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Submarino é uma embarcação especializada para operar submersa, tendo sido largamente usadas pela primeira vez na Primeira Guerra Mundial, sendo usado por todas as grandes marinhas atualmente. Submarinos civis e submergíveis são usados com fins científicos tanto na água doce quanto salgada para trabalhar em profundidades muitos grandes para mergulhadores humanos.
Os submarinos englobam uma vasta gama de tamanho de embarcação. Desde embarcações de duas pessoas que são utilizadas para explorar a superfície marinha por poucas horas ate os submarinos russos da Classe Typhoon, os quais permanecem submersos por metade de um ano e carregam mísseis nucleares suficientes para destruir centenas de cidades. Há também submarinos especializados em resgate de submarinos e pequenos submarinos movidos por uma pessoa movidos elaborados para competição entre as universidades. Um velho mecanismo para uso em exploração de águas profundas, salvamento, construção e recuperação é o sino mergulho.
A palavra submarino era originalmente um adjetivo que significava sob o mar. Algumas firmas que faziam montagem submarina mas não parte de submarinos chamaram este trabalho de engenharia submarina. Submarino como um nome que significa parte de uma embarcação submersível originou-se como uma redução para barco submarino e os antigos livros tais como Vinte mil léguas submarinas sempre usava tais termos.
[editar] Submarinos civis e submersíveis
Submarinos civis são usualmente menores do que submarinos militares. Submarinos para turistas trabalham principalmente em áreas de resort tropicais com águas claras e boa visibilidade. Mas em 1996 havia mais de cinco submarinos privados operando ao redor do mundo, servindo aproximadamente dois milhões de pessoas ao ano. A maioria deles leva entre vinte a cinqüenta passageiros de uma vez e algumas vezes fazem mais de dez viagens por dia. No projecto, estes submarinos buscam principalmente a pesquisa submarina, tendo grandes escotilhas para visão dos passageiros e frequentemente posicionando os sistemas mecânicos fora do casco para conservar o espaço interior. Apesar de tudo isto, os turistas que utilizam estes submarinos sentam-se apertados. Eles são principalmente movidos a bateria e são muito lentos.
Em Janeiro de 2005, o maior submarino para turista em uso era o Atlantis XIV baseado na praia de Waikiki. O maior submarino da classe Atlantis desta frota, lançado em 1994, pode carregar 64 passageiros e 3 tripulantes (dois guias e um piloto) a 50 metros de profundidade das praias da ilha de Oahu no Havaí. Ali, os turistas podem ver um grande número de espécimes oceânicas vivendo em volta de recifes artificiais construídos pela universidade do Havaí a partir de velhos barcos, e mesmo um avião afundado, todos projetados para substituir os recifes danificados ou destruídos pela ocupação humana na ilha.
Num sentido amplo, submarino significa um barco que pode operar acima e abaixo da superfície, livres. Veículos para trabalhar sob a água com mobilidade limitada, que necessitam permanecer no mesmo lugar durante a maior parte do seu uso, tais como aqueles usados para resgate, pesquisas ou salvamentos são chamados de submersíveis. Os submersíveis são usualmente transportados para a sua área de operação por navios de superfície ou grandes submarinos e tem um alcance de atuação muito pequeno. Muitos submersíveis são operados por uma corda ou cordão umbilical, permanecendo conectados a seu transportador.
Bastisferas são submersíveis que não possuem propulsão própria e são usadas para mergulhos muitos profundos. Um predecessor da batisfera, o sino de mergulho, consiste de uma câmara com uma abertura no fundo, baixada na água. As batisferas são ligadas a um navio mãe na superfície.
Um desenvolvimento recente, muito pequeno, conhecido como veículos de operação remota da marinha, é largamente usado para trabalhar em águas muito profundas ou ainda para mergulhos perigosos, Por exemplo, para reparo em plataforma de petróleo e para afixar cabos em embarcações naufragadas pra seu iscamento. Um cabo compacto provê força e comunicações ligando este ao veículo de operação remota em um centro de operação remota. Operadores no navio assistem imagens de vídeo enviadas do robô e controla seus propulsores e manipulam seus braços. O naufrágio do Titanic foi explorado por tais veículos, como também por um navio de apoio.
[editar] Submarinos militares
Existem mais submarinos militares em operação do que civis. Os submarinos são úteis militarmente porque eles são difíceis de serem localizados e, quando abaixo da superfície, são difíceis de destruir. Um grande esforço é empregue no projecto de um submarino para possibilitá-los atravessar a água tão silenciosamente quanto seja possível de forma a prevenir sua detecção (o som viaja na água muito mais fácil do que a luz, isto significa que o som de um submarino é sua característica mais fácil de ser detectada). O meio mais fácil de localizar um submarino é escutar a água e procurar por sons ou pela falta deles, como alguns submarinos cancelam seus sons tão bem que eles sempre criam uma área de silencio em seu entorno. Se um submarino permanecer escondido, ele é capaz de atacar de muito perto.
A Força de Submarinos da Marinha do Brasil possui atualmente 5 submarinos: O Submarino Tupi (S-30), o Submarino Tamoio (S-31), o Submarino Timbira (S-32), o Submarino Tapajó (S-33) e o Submarino Tikuna (S-34). Os quatro primeiros são submarinos da Classe Tupi ( IKL-1400 ton ) e o último da Classe Tupi Mod.
A Marinha Portuguesa possui actualmente um submarino não operacional, o N.R.P. Barracuda, segundo submarino da classe "Albacora", lançado à água em 24 de Abril de 1967.
[editar] Submersão e navegação
Torre do submarino nuclear francês
Casabianca; note os planos de navegação,
camuflagem, periscópio, janelas e portas.
Todos os navios de superfícies, como também um submarino na superfície, tem condições de flutuação positivas, pesando menos do que a água que ele desloca. Para submergir hidrostaticamente, um navio deve ganhar uma flutuação negativa, ou aumentando seu próprio peso ou diminuindo o deslocamento de água. Para controlar seu peso, os submarinos são equipados com tanques com lastro, o qual pode ser preenchido com água ou esvaziado com ar pressurizado.
Para submersões em geral ou afloramento na superfície, os submarinos usam os tanques da frente e a popa, chamado de Tanque de Lastro Principal ou (TLP), os quais são abertos e completamente completados com água durante a submersão, ou completamente preenchidos com ar pressurizado para vir à tona. Sob condições de submersão, os TLP são geralmente mantidos cheios, o que simplifica seu projeto, então em muitos submarinos estes tanques são simplesmente uma seção do espaço interno do casco. Para um controle mais preciso e rápido da profundidade, os submarinos usam pequenos Tanques de Lastro de Controle ou TLC, também chamados de hard tanks devido sua habilidade para se opor a altas pressões. O acréscimo de água nos tanques de controle pode ser controlado ou para refletir mudanças nas condições externas ou para mudança da profundidade de submersão. Os tanques de controle podem ser localizados ou próximos ao centro de gravidade do submarino, ou separados ao longo do corpo do submarino.
Quando submerso, a pressão da água nas paredes do submarino pode alcançar 3 MPa para submarinos de aço e no máximo de 10 MPa para submarinos de titânio como os Komsomolets, enquanto a pressão interna ao mesmo permanece a mesma. Estas diferenças resultam em uma pressão de compressão no casco, os quais diminuem de tamanho. A densidade da água também aumenta, a salinidade e pressão são maiores, mas isto não é compensado pela compressão do casco, então a flutuação diminui com a profundidade. Um submarino submerso está em um equilíbrio instável, tendo a tendência de ora afundar e ora de vir a tona. Manter uma profundidade constante requer uma operação constante dos tanques de controle de profundidade.
Submarinos em uma condição de flutuação neutra não está intrinsecamente estável no balanceamento. Para obter um balanceamento desejado, os submarinos usam tanques de balanceamento traseiros e dianteiros. Bombas podem mover água entre estes tanques, alterando a distribuição do peso e alem disto criando um momento para girar o mesmo para acima e para abaixo. Um sistema similar é algumas vezes usado para manter a estabilidade.
O efeito hidrostático dos tanques de lastro variáveis não é o único meio de controlar o submarino sob a água. A manipulação hidrodinâmica é feita por várias superfícies, as quais podem ser giradas pra criar as correspondentes forças hidrodinamicas quando um submarino se move a velocidade suficiente. Os estabilizadores de popa, localizado além atrás da hélice e normalmente orientados na horizontal, servem para os mesmos propósitos do que os tanques de estabilização, controlando a estabilidade, e são usados freqüentemente, enquanto outras superfícies de controle não estão presentes em muitos submarinos. Os estabilizadores da sail e do bow, ambos horizontais, são localizados próximos ao centro de gravidade, e são usados para controlar profundidade com menos eficiência que para o balanceamento.
Quando um submarino realiza uma subida de emergência, todos os métodos de estabilização e lastro são usados simultaneamente, propelindo o barco para a superfície. Como o mesmo vem a tona muito rápido, tanto que o submarino deve parcialmente pular fora da água, isto pode infligir sérios danos a alguns sistemas do submarino, principalmente a tubulação.
Submarinos modernos usam um sistema direcionamento inercial para navegar enquanto submerso, mas inevitáveis desvios de curso acumulam-se no tempo. Para contornar isto, o Sistema de Posicionamento Global ira ocasionalmente ser usado para obter-se um apurado posicionamento. O periscópio – um tubo retangular com um prisma possibilita uma visão da superfície – é somente usado ocasionalmente em submarinos modernos, pois seu alcance de visão é muito curto. Os submarinos da classe Virginia tem um sensor fotônico ao invés do tradicional periscópio. Este sensor pode ser posicionado acima da superfície, captando luz visível, infravermelho, laser demarcação de perímetro e monitoramento eletromagnético.
[editar] Casco do submarino
Submarinos modernos são usualmente em forma de charuto. Esta forma, já visível nos primeiros submarinos (veja abaixo) é conhecida como casco de lagrima, e foi concebida inspirada no corpo das baleias. Ela reduz significativamente o arrasto hidrodinâmico do submarino quando submerso, mas diminui sua capacidade de permanecer a tona e aumenta o seu arrasto enquanto na superfície. Desde que as limitações do sistema de propulsão dos primeiros submarinos forçavam os a operar na superfície a maior parte do tempo, o projeto de seu casco era comprometido. Devido as baixa velocidade destes submarinos enquanto submersos, usualmente abaixo de 18 km/h, o aumento do arrasto para viagens submersas era considerado aceitável. Somente mais tarde na Segunda Guerra Mundial, quando a tecnologia permitiu operações submersas mais longas e rápidas e o aumento da vigilância pelas embarcações inimigas forçou os submarinos a permanecerem submersos, os cascos em forma de lagrima voltaram a aparecer, para reduzir o arrasto e o barulho. Nos submarinos militares modernos a superfície externa do casco é coberta com uma fina camada especial de borracha que absorve o som, ou revestimento anaéoico, para tornar o submarino mais silencioso.
Uma torre montada no topo do submarino acomoda a todo o periscópio e torre de eletrônicos, a qual pode incluir o rádio, radar, contramedidas eletrônicas, e outros sistemas. Em muitas das primeiras classes de submarinos (veja historia), a sala de controle, era localizada em dentro desta torre, a qual era conhecida como a torre de comando. Desde daquele tempo, contudo, o comando passou a se localizar em dentro do casco do submarino, e a torre é mais comumente chamada de sail. O comando não deve ser confundido com a ponte, a qual é uma pequena plataforma aberta localizada no topo da torre usada para observações visuais enquanto se opera na superfície.Aquela deve ser uma plataforma adicional fechada abaixo desta com janelas e quebra vento para mau tempo.
Todos os pequenos submarinos modernos e submersíveis, como também alguns dos antigos, têm um casco simples. Contudo, para grande submarinos, a abordagem tem sido diferente. Todos submarinos Soviéticos pesados são construídos com uma estrutura de casco duplo, mas submarinos Americanos usualmente possuem casco simples. Eles ainda têm seções suaves na proa e popa, as quais abrigam os tanques de lastro principais e proporciona uma forma hidrodinamicamente otimizada, mas a seção do casco principal, geralmente cilíndrica, tem somente uma única camada de revestimento. Existem exemplo de submarinos com mais de dois cascos, como os submarinos da classe Typhoon, os quais têm dois cascos principais para pressão e três menores para a sala de controle, torpedos e navegação, enquanto a sistema de lançamento de mísseis é localizado entre os cascos principais.
Um submarino de casco duplo é diferente de um navio de casco duplo. O casco externo, o qual dá forma ao submarino, e chamado de casco leve, e não tem que suportar nenhuma diferença de pressão. O casco leve pode ser usado para a montagem de equipamento, que se fossem ligados diretamente ao casco de pressão poderia gerar pontos de tensão nele. Uma abordagem de dois cascos também economiza espaço interno do casco de pressão, colocando-se os anéis de reforço e longitudinais do lado de fora do casco. Estas medidas permitem que o tamanho do casco de pressão, que é muito maior que o casco leve, sejam minimizadas. Também, no caso de danos ao submarino, o casco leve absorverá parte do impacto, sem comprometer a integridade da embarcação, pois o casco de pressão permanecera intacto. A maior desvantagem da estrutura de dois cascos é o significativo aumento da soldagem manual requerida para sua construção. A União Soviética tinha desenvolvido uma tecnologia de soldagem bem estabelecida e tinha bastante mão de obra barata qualificada disponível, mas o alto do custo do trabalho manual nos Estados Unidos torna mais barato a abordagem de casco simples. Outra razão para a construção de casco duplo na União Soviética era a operação no Oceano Ártico, onde os submarinos têm que quebrar camadas de gelo que podem danificar o casco.
Internamente ao casco externo há um forte casco, ou casco de pressão, o qual suporta a pressão da água do mar e a pressão interna normal do lado de dentro. O casco de pressão é geralmente constituído de chapas de aço de alta resistência com uma complexa estrutura e grande sobre-dimensionamento, sendo separado por portas estanques em vários compartimentos. Os cascos de pressão e leve formam uma estrutura tridimensional que aumenta sua resistência. O espaço inter-casco é usado para alguns equipamentos que não necessitam de pressão constante para operar.
A profundidade de mergulho não pode ser aumentada facilmente. Simplesmente tornar o casco maior aumenta o peso e requer a diminuição do peso dos equipamentos a bordo, finalmente resultando em um batiscafo. Isto é aceitável para submersíveis civis de pesquisa, mas não para submarinos militares, portanto a profundidade de mergulho foi sempre limitada pela tecnologia em uso no momento.
[editar] Submarinista
Submarinista é o termo que designa os tripulantes de um submarino militar, ou pessoas capacitadas á exercer esta atividade. Executando atividades nas profundezas dos mares, tais como patrulhas e exercícios militares.
No Brasil os submarinistas são formados pela Marinha do Brasil, no Centro de Instrução e Adestramento Almirante Áttila Monteiro Aché.
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