Come funziona un sottomarino...

Il principio fisico in base al quale un sottomarino effettua le operazioni di emersione e immersione è sostanzialmente il principio di Archimede. Si hanno quindi due tipologie di funzionamento: in assetto neutro (sott'acqua) e in assetto positivo (sulla superficie dell'acqua); l'assetto negativo viene in genere evitato in quanto rappresenta una situazione di pericolo poiché porta il mezzo ad avere una densità media maggiore di quella dell'acqua, generando così una tendenza intrinseca all'affondamento; d'altronde una eventuale immersione rapida può essere anche effettuata con l'ausilio dei timoni verticali e la spinta del motore.
La struttura del sottomarino è formata da due scafi: lo scafo esterno o scafo leggero, il quale imposta la forma idrodinamica del sommergibile, e lo scafo interno o scafo resistente, il quale deve far fronte appunto alla pressione idrostatica. La parte abitata del sottomarino è totalmente contenuta all'interno dello scafo resistente, mentre la zona tra i due scafi è divisa in sezioni dette casse.
Le casse possono assolvere a diversi compiti: le casse di zavorra sono le casse che, imbarcando acqua, aumenteranno il peso del battello. Col medesimo principio le casse di compensazione servono a compensare la perdita di liquidi o siluri in navigazione, mentre le casse di assetto servono a correggere l'assetto longitudinale o laterale del battello. In ultimo sono presenti casse contenenti combustibili, olii e acqua potabile, le casse di disimpegno e di espulsione.

Funzionamento in assetto neutro

Siccome la struttura del sottomarino ha una densità maggiore di quella dell'acqua, senza alcun accorgimento si avrebbe l'affondamento, per questo all'interno della struttura viene ricavata una camera stagna, contenente una quantità di aria sufficiente a fare in modo che la densità media di tutto il sottomarino sia pari a quella dell'acqua (cioè circa 1000 kg/m³). In queste condizioni si dice che il sottomarino è in assetto neutro, ovvero è sufficiente la sola forza del motore di coda perché il sottomarino si sposti nell'acqua. La direzione dello spostamento viene regolata grazie ad un sistema di piani orizzontali e verticali analoghi a quelli presenti nell'impennaggio degli aerei: al movimento del timone (piano verticale) è associato lo spostamento orizzontale, mentre al movimento di piani orizzontali posti sulla coda del sottomarino è associato lo spostamento verticale.

Funzionamento in assetto positivo

All'inizio della manovra di emersione, il sottomarino, avvicinandosi alla superficie dell'acqua, svuota le casse di zavorra, che in precedenza erano state allagate per immergere il sottomarino. Per fare questo, vengono azionate delle valvole che liberano all'interno delle casse aria compressa in precedenza all'interno di apposite bombole. Quest'aria, non potendo uscire dalle valvole di sfiato montate nella parte superiore dello scafo, forma una bolla che spinge l'acqua verso il basso dove sarà libera di uscire da un'apposita apertura nella parte inferiore, chiamata presa a mare. Per il principio di Archimede, la struttura si trova adesso in
condizione di galleggiare in superficie, avendo una densità media minore di quella dell'acqua.




         



A sinistra: sottomarino in assetto positivo (sulla superficie dell'acqua);
In centro: apertura delle valvole;
A destra: sottomarino in assetto neutro (sott'acqua).