Submarino

Um submarino é um barco capaz de mergulhar, navegar debaixo de água e voltar à superfície quando a tripulação decide, metendo água em tanques para ficar mais pesado e expulsando-a para ficar mais leve. Cornelis Drebbel experimentou no Tamisa, a partir de cerca de 1620, o primeiro que, segundo os relatos, passou debaixo de água: um barco a remos coberto, tornado estanque com couro untado.

O que é

Um submarino é um navio capaz de mergulhar abaixo da superfície, navegar debaixo de água e regressar à superfície quando a tripulação o decide. Um barco flutua porque pesa menos do que a água que deslocaria se estivesse todo submerso. Para mergulhar, um submarino tem de ficar tão pesado como essa água, ou um pouco mais, e para subir tem de voltar a ficar mais leve, sem mudar de forma. Consegue-o deixando entrar água em tanques e expulsando-a depois.

Precisa também de um casco que se mantenha estanque e não seja esmagado pela água que aperta mais com a profundidade, de um meio de avançar e de governar debaixo de água, e de ar para a tripulação. Os primeiros submarinos andavam a remos ou eram movidos com as mãos e os pés, levavam apenas o ar fechado a bordo e ficavam lá em baixo umas poucas horas, no máximo. Os seguintes funcionaram com motores e baterias, e um submarino nuclear produz o seu próprio ar e pode ficar submerso durante muito mais tempo.

O Brandtaucher, construído em Kiel em 1850 por Wilhelm Bauer com as oficinas Schweffel & Howaldt, era um submarino antigo movido por pessoas. O casco de chapas rebitadas, com a forma de uma foca rechonchuda, tinha pequenas janelas, uma escotilha em cima e um hélice e um leme à popa. Lá dentro, dois homens caminhavam em duas rodas da altura de um homem, que faziam girar o hélice, enquanto um terceiro governava. Para mergulhar, deixava-se entrar água no fundo do casco, e bombas manuais acionadas por alavancas esvaziavam-no depois. Um peso de ferro fundido que podia deslizar para vante e para ré mantinha o barco nivelado. As fontes divergem quanto ao metal: chapa de ferro para a maioria, aço para o Deutsches Museum.

Como funciona

O peso do submarino e o peso da água que desloca decidem se ele sobe ou se afunda. À superfície, os tanques de lastro estão cheios de ar. Em muitos navios modernos, estes tanques ficam entre o casco resistente interior, onde vive a tripulação, e um casco exterior mais fino. Cada tanque tem válvulas de ventilação em cima e aberturas em baixo.

Para mergulhar, abrem-se as válvulas no topo dos tanques de lastro: o ar escapa e o mar entra por baixo.

Para mergulhar, a tripulação abre as válvulas de ventilação. O ar escapa para cima, a água entra pelas aberturas de baixo e o barco afunda-se até pesar mais ou menos o mesmo que a água que desloca. Ajustam-se depois tanques de caimento mais pequenos, à proa e à popa, bombeando água de um para o outro ou para fora, para que não suba nem desça e fique na horizontal. Os lemes de profundidade, barbatanas curtas à proa ou na torre e à popa, inclinam o barco para cima ou para baixo quando avança, um pouco como fariam umas asas. Para vir à superfície, fecham-se as válvulas e sopra-se para os tanques ar comprimido, guardado em garrafas resistentes. O ar expulsa a água pelas aberturas de baixo e o barco sobe.

A água aperta tanto mais quanto mais fundo o barco desce: cerca de mais uma atmosfera por cada 10 m de água do mar. O casco interior tem de resistir a essa pressão em cada centímetro quadrado, e a sua secção é redonda porque um cilindro ou uma esfera repartem a carga por igual. A espessura e o material fixam a profundidade que o barco pode atingir. A água que se move livremente a bordo é um perigo em si mesma: corre para a extremidade mais baixa e agrava a inclinação. Foi o que aconteceu no mergulho do Brandtaucher de 1 de fevereiro de 1851, quando a água entrou, correu para a popa e o peso de caimento deslizou com ela.

Um motor que retira o ar da atmosfera não pode funcionar num casco fechado debaixo de água. Os primeiros barcos usavam a força dos músculos. A partir de cerca de 1900, a maioria tinha à superfície um motor a gasolina, mais tarde um diesel, que também carregava as baterias, e debaixo de água um motor elétrico. A partir da Segunda Guerra Mundial, o snorkel, um tubo de admissão de ar e outro de escape erguidos acima das ondas, permitiu pôr os motores diesel a trabalhar em imersão, à cota periscópica. Um reator nuclear não precisa de ar nenhum, e o ar da tripulação é então produzido a bordo.

Como fazer

Soprando para o tubo, a água sai pelos furos de baixo e a maqueta sobe.

Uma garrafa de plástico faz uma maqueta funcional de um tanque de lastro. Arranje uma garrafa limpa com tampa, algumas moedas ou anilhas planas, fita impermeável, plasticina e um tubo flexível de plástico ou uma palhinha comprida. Peça a um adulto que faça uma fila de pequenos furos ao longo de um lado da garrafa com a ponta de uma tesoura ou um pequeno berbequim manual. Cole as moedas ao longo desse mesmo lado. Esse lado passa a ser a parte de baixo: o peso mantém-no em baixo, e os furos deixam a água entrar e sair pelo fundo.

Faça na tampa um furo só do tamanho do tubo, enfie-o e vede à volta com plasticina. Empurre o tubo o suficiente para que a ponta interior encoste à parede de cima da garrafa, onde o ar se vai juntar. Enrosque a tampa.

Ponha a garrafa, com os furos para baixo, numa banheira, numa bacia funda ou num tanque transparente cheio de água, e deixe a água entrar pelos furos enquanto o ar sai pelo tubo. A garrafa enche-se e afunda-se. Sopre então devagar para o tubo. O ar junta-se em cima, a água é empurrada para fora pelos furos de baixo e a maqueta sobe. Deixe o ar sair outra vez pelo tubo e ela volta a afundar-se. Junte ou tire moedas até a garrafa vazia flutuar e a garrafa cheia de água mal se afundar. Deslocar uma moeda para o lado da tampa ou para o fundo faz inclinar a maqueta, como faria um peso de caimento.

Segurança: trabalhe com água que não seja mais funda do que uma bacia ou uma banheira, e vigie sempre as crianças pequenas perto da água. Deixe o corte do plástico a um adulto. Sopre para o tubo, mas nunca aspire água por ele. Mantenha os aparelhos elétricos longe da água. Nunca construa nada para levar uma pessoa debaixo de água, e nunca feche ninguém num recipiente fechado dentro de água ou perto dela.

História e evolução

Em 1578, o inglês William Bourne descreveu num livro de invenções um barco que se afundaria e subiria mudando o seu próprio volume, com peças recolhidas e estendidas por parafusos e vedadas com couro. Não deixou nenhum desenho, e o barco nunca foi construído. O inventor neerlandês Cornelis Drebbel, ao serviço de Jaime I em Londres, fez o primeiro barco que, segundo os relatos, passou debaixo de água. Entre 1620 e 1624, aproximadamente, experimentou-o no Tamisa: um barco a remos coberto, tornado estanque com couro untado. Houve testemunhas que o descreveram, mas não resta nenhum desenho nem nenhuma nota de Drebbel, e a sua construção exata é desconhecida.

Em 1776, durante a guerra da independência americana, o sargento Ezra Lee levou ao porto de Nova Iorque o Turtle de um só tripulante de David Bushnell. O piloto fazia girar dois hélices com a mão ou com o pé, deixava entrar água no fundo do casco por uma válvula para mergulhar e expulsava-a com uma bomba para subir. A sua tentativa contra o navio-almirante britânico HMS Eagle falhou. A 1 de fevereiro de 1851, durante um mergulho de ensaio no porto de Kiel, o Brandtaucher de Wilhelm Bauer afundou-se de popa a 15 a 18 m de profundidade, consoante os relatos. Bauer e os seus dois companheiros, o carpinteiro Friedrich Witt e o ferreiro Wilhelm Thomsen, esperaram horas enquanto a água entrava, até a pressão de dentro igualar a de fora e poderem abrir a escotilha e subir a nado. O casco foi içado em 1887 e está guardado no Museu de História Militar da Bundeswehr, em Dresden.

O Holland de 1900 navegava com motor a gasolina à superfície e com motor elétrico submerso.

A 17 de fevereiro de 1864, o confederado H. L. Hunley foi o primeiro submarino a afundar um navio de guerra inimigo, o USS Housatonic, e perdeu-se pouco depois com a sua tripulação. O Holland VI de John Holland, lançado à água em 1897, navegava à superfície com um motor a gasolina, que também carregava as baterias, e debaixo de água com um motor elétrico. A Marinha dos Estados Unidos comprou-o a 11 de abril de 1900 e pô-lo ao serviço em outubro como USS Holland. Mais tarde, os motores diesel substituíram os motores a gasolina nos submarinos americanos. A 17 de janeiro de 1955, o USS Nautilus, primeiro submarino movido por um reator nuclear, comunicou que navegava com propulsão nuclear.