os submarinos

Mergulhando e emergindo

imagem cedida pela Marinha dos Estados Unidos

Um submarino ou qualquer tipo de embarcação pode flutuar porque o peso da água deslocada é igual ao peso da embarcação. Esse deslocamento de água cria uma força que puxa para cima, chamada força de flutuação, e age em oposição à gravidade que puxa a embarcação para baixo. Ao contrário do navio, o submarino pode controlar a sua flutuação, podendo assim afundar e emergir conforme necessário. Para controlar a flutuação, o submarino possui tanques de lastro e auxiliares, ou tanques de balanceamento, que podem, alternadamente, serem enchidos com água ou ar (veja animação abaixo). Quando o submarino está na superfície, os tanques de lastro estão cheios de ar e a densidade total do submarino é menor que a da água circundante. Quando o submarino mergulha, os tanques de lastro são preenchidos com água e o ar nestes tanques escapa até que a densidade total seja maior do que a da água. Assim, o submarino começa a afundar (flutuação negativa). Um suprimento de ar comprimido é mantido em tanques a bordo do submarino, para prover as condições de vida e para a utilização nos tanques de lastro. Adicionalmente, o submarino possui um conjunto móvel de curtas "asas" chamadas hidroplanos na popa (parte de trás), que ajudam a controlar o ângulo de mergulho. Os hidroplanos são posicionados de forma a permitir que a água se mova sob a popa, fazendo-a mover-se para cima. Dessa maneira, o submarino desloca-se para baixo.

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Para nivelar-se a uma certa profundidade, o submarino mantém o equilíbrio entre água e ar nos tanques, para que a densidade total seja igual à da água circundante (flutuação neutra). Quando o submarino atinge sua profundidade de navegação, os hidroplanos são regulados de maneira que o submarino viaje num nível através da água. A água também é forçada entre os tanques de balanceamento da proa e da popa para manter o sub-nível. O submarino pode se mover na água usando o leme da cauda para virar a estibordo (direita) ou a bombordo (esquerda); e os hidroplanos para controlar o ângulo de proa à popa. Alguns submarinos são equipados com um motor de propulsão secundário retrátil, que pode girar sobre um eixo de 360 graus.
Quando o submarino vem à superfície, o ar comprimido flui dos tanques de ar para os tanques de lastro e a água é forçada a sair, até que sua densidade total seja menor que a da água a sua volta (flutuação positiva). Isso faz o submarino emergir. Os hidroplanos são posicionados de forma que a água se mova sobre a popa, forçando-a para baixo; assim o submarino é angulado para cima. Numa emergência, os tanques de lastro podem ser enchidos rapidamente com ar de alta pressão para fazer com que o submarino vá rapidamente para a superfície.