veces para mantener la estabilidad.
El efecto hidrostático de los
tanques de lastre variable no es la única forma de controlar el submarino bajo
el agua. La maniobra hidrodinámica se logra mediante varias superficies, que
pueden ser giradas para crear las correspondientes fuerzas hidrodinámicas
cuando el submarino se desplaza a la suficiente velocidad. Los planos de popa,
situados cerca del propulsor y orientados por lo general horizontalmente,
sirven para el control de la inclinación longitudinal del submarino, y son de
uso común, a diferencia de otras superficies de control de las que pueden carecer
algunos submarinos. Los planos de inclinación en la torreta y los de popa en el
cuerpo principal, ambos también horizontales, se sitúan más cerca del centro de
gravedad y son utilizados para controlar la profundidad con menos efecto sobre
la inclinación.
Cuando un submarino realiza
una emersión de emergencia, se usan simultáneamente todos los métodos de
control de la profundidad y la escora para propulsar al buque hacia arriba.
Dicha emersión es muy rápida, por lo que el submarino puede incluso saltar
parcialmente fuera del agua.
Los submarinos modernos tienen
un sistema de guía inercial para navegar bajo
el agua, pero el error de deriva se acumula inevitablemente con el
tiempo. Para contrarrestarlo, se usa periódicamente el GPS para obtener una
posición exacta. El periscopio un tubo retráctil con prismas
que permite ver sobre la superficie sin emerger sólo se usa ocasionalmente,
debido a que su rango de visibilidad es corto. Los submarinos modernos tienen
«Mástiles optrónicos» en lugar de periscopios de tubo ópticos que penetran en
el casco. Estos mástiles tienen que seguir subiéndose a la superficie, pero
emplean sensores electrónicos para la luz visible y la infrarroja, telémetro láser y
dispositivos de vigilancia electromagnética.
Los submarinos modernos suelen
tener forma ahusada.
Este diseño, usado ya en los submarinos más primitivos, fue diseñado en forma
de cuerpo de ballena y reduce significativamente el arrastre hidrodinámico sobre el submarino bajo
el agua, pero empeora su comportamiento frente al oleaje e incrementa el
arrastre en superficie. Dado que las limitaciones de los sistemas de propulsión
en los primeros submarinos militares le obligaban a operar en superficie la
mayoría del tiempo, el diseño de sus cascos era un compromiso. Debido a las
bajas velocidades subacuáticas de estos submarinos, normalmente muy por debajo
de 10 kt
(18 km/h), el mayor arrastre bajo el agua se consideraba aceptable. Sólo al
final de la Segunda Guerra Mundial, cuando la
tecnología permitió operaciones submarinas más rápidas y prolongadas y la mayor
vigilancia aérea enemiga obligó a los submarinos a permanecer sumergidos,
volvieron los diseños de los cascos a tener forma ahusada, reduciendo el
arrastre y el ruido. En los submarinos militares modernos, el casco exterior
está recubierto por una gruesa capa de goma especial o placas
anecoicas para absorber el sonido y hacer más silencioso el
submarino.
Una torreta, llamada vela, que
sobresale en la parte alta del submarino alberga los periscopios
y los mástiles electrónicos, que pueden incluir radio, radar, armas electrónicas y otros sistemas. En muchas
clases primitivas de submarinos, la sala de mando se ubicaba en esta torreta,
conocida como «torre de control». Sin embargo, desde entonces la sala de mando
se ha ubicado dentro del casco del submarino. No debe confundirse dicha sala
con el «puente», que es una pequeña plataforma abierta situada en lo alto de la
vela y usada para observaciones oculares mientras se opera en superficie. Puede
haber también una plataforma cerrada adicional bajo ésta con ventanas y
limpiaparabrisas para el mal tiempo.
Los submarinos militares
suelen dividirse en submarinos de ataque, diseñados para actuar contra barcos
enemigos, otros submarinos incluidos, y submarinos estratégicos equipados con misiles
balísticos, diseñados para lanzar ataques contra objetivos
terrestres desde una posición oculta. La división en estos tipos alude a su
papel más que a su construcción, siendo ambos parecidos sobre todo si los
primeros se destinan a atacar flotas lejanas en tamaño, armamento y otras
características.
Los submarinos de ataque
pueden ser divididos en dos tipos generales: nucleares o diésel-eléctricos. Los
primeros son más rápidos y grandes, y tienen más potencia de fuego y mayor
autonomía que los segundos. Dependiendo de la misión típica a la que se
destinen, los submarinos diésel-eléctricos son a veces más adecuados para
misiones en aguas poco profundas o costeras. Para acortar la distancia entre estos dos diseños
muy diferentes, varias armadas han empezado el desarrollo de buques de
propulsión anaeróbica, que pueden usarse como los diésel-eléctricos pero con un
tiempo de inmersión mayor.
También han sido desarrollados
diversos submarinos militares especializados. En la Segunda Guerra Mundial, los
japoneses usaron submarinos como sus clase I-400 a modo de plataforma
para lanzar aviones de ataque marítimo. Los alemanes construyeron sus
submarinos tipo XIV
para servir como buques de aprovisionamiento para otros submarinos. Los submarinos
enanos se han usado para sabotaje y espionaje, especialmente por las
armadas japonesa y británica por ejemplo, cinco de ellos fueron usados por
Japón en el ataque a Pearl Harbor. Durante los primeros años de la Guerra Fría,
se desarrollaron submarinos de vigilancia de radar como el USS Triton a distancias mucho más largas que los demás
buques.
Un lejano ancestro del
submarino es probablemente la barca cosaca del siglo
XVII llamada chaika
‘gaviota’, que fue usada bajo el agua para misiones de reconocimiento e infiltración. Chaika podía ser cerrada y sumergida
fácilmente de forma que la tripulación podía respirar bajo ella como en una campana submarina moderna
e impulsarla caminando por el fondo del río. También se usaban lastres
especiales y tubos para tomar aire del exterior.
El primer sumergible de cuya
ejecución se tiene información fidedigna fue construido en 1620 por Cornelius Jacobszoon Drebbel, un holandés
al servicio de Jaime I de Inglaterra. Estaba propulsado
por medio de remos, si bien su naturaleza exacta es objeto
de cierta controversia: algunos afirman que era simplemente una campana
remolcada por una barca. Dos tipos mejorados fueron probados en el Támesis
entre 1620 y 1624.
Aunque los primeros vehículos
sumergibles eran meras herramientas para exploraciones subacuáticas, a los
inventores no le costó mucho advertir su potencial militar. Las ventajas
estratégicas de los submarinos fueron expuestas por el obispo John Wilkins
de Chester
ya en 1648.
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