Os submarinos são maravilhas da engenharia que operam nas profundezas do oceano, resistindo a imensa pressão e permitindo a exploração humana sob as ondas.Os humanos buscaram explorar e navegar sob o mar desde aproximadamente 300 a.C. Vários métodos foram empregados para viajar debaixo d’água para pesquisa ao longo da história. Diz a lenda que a primeira tentativa de fazer um protótipo de submarino foi feita por Alexandre, o Grande.
Como um submarino mantém pressão equivalente à atmosférica?
Os submarinos são projetados de forma a manter a mesma pressão dentro de seus cascos que a pressão atmosférica ao nível do mar.
Isso faz alguém se perguntar, por que é tão importante manter essa pressão correspondente? Se a pressão interna for significativamente diferente da pressão externa, ela pode exercer uma quantidade anormal de estresse no casco, levando a falhas estruturais, vazamentos ou até mesmo implosão.
Quando um submarino está na superfície, os tanques de lastro são preenchidos com ar, tornando a embarcação menos densa que a água e permitindo que ela flutue. No entanto, quando o submarino precisa submergir, ele libera ar dos tanques de lastro e o substitui por água, aumentando a densidade da embarcação. A pressão interna de um submarino é regulada pelo equilíbrio entre a pressão da água exercida no casco e a pressão do ar dentro.
Quando um submarino mergulha mais fundo, a pressão da água aumenta, comprimindo a pressão do ar dentro do casco. Assim, para equalizar a pressão dentro de um submarino durante a subida ou descida, os tanques de lastro são inundados ou bombeados para fora de acordo. Todos os submarinos também têm sistemas internos chamados “esferas de pressão” para evitar que a pressão interna do ar se torne muito grande.
O que são cascos de pressão e por que eles são tão importantes?
É evidente que os “cascos de pressão” são estruturas importantes dentro de um submarino, mas quais são exatamente suas funções?
O casco de pressão é a principal estrutura estanque que fornece força ao esqueleto principal de um submarino. Ele é construído de tal forma que pode suportar a pressão externa exercida pelas profundezas do oceano para proteger a tripulação e os sistemas internos.
Uma das tarefas mais importantes que os engenheiros precisam ter cuidado ao projetar um submarino é garantir que os cascos de pressão sejam resistentes a vazamentos. Ele deve lidar com a pressão hidrostática externa sem entrar em colapso ou deformar, mantendo a integridade geral do casco de pressão.
Como eles armazenam oxigênio respirável dentro de um submarino?
Os submarinos normalmente usam recipientes geradores de oxigênio para produzir oxigênio a bordo. Um recipiente é preenchido com uma mistura de clorato de sódio e pó de ferro, que quando inflamado, sofre uma reação química e libera gás oxigênio.
Como não há acesso direto à atmosfera, os submarinos precisam armazenar oxigênio respirável suficiente para longos períodos debaixo d’água. Um sistema que gera oxigênio a bordo e o armazena para uso posterior é instalado dentro dos submarinos.
Embaixo d’água, um dos métodos de geração de oxigênio é, claro, a eletrólise da água! A eletrólise divide a água em moléculas de hidrogênio e oxigênio e então armazena oxigênio em tanques de alta pressão. Também é possível definitivamente levar cilindros de oxigênio a bordo. Esses cilindros armazenam oxigênio em alta pressão, o que pode fornecer oxigênio respirável para as pessoas dentro do submarino.
Entretanto, devido a limitações técnicas e à energia consumida durante o processo, a eletrólise não é um método universalmente aceito de geração de oxigênio.
O que pode causar a implosão de um submarino?
Submarinos são projetados para suportar enormes pressões externas; apesar disso, o risco de implosão ainda permanece como uma das maiores preocupações ao construir um submarino. A implosão ocorre quando a pressão fora do submarino excede a resistência estrutural do casco de pressão do submarino, fazendo com que ele entre em colapso para dentro.
Quando o submarino opera em grandes profundidades, a água ao redor pode exercer imensa pressão sobre o casco de pressão; quando essa pressão cruza o limite, torna-se insuportável para o casco de pressão segurar. Isso faz com que o casco entre em colapso para dentro. Uma série de razões pode contribuir para essa falha catastrófica, incluindo fraqueza na integridade estrutural, falhas de projeto ou até mesmo limites de profundidade excessivos.
O colapso repentino do casco leva à perda quase imediata de vidas em um submarino, à perda do submarino e a vários outros riscos ambientais. Os submarinos geralmente passam por treinamento e testes rigorosos para garantir que um fenômeno tão trágico não ocorra.
Uma palavra final
Manter a mesma pressão da atmosfera circundante é crucial para a operação segura de submarinos. A regulação da pressão interna é necessária para tornar os submarinos duráveis o suficiente para suportar forte pressão externa da água para proteger a tripulação e os sistemas internos. Os sistemas de armazenamento projetados para armazenar oxigênio respirável garantem um suprimento contínuo para missões subaquáticas estendidas.
Cascos de pressão desempenham um papel importante em fornecer suporte e força, manter a integridade estrutural e suportar as pressões externas das águas profundas do oceano. A implosão, embora rara, é uma preocupação inevitável que precisa ser analisada antes que alguém decida explorar os segredos das águas profundas do oceano.
Referências:
- Kim, J.-H., & Shin, H.-C. (2008, junho). Aplicação da técnica ALE para análise de explosão subaquática de um tanque submarino de oxigênio liquefeito. Engenharia Oceânica. Elsevier BV.
- Keith, M., Haase, KM, Schwarz-Schampera, U., Klemd, R., Petersen, S., & Bach, W. (2014, 30 de junho). Efeitos da temperatura, enxofre e fugacidade do oxigênio na composição da esfalerita de fontes hidrotermais submarinas. Geologia. Sociedade Geológica da América.
- KW Donald. (1979) Escape de submarino respirando ar. Uma revisão e análise …. Europe PubMed Central