miniatura|U-995, un submarí del Tipus VIIC/41 tot mostrant la típica combinació de buc exterior no estanc en forma de vaixell amb el voluminós buc de pressió a sota El buc d'un submarí té dos components principals, la superestructura i el buc de pressió. La part externa del buc d'un submarí (la part que no resisteix la pressió del mar i s'inunda lliurement) es coneix com a "superestructura" (superstructure) en la terminologia submarina americana i "carcassa" (casing) en la terminologia submarina britànica. De vegades també es coneix com a "buc lleuger" o altres termes descriptius.

La superestructura d'un submarí és el buc exterior no estanc, "d'inundació lliure", que proporciona una forma hidrodinàmicament eficient. El buc a pressió és el buc interior d'un submarí que resisteix la pressió del mar i manté la integritat estructural del submarí a la profunditat (operativa).

Formes miniatura|Submarí tipus XXI, de finals de la Segona Guerra Mundial, amb el buc a pressió gairebé completament tancat dins del buc lleuger Els submarins moderns solen tenir forma de cigar. Aquest disseny, ja visible en els primers submarins, s'anomena "buc en forma de llàgrima". És estructuralment eficient per suportar la pressió externa i redueix significativament la resistència hidrodinàmica del submarí quan està submergit, però disminueix la capacitat de navegació i augmenta la fricció quan està a la superfície.

Història El concepte d'una superestructura exterior hidrodinàmicament aerodinàmica separada del buc interior de pressió es va introduir per primera vegada al submarí pioner Ictíneo I, dissenyat per l'inventor català Narcís Monturiol el 1859. Tanmateix, quan els submarins militars van entrar en servei a principis del 1900, les limitacions dels seus sistemes de propulsió requerien que funcionessin a la superfície la major part del temps; els seus dissenys de buc eren un compromís, amb el buc exterior semblant al d'un vaixell de superfície, cosa que permetia una bona navegació superficial, i una superestructura més aerodinàmica que ajudava a minimitzar l'arrossegament sota l'aigua. La velocitat submergida d'un submarí de la Segona Guerra Mundial era baixa, generalment inferior a 10 nusos (19 km/h), de manera que l'arrossegament causat per la superestructura semblant a un vaixell, o buc exterior, no es va reduir eficaçment fins més tard, quan el buc en forma de llàgrima es va convertir en estàndard. Només a finals de la Segona Guerra Mundial, quan la millora de la tecnologia submarina va fer possible períodes d'immersió més llargs i el RADAR aerotransportat va augmentar considerablement la probabilitat de detecció dels submarins a la superfície, fent necessari que els submarins passessin molt més temps submergits, es van tornar a considerar i adoptar els dissenys de buc en forma de llàgrima, amb l'objectiu de reduir l'arrossegament i disminuir el soroll. Els bucs dels submarins en forma de llàgrima també van fer possible una major velocitat submergida, però el buc en forma de llàgrima no es va convertir en estàndard fins a la dècada del 1950, molt després de l'inici de la Guerra Freda. Al mateix temps, es van desenvolupar i implementar diversos avenços importants en la tecnologia submarina. L'USS Albacore (AGSS-569) va ser un submarí de recerca únic que va ser pioner en la versió americana del buc en forma de llàgrima (de vegades anomenat "buc Albacore") dels submarins moderns. En alguns submarins militars moderns, el buc exterior (i de vegades també l'hèlix) està cobert amb una gruixuda capa de goma especial que absorbeix el so, o planxa anecoica, per fer que el submarí sigui més difícil de detectar mitjançant sonar actiu i passiu.

Tipus Tots els submarins i submergibles moderns petits, així com els més antics, contenen un sol buc. Tanmateix, per als submarins grans, els enfocaments s'han separat. Tots els submarins pesants soviètics estan construïts amb una estructura de doble buc, però els submarins americans solen ser de buc únic. Encara tenen seccions de buc lleugeres a la proa i la popa, que allotgen els tancs de llast principals i proporcionen una forma hidrodinàmicament optimitzada, però la secció principal del buc, generalment cilíndrica, només té una sola capa de xapa.

Buc lleuger El doble buc d'un submarí és diferent del doble buc d'un vaixell. El buc extern, que en realitat dóna la forma del submarí, s'anomena buc exterior, carcassa o buc lleuger. Defineix el rendiment hidrodinàmic del submarí, que afecta la quantitat de potència necessària per impulsar el vaixell a través de l'aigua. Aquest terme és especialment apropiat per a la construcció de submarins russos, on el buc lleuger sol estar fet de xapa d'acer fina, ja que té la mateixa pressió a banda i banda. El buc lleuger es pot utilitzar per muntar equips que, si s'uneixen directament al buc a pressió, podrien causar tensions innecessàries. L'enfocament de doble buc també estalvia espai dins del buc a pressió, ja que els anells de reforç i els longitudinals es poden situar entre els bucs. Aquestes mesures ajuden a minimitzar la mida del buc a pressió, que és molt més pesat que el buc lleuger. A més, en cas que el submarí estigui danyat, el buc lleuger rep part dels danys i no compromet la integritat del vaixell, sempre que el buc a pressió estigui intacte.

Buc de pressió Dins del buc exterior hi ha un buc fort, o buc a pressió, que suporta la pressió exterior i té una pressió atmosfèrica normal a l'interior. El buc a pressió generalment està construït amb acer gruixut d'alta resistència amb una estructura de rigidesa complexa i una reserva d'alta resistència, i està dividit per mampares estanques en diversos compartiments. Els bucs a pressió i lleuger estan separats per un espai en què nombrosos elements estructurals d'acer connecten el buc lleuger i el buc a pressió i formen una estructura tridimensional que proporciona una major resistència i estabilitat de vinclament. L'espai entre els bucs s'utilitza per a alguns dels equips que poden tolerar l'alta pressió externa a la màxima profunditat i exposició a l'aigua. Aquest equipament difereix significativament entre els submarins i generalment inclou diversos dipòsits d'aigua i aire. En un submarí d'un sol buc, el buc lleuger és discontinu i existeix principalment a la proa i la popa.

Els bucs de pressió tenen una secció transversal circular, ja que qualsevol altra forma seria substancialment més feble. La construcció d'un buc de pressió requereix un alt grau de precisió. Això és cert independentment de la seva mida. Fins i tot una desviació d'una polzada (25 mm) de la rodonesa de la secció transversal resulta en una disminució de més del 30 per cent de la capacitat de càrrega hidroestàtica.US Naval Academy Les desviacions menors són resistides pels anells de reforç, i la força de pressió total de diversos milions de tones orientades longitudinalment s'ha de distribuir uniformement sobre el buc mitjançant un buc amb una secció transversal circular. Aquest disseny és el més resistent a la tensió de compressió i sense ell cap material podria resistir la pressió de l'aigua a profunditats submarines. Un buc de submarí requereix una construcció d'entramat transversal costosa, amb marcs d'anells estretament espaiats per endurir-se contra la inestabilitat de vinclament. Cap part del buc pot contenir defectes, i totes les unions soldades es comproven diverses vegades utilitzant diferents mètodes.

Els submarins de la classe Typhoon presenten múltiples bucs de pressió que simplifiquen el disseny intern alhora que fan que el vaixell sigui molt més ample que un submarí normal. Al cos principal del submarí, dos bucs de pressió llargs es troben paral·lels un al costat de l'altre, amb un tercer buc de pressió més curt a sobre i parcialment entre ells (que sobresurt just per sota de la vela), i dos altres bucs de pressió en la línia central, per a torpedes a la proa i aparell de govern a la popa. Això també augmenta considerablement la seva supervivència: fins i tot si es trenca un buc de pressió, els membres de la tripulació dels altres estan relativament segurs si es pot evitar que el submarí s'enfonsi, i hi ha menys potencial d'inundació.

Profunditat d'immersió La profunditat d'immersió no es pot augmentar fàcilment. Simplement fer el buc més gruixut augmenta el pes i requereix la reducció del pes de l'equip a bord, donant com a resultat finalment un batiscaf. Això és assequible per a submergibles de recerca civils, però no per a submarins militars, de manera que la seva profunditat d'immersió sempre ha estat limitada per la tecnologia actual.

Els submarins de la Primera Guerra Mundial tenien els seus bucs construïts d'acer al carboni, i normalment tenien profunditats de prova de no més de 100 metres (330 peus). Durant la Segona Guerra Mundial, es va introduir l'acer aliat d'alta resistència, que permetia profunditats de fins a 200 metres (660 peus); els càlculs de la postguerra han suggerit profunditats d'aixafament superiors als 300 metres (980 peus) per als submarins alemanys Tipus VII de finals de la guerra. L'acer aliat d'alta resistència continua sent el material principal per als submarins avui dia, amb un límit de profunditat de 250 a 350 metres (820 a 1.150 peus), que no es pot superar en un submarí militar sense sacrificar altres característiques. Per superar aquest límit, es van construir alguns submarins amb bucs de titani. El titani té una millor relació resistència-pes i durabilitat que la majoria dels acers, i no és magnètic. Els submarins de titani van ser especialment afavorits pels soviètics, ja que havien desenvolupat aliatges especialitzats d'alta resistència, havien construït una indústria per produir titani a costos assequibles i tenien diversos tipus de submarins de titani. Els aliatges de titani permeten un augment important de la profunditat, però també cal redissenyar altres sistemes, de manera que la profunditat de prova es va limitar a 1.000 metres (3.300 peus) per al submarí soviètic Komsomolets, el submarí militar que es submergia més profundament. Malgrat els seus beneficis, els alts costos de la construcció de submarins de titani van portar al seu abandonament quan va acabar la Guerra Freda.

Altres tipus Hi ha exemples de més de dos bucs dins d'un submarí. El buc lleuger dels submarins de la classe Typhoon alberga dos bucs de pressió principals, un tercer buc de pressió més petit que constitueix la major part de la vela, dos més per a torpedes i aparell de govern, i entre els bucs principals 20 MIRV SLBM juntament amb tancs de llast i alguns altres sistemes. Els submarins de la Marina Reial dels Països Baixos de les classes Dolfijn i Potvis allotjaven tres bucs de pressió principals. El submarí rus Loixarik és capaç de submergir-se a més de 2000 m amb el seu buc multiesfèric.

Referències

Categoria:Submarins