Submarino

Según un informe del Opusculum Taisnieri publicado en 1562: ^{[ 12 ]}

Dos griegos se sumergieron y emergieron varias veces en el río Tajo, cerca de la ciudad de Toledo , en presencia del emperador del Sacro Imperio Romano Germánico Carlos V , sin mojarse y con la llama que llevaban en sus manos aún encendida. ^{[ 13 ]}

En 1578, el matemático inglés William Bourne registró en su libro Inventos o Dispositivos uno de los primeros planos de un vehículo de navegación submarina. ^{[ 14 ]} Unos años más tarde, el matemático y teólogo escocés John Napier escribió en sus Inventos Secretos (1596) que «Estos inventos, además de dispositivos para navegar bajo el agua con diversos otros dispositivos y estratagemas para dañar a los enemigos por la Gracia de Dios y el trabajo de artesanos expertos, espero realizarlos». No está claro si llevó a cabo su idea. ^{[ 15 ]}

Jerónimo de Ayanz y Beaumont (1553–1613) creó diseños detallados para dos tipos de vehículos sumergibles propulsados ​​por aire. Estaban equipados con remos, tubos de respiración flotantes autónomos accionados por bombas internas, ojos de buey y guantes para que la tripulación manipulara objetos bajo el agua. Ayanz planeaba utilizarlos en la guerra, para acercarse a los barcos enemigos sin ser detectados y colocar cargas de pólvora programadas en sus cascos. ^{[ 16 ]}

El primer sumergible del que se tiene información fidedigna sobre su construcción fue diseñado y construido en 1620 por Cornelis Drebbel , un holandés al servicio de Jacobo I de Inglaterra . Se impulsaba mediante remos. ^{[ 15 ]}

A mediados del siglo XVIII, se habían concedido en Inglaterra más de una docena de patentes para submarinos/embarcaciones sumergibles. En 1747, Nathaniel Symons patentó y construyó el primer ejemplo conocido del uso de un tanque de lastre para la inmersión. Su diseño utilizaba bolsas de cuero que se llenaban de agua para sumergir la embarcación. Un mecanismo permitía extraer el agua de las bolsas y hacer que la embarcación volviera a la superficie. En 1749, la revista Gentlemen's Magazine informó que Giovanni Borelli había propuesto inicialmente un diseño similar en 1680. El desarrollo de nuevos diseños se estancó durante más de un siglo, hasta la aplicación de nuevas tecnologías para la propulsión y la estabilidad. ^{[ 17 ]}

El primer sumergible militar fue el Turtle (1775), un dispositivo con forma de bellota impulsado manualmente, diseñado por el estadounidense David Bushnell para una sola persona. ^{[ 18 ]} Fue el primer submarino verificado capaz de operar y moverse de forma independiente bajo el agua, y el primero en utilizar hélices para la propulsión. ^{[ 19 ]}

En 1800, Francia construyó el Nautilus , un submarino propulsado por energía humana diseñado por el estadounidense Robert Fulton . Abandonaron el experimento en 1804, al igual que los británicos, cuando reconsideraron el diseño del submarino de Fulton.

En 1850, el Brandtaucher de Wilhelm Bauer fue construido en Alemania. Sigue siendo el submarino más antiguo que se conserva en el mundo. ^{[ 20 ]}

En 1864, a finales de la Guerra Civil Estadounidense , el HL Hunley de la Armada Confederada se convirtió en el primer submarino militar en hundir un buque enemigo, el balandro de guerra de la Unión USS Housatonic , utilizando un barril lleno de pólvora sobre un mástil como carga de torpedo. El Hunley también se hundió. Las ondas expansivas de la explosión pudieron haber matado a su tripulación instantáneamente, impidiéndoles bombear la sentina o propulsar el submarino. ^{[ 21 ]} 

En 1866, el Sub Marine Explorer fue el primer submarino en sumergirse, navegar bajo el agua y emerger con éxito bajo el control de la tripulación. El diseño del germano-estadounidense Julius H. Kroehl (en alemán, Kröhl ) incorporó elementos que aún se utilizan en los submarinos modernos. ^{[ 22 ]}

En 1866, el Flach fue construido a petición del gobierno chileno por Karl Flach , un ingeniero alemán e inmigrante. Fue el quinto submarino construido en el mundo ^{[ 23 ]} y, junto con un segundo submarino, estaba destinado a defender el puerto de Valparaíso de un ataque de la Armada española durante la Guerra de las Islas Chincha .

El primer submarino que no dependía de la fuerza humana para su propulsión fue el Plongeur francés , botado en 1863, que utilizaba aire comprimido a 1200 kPa (180 psi ) . Narcís Monturiol diseñó el primer submarino propulsado por combustión y sin necesidad de aire comprimido , el Ictíneo II , que fue botado en Barcelona , ​​España, en 1864.  

El submarino se convirtió en una arma viable con el desarrollo del torpedo Whitehead , diseñado en 1866 por el ingeniero británico Robert Whitehead , el primer torpedo autopropulsado práctico . ^{[ 24 ]} El torpedo de mástil que había sido desarrollado anteriormente por la Armada de los Estados Confederados se consideró impracticable, ya que se creía que había hundido tanto a su objetivo previsto como al HL Hunley , el submarino que lo lanzó.

El inventor irlandés John Philip Holland construyó un modelo de submarino en 1876 y en 1878 presentó el prototipo Holland I. A esto le siguieron varios diseños fallidos. En 1896, diseñó el submarino Holland Tipo VI, que utilizaba un motor de combustión interna en la superficie y energía eléctrica mediante baterías bajo el agua. Botado el 17 de mayo de 1897 en el astillero Crescent del teniente de la Armada Lewis Nixon en Elizabeth, Nueva Jersey , el Holland VI fue adquirido por la Armada de los Estados Unidos el 11 de abril de 1900, convirtiéndose en el primer submarino comisionado de la Armada, bautizado como USS Holland . ^{[ 25 ]} 

Las conversaciones entre el clérigo e inventor inglés George Garrett y el industrial sueco Thorsten Nordenfelt dieron lugar a los primeros submarinos prácticos propulsados ​​a vapor, armados con torpedos y listos para uso militar. El primero fue el Nordenfelt I , un buque de 56 toneladas y 19,5 metros (64 pies) de eslora, similar al malogrado Resurgam (1879) de Garrett, con un alcance de 240 kilómetros (130 millas náuticas; 150 millas) , armado con un solo torpedo , en 1885.   

Un medio de propulsión fiable para el buque sumergido solo fue posible en la década de 1880 con la llegada de la tecnología de baterías eléctricas necesaria. Los primeros barcos propulsados ​​eléctricamente fueron construidos por Isaac Peral y Caballero en España (quien construyó el Peral ), Dupuy de Lôme (quien construyó el Gymnote ) y Gustave Zédé (quien construyó el Sirène ) en Francia, y James Franklin Waddington (quien construyó el Porpoise ) en Inglaterra. ^{[ 26 ]} El diseño de Peral incluía torpedos y otros sistemas que posteriormente se convirtieron en estándar en los submarinos. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

El Narval, un submarino francés de vapor y eléctrico comisionado en junio de 1900, empleaba el diseño de doble casco, ya típico en la época, con un casco de presión dentro de la cubierta exterior. Estos buques de 200 toneladas tenían una autonomía de más de 160 km (100 millas) bajo el agua. El submarino francés Aigrette, construido en 1904, perfeccionó aún más este concepto al utilizar un motor diésel en lugar de uno de gasolina para la propulsión en superficie. Se construyeron numerosos submarinos, setenta y seis de ellos terminados antes de 1914.  

La Marina Real encargó cinco submarinos de la clase Holland a Vickers , Barrow-in-Furness , bajo licencia de la Holland Torpedo Boat Company entre 1901 y 1903. La construcción de los submarinos se prolongó más de lo previsto, y el primero no estuvo listo para una prueba de inmersión en el mar hasta el 6 de abril de 1902. Aunque el diseño se había adquirido íntegramente a la empresa estadounidense, el diseño real utilizado fue una mejora no probada del diseño original de Holland, que incorporaba un nuevo motor de gasolina de 180 caballos de fuerza (130 kW) . ^{[ 29 ]} 

Este tipo de submarinos se utilizó por primera vez durante la guerra ruso-japonesa de 1904-1905. Debido al bloqueo de Port Arthur , los rusos enviaron sus submarinos a Vladivostok , donde el 1 de enero de 1905 contaban con siete unidades, suficientes para conformar la primera flota de submarinos operativa del mundo. La nueva flota comenzó sus patrullas el 14 de febrero, que solían durar unas 24 horas cada una. El primer enfrentamiento con buques de guerra japoneses tuvo lugar el 29 de abril de 1905, cuando el submarino ruso Som fue atacado por torpederos japoneses, pero posteriormente se retiró. ^{[ 30 ]}

Los submarinos militares tuvieron un impacto significativo por primera vez en la Primera Guerra Mundial . Fuerzas como los U-boats de Alemania participaron en la Primera Batalla del Atlántico y fueron responsables del hundimiento del RMS Lusitania  , que se hundió como resultado de la guerra submarina sin restricciones y que a menudo se cita entre las razones de la entrada de Estados Unidos en la guerra. ^{[ 31 ]}

Al estallar la guerra, Alemania solo disponía de veinte submarinos para el combate, entre los que se encontraban buques de la clase U-19 con motor diésel, que tenían un alcance suficiente de 8000 km (5000 millas ) y una velocidad de 15 km/h (8 nudos ) para operar eficazmente en toda la costa británica. ^{[ 32 ]} Por el contrario, la Royal Navy contaba con un total de 74 submarinos, aunque de eficacia variable. En agosto de 1914, una flotilla de diez U-boats zarpó de su base en Heligoland para atacar buques de guerra de la Royal Navy en el Mar del Norte, en la primera patrulla de guerra submarina de la historia. ^{[ 33 ]}  

La capacidad de los U-boats para funcionar como máquinas de guerra prácticas dependía de nuevas tácticas, su número y tecnologías submarinas como el sistema de propulsión diésel-eléctrico combinado desarrollado en los años anteriores. Más sumergibles que submarinos propiamente dichos, los U-boats operaban principalmente en la superficie con motores convencionales, sumergiéndose ocasionalmente para atacar con energía de batería. Tenían una sección transversal aproximadamente triangular, con una quilla distintiva para controlar el balanceo en superficie y una proa bien definida. Durante la Primera Guerra Mundial, más de 5000 barcos aliados fueron hundidos por U-boats. ^{[ 34 ]}

Los británicos respondieron a los avances alemanes en tecnología submarina con la creación de los submarinos de la clase K. Sin embargo, estos submarinos eran notoriamente peligrosos de operar debido a sus diversos defectos de diseño y su escasa maniobrabilidad. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

Durante la Segunda Guerra Mundial , Alemania empleó submarinos con un efecto devastador en la Batalla del Atlántico , donde intentó cortar las rutas de suministro británicas hundiendo más buques mercantes de los que Gran Bretaña podía reemplazar. Estos buques mercantes eran vitales para abastecer a la población británica con alimentos, a la industria con materia prima y a las fuerzas armadas con combustible y armamento. Si bien los submarinos se habían modernizado en el período de entreguerras, la principal innovación fue la mejora de las comunicaciones, cifradas mediante la máquina de cifrado Enigma . Esto permitió tácticas navales de ataque masivo ( Rudeltaktik , comúnmente conocidas como " manada de lobos "), que finalmente dejaron de ser efectivas cuando se descifró el código Enigma de los submarinos . Al final de la guerra, casi 3000 barcos aliados (175 buques de guerra y 2825 mercantes) habían sido hundidos por submarinos. ^{[ 37 ]} Aunque tuvo éxito al principio de la guerra, la flota de submarinos de Alemania sufrió grandes bajas, perdiendo 793 submarinos y unos 28.000 submarinistas de un total de 41.000, una tasa de bajas de aproximadamente el 70%. ^{[ 38 ]}

La Armada Imperial Japonesa operó la flota de submarinos más variada de cualquier armada, incluyendo torpedos tripulados Kaiten , minisubmarinos ( clases Ko-hyoteki y Kairyu , tipo A ), submarinos de alcance medio, submarinos de suministro diseñados específicamente para este fin y submarinos de flota de largo alcance . También contaban con los submarinos con las velocidades sumergidas más altas durante la Segunda Guerra Mundial ( submarinos clase I-201 ) y submarinos capaces de transportar múltiples aeronaves ( submarinos clase I-400 ). Además, estaban equipados con uno de los torpedos más avanzados del conflicto, el Tipo 95 propulsado por oxígeno . Sin embargo, a pesar de su destreza técnica, Japón optó por utilizar sus submarinos para la guerra naval, y en consecuencia, tuvo un éxito relativo, ya que los buques de guerra eran rápidos, maniobrables y estaban mejor defendidos que los buques mercantes.

La fuerza submarina fue el arma antibuque más eficaz del arsenal estadounidense. Los submarinos, que representaban solo alrededor del 2 % de la Armada de EE. UU., destruyeron más del 30 % de la Armada japonesa, incluyendo 8 portaaviones, 1 acorazado y 11 cruceros. Los submarinos estadounidenses también destruyeron más del 60 % de la flota mercante japonesa, paralizando la capacidad de Japón para abastecer a sus fuerzas militares y su esfuerzo bélico industrial. En la Guerra del Pacífico, los submarinos aliados destruyeron más buques japoneses que todas las demás armas juntas. Esta hazaña se vio considerablemente facilitada por la incapacidad de la Armada Imperial Japonesa para proporcionar fuerzas de escolta adecuadas a su flota mercante.

Durante la Segunda Guerra Mundial, 314  submarinos sirvieron en la Armada de los Estados Unidos, de los cuales casi 260 fueron desplegados en el Pacífico. ^{[ 39 ]} Cuando los japoneses atacaron Hawái en diciembre de 1941, 111 submarinos estaban en servicio; 203 submarinos de las clases Gato , Balao y Tench fueron comisionados durante la guerra. Durante la guerra, 52 submarinos estadounidenses se perdieron por diversas causas, 48 ​​de ellos directamente debido a las hostilidades. ^{[ 40 ]} Los submarinos estadounidenses hundieron 1560  buques enemigos, ^{[ 39 ]} un tonelaje total de 5,3  millones de toneladas (55 % del total hundido). ^{[ 41 ]}

El Servicio de Submarinos de la Marina Real se utilizó principalmente en el clásico bloqueo del Eje . Sus principales áreas de operación fueron alrededor de Noruega, en el Mediterráneo (contra las rutas de suministro del Eje hacia el norte de África) y en el Lejano Oriente. En esa guerra, los submarinos británicos hundieron 2 millones de toneladas de buques enemigos y 57 buques de guerra importantes, estos últimos incluyendo 35 submarinos. Entre ellos se encuentra el único caso documentado de un submarino hundiendo a otro submarino mientras ambos estaban sumergidos. Esto ocurrió cuando el HMS Venturer  se enfrentó al U-864 ; la tripulación del Venturer calculó manualmente una solución de disparo exitosa contra un objetivo que maniobraba en tres dimensiones utilizando técnicas que se convirtieron en la base de los modernos sistemas de puntería computarizados de torpedos. Setenta y cuatro submarinos británicos se perdieron, ^{[ 42 ]} la mayoría, cuarenta y dos, en el Mediterráneo.

El primer lanzamiento de un misil de crucero ( SSM-N-8 Regulus ) desde un submarino ocurrió en julio de 1953, desde la cubierta del USS Tunny  , un submarino de la flota de la Segunda Guerra Mundial modificado para transportar el misil con una ojiva nuclear . El Tunny y su submarino gemelo, el Barbero , fueron los primeros submarinos de patrulla de disuasión nuclear de los Estados Unidos. En la década de 1950, la energía nuclear reemplazó parcialmente la propulsión diésel-eléctrica. También se desarrolló equipo para extraer oxígeno del agua de mar. Estas dos innovaciones dieron a los submarinos la capacidad de permanecer sumergidos durante semanas o meses. ^{[ 43 ] [ 44 ]} La mayoría de los submarinos navales construidos desde entonces en los EE. UU., la Unión Soviética (ahora Rusia), el Reino Unido y Francia han sido impulsados ​​por un reactor nuclear .

Entre 1959 y 1960, los primeros submarinos de misiles balísticos entraron en servicio tanto en Estados Unidos ( clase George Washington ) como en la Unión Soviética ( clase Golf ) como parte de la estrategia de disuasión nuclear de la Guerra Fría .

Durante la Guerra Fría, Estados Unidos y la Unión Soviética mantuvieron grandes flotas de submarinos que se enfrascaron en un juego del gato y el ratón. La Unión Soviética perdió al menos cuatro submarinos durante este período: el K-129 se perdió en 1968 (parte del cual fue recuperado del fondo del océano por la CIA con el buque Glomar Explorer, diseñado por Howard Hughes ), el K-8 en 1970, el K-219 en 1986 y el Komsomolets en 1989 (que ostentaba un récord de profundidad entre los submarinos militares: 1000 m (3300 pies) ). Muchos otros submarinos soviéticos, como el K-19 (el primer submarino nuclear soviético y el primero en alcanzar el Polo Norte), sufrieron graves daños por incendios o fugas de radiación. Estados Unidos perdió dos submarinos nucleares durante este tiempo: el USS Thresher debido a una falla en el equipo durante una inmersión de prueba al límite de su capacidad operativa, y el USS Scorpion por causas desconocidas.    

Durante la guerra indo-pakistaní de 1971 , el Hangor de la Armada de Pakistán hundió la fragata india INS Khukri . Este fue el primer hundimiento por un submarino desde la Segunda Guerra Mundial. Durante la misma guerra, el Ghazi , un submarino de clase Tench prestado a Pakistán por los EE. UU., fue hundido por la Armada de la India . Fue la primera pérdida de un submarino en combate desde la Segunda Guerra Mundial. ^{[ 45 ]} En 1982, durante la guerra de las Malvinas , el crucero argentino General Belgrano fue hundido por el submarino británico HMS Conqueror , el primer hundimiento por un submarino de propulsión nuclear en la guerra. ^{[ 46 ]} Algunas semanas después, el 16 de junio, durante la guerra del Líbano , un submarino israelí no identificado torpedeó y hundió el costero libanés Transit , ^{[ 47 ]} que transportaba a 56 refugiados palestinos a Chipre , creyendo que el buque estaba evacuando a milicias antiisraelíes. El barco fue alcanzado por dos torpedos, logró encallar, pero finalmente se hundió. Hubo 25 muertos, incluido su capitán. La Armada israelí reveló el incidente en noviembre de 2018. ^{[ 48 ] [ 47 ]}  

Los submarinos modernos tienen forma de cigarro. Este diseño, también utilizado en los primeros submarinos, a veces se denomina « casco de lágrima ». Reduce la resistencia hidrodinámica cuando el submarino está sumergido, pero disminuye su estabilidad en el mar y aumenta la resistencia cuando está en superficie. Dado que las limitaciones de los sistemas de propulsión de los primeros submarinos los obligaban a operar en superficie la mayor parte del tiempo, sus diseños de casco eran una solución de compromiso. Debido a las bajas velocidades de inmersión de esos submarinos, generalmente muy por debajo de los 10 nudos (18 km/h), la mayor resistencia para la navegación submarina era aceptable. A finales de la Segunda Guerra Mundial, cuando la tecnología permitió operaciones sumergidas más rápidas y prolongadas, y el aumento de la vigilancia aérea obligó a los submarinos a permanecer sumergidos, los diseños de casco volvieron a tener forma de lágrima para reducir la resistencia y el ruido. El USS Albacore (AGSS-569) fue un submarino de investigación único que fue pionero en la versión estadounidense del casco de lágrima (a veces denominado «casco Albacore») de los submarinos modernos. En los submarinos militares modernos, el casco exterior está recubierto con una capa de caucho fonoabsorbente, o revestimiento anecoico , para reducir la detección.    

Los cascos de presión de los submarinos de inmersión profunda, como el DSV Alvin,  son esféricos en lugar de cilíndricos. Esto permite una distribución más uniforme de la tensión y un uso más eficiente de los materiales para soportar la presión externa, ya que proporciona el mayor volumen interno en relación con el peso estructural y es la forma más eficaz para evitar la inestabilidad por pandeo en compresión. Generalmente, se fija un marco al exterior del casco de presión, que sirve de anclaje para los sistemas de lastre y trimado, la instrumentación científica, las baterías, la espuma de flotación sintáctica y la iluminación.

Una torre elevada en la parte superior de un submarino estándar alberga los mástiles del periscopio y de la electrónica, que pueden incluir sistemas de radio, radar , guerra electrónica y otros. También puede incluir un mástil de snorkel. En muchas clases antiguas de submarinos (véase la historia), la sala de control, o "conn", se ubicaba dentro de esta torre, conocida como " torre de mando ". Desde entonces, la conn se ubica dentro del casco del submarino, y la torre ahora se denomina "vela" o "aleta" . La conn se distingue del "puente", una pequeña plataforma abierta en la parte superior de la vela, utilizada para la observación durante las operaciones en superficie.

Las "bañeras" son similares a las torres de mando, pero se utilizan en submarinos más pequeños. La bañera es un cilindro metálico que rodea la escotilla e impide que las olas entren directamente en la cabina. Es necesaria porque los submarinos en superficie tienen un francobordo limitado , es decir, flotan a poca profundidad. Las bañeras ayudan a evitar que el submarino se inunde.

Los submarinos y sumergibles modernos suelen tener, al igual que los primeros modelos, un único casco. Los submarinos grandes generalmente cuentan con uno o más cascos externos. Este casco externo, que de hecho da forma al submarino, se denomina casco exterior ( o casco ligero , como se le llama en la Marina Real Británica) , ya que no tiene que soportar una diferencia de presión. Dentro del casco exterior se encuentra un casco resistente, o casco de presión , que soporta la presión del mar y mantiene la presión atmosférica normal en su interior.

Ya en la Primera Guerra Mundial se comprendió que la forma óptima para soportar la presión entraba en conflicto con la forma óptima para la navegación y la mínima resistencia en la superficie, y las dificultades de construcción complicaron aún más el problema. Esto se solucionó mediante una forma de compromiso o utilizando dos cascos laminados: un casco interno reforzado para soportar la presión y un carenado externo para la forma hidrodinámica. Hasta el final de la Segunda Guerra Mundial, la mayoría de los submarinos tenían una cubierta parcial adicional en la parte superior, la proa y la popa, construida con metal más delgado, que se inundaba al sumergirse. Alemania fue más allá con el Tipo XXI , un precursor general de los submarinos modernos, en el que el casco de presión estaba completamente encerrado dentro del casco ligero, pero optimizado para la navegación sumergida, a diferencia de los diseños anteriores que estaban optimizados para operar en superficie.

Tras la Segunda Guerra Mundial, los enfoques se dividieron. La Unión Soviética modificó sus diseños, basándolos en los desarrollos alemanes. Todos los submarinos pesados ​​soviéticos y rusos posteriores a la Segunda Guerra Mundial se construyeron con una estructura de doble casco . Los submarinos estadounidenses y la mayoría de los demás submarinos occidentales optaron principalmente por un diseño de casco simple. Si bien conservan secciones de casco ligero en la proa y la popa, que albergan los tanques de lastre principales y proporcionan una forma hidrodinámicamente optimizada, la sección cilíndrica principal del casco tiene una sola capa de revestimiento. En Estados Unidos se está considerando la posibilidad de utilizar doble casco en futuros submarinos para mejorar la capacidad de carga útil, el sigilo y el alcance. ^{[ 73 ]}

El casco de presión suele estar construido con acero grueso de alta resistencia, con una estructura compleja y una gran reserva de resistencia, y está dividido en varios compartimentos mediante mamparos estancos . También existen ejemplos de submarinos con más de dos cascos, como los de la clase Typhoon , que cuentan con dos cascos de presión principales y tres más pequeños para la sala de control, los torpedos y el sistema de dirección, con el sistema de lanzamiento de misiles entre los cascos principales, todo ello rodeado y soportado por el casco hidrodinámico exterior ligero. Cuando está sumergido, el casco de presión proporciona la mayor parte de la flotabilidad a toda la embarcación.

La profundidad de inmersión no se puede aumentar fácilmente. Simplemente aumentar el grosor del casco incrementa el peso estructural y requiere reducir el peso del equipo a bordo, y aumentar el diámetro exige un incremento proporcional del grosor para el mismo material y arquitectura, lo que en última instancia resulta en un casco de presión que no tiene la flotabilidad suficiente para soportar su propio peso, como en un batiscafo . Esto es aceptable para sumergibles de investigación civil, pero no para submarinos militares, que necesitan transportar una gran carga de equipo, tripulación y armamento para cumplir su función. Se necesitan materiales de construcción con mayor resistencia específica y módulo específico .

Los submarinos de la Primera Guerra Mundial tenían cascos de acero al carbono , con una profundidad máxima de 100 metros (330 pies) . Durante la Segunda Guerra Mundial, se introdujo el acero aleado de alta resistencia, lo que permitió profundidades de 200 metros (660 pies) . El acero aleado de alta resistencia sigue siendo el material principal para los submarinos actuales, con profundidades de 250 a 400 metros (820 a 1310 pies) , que no se pueden superar en un submarino militar sin comprometer el diseño. Para superar ese límite, algunos submarinos se construyeron con cascos de titanio . Las aleaciones de titanio pueden ser más resistentes que el acero, más ligeras y, lo que es más importante, tienen una mayor resistencia específica sumergida y un módulo específico . El titanio tampoco es ferromagnético , lo cual es importante para el sigilo. Los submarinos de titanio fueron construidos por la Unión Soviética, que desarrolló aleaciones especializadas de alta resistencia. Ha producido varios tipos de submarinos de titanio. Las aleaciones de titanio permiten un aumento significativo de la profundidad, pero otros sistemas deben rediseñarse para adaptarse, por lo que la profundidad de prueba se limitó a 1000 metros (3300 pies) para el submarino soviético K-278 Komsomolets , el submarino de combate de mayor profundidad, aunque la operación continua a tales profundidades produciría una tensión excesiva en muchos sistemas del submarino. El titanio no se flexiona tan fácilmente como el acero y puede volverse quebradizo después de muchos ciclos de inmersión. A pesar de sus ventajas, el alto costo de la construcción en titanio llevó al abandono de la construcción de submarinos de titanio al finalizar la Guerra Fría. Los submarinos civiles de inmersión profunda han utilizado cascos de presión de acrílico grueso . Aunque la resistencia específica y el módulo específico del acrílico no son muy altos, la densidad es de solo 1,18 g/cm³ ^, por lo que es solo ligeramente más denso que el agua, y la penalización de flotabilidad por un mayor espesor es correspondientemente baja.     

El vehículo de inmersión profunda (DSV) más profundo alcanzado hasta la fecha es el Trieste . El 5 de octubre de 1959, el Trieste partió de San Diego hacia Guam a bordo del carguero Santa María para participar en el Proyecto Nekton , una serie de inmersiones muy profundas en la Fosa de las Marianas . El 23 de enero de 1960, el Trieste llegó al fondo del océano en la Fosa Challenger (la parte más profunda del sur de la Fosa de las Marianas), llevando a bordo a Jacques Piccard (hijo de Auguste) y al teniente Don Walsh , de la Armada de los Estados Unidos. ^{[ 74 ]} Esta fue la primera vez que un buque, tripulado o no, había alcanzado el punto más profundo de los océanos de la Tierra. Los sistemas a bordo indicaron una profundidad de 11.521 metros (37.799 pies) , aunque esta cifra se revisó posteriormente a 10.916 metros (35.814 pies) y mediciones más precisas realizadas en 1995 han determinado que la Fosa Challenger es ligeramente menos profunda, con 10.911 metros (35.797 pies) .   

La construcción de un casco de presión es compleja, ya que debe soportar las presiones a la profundidad de inmersión requerida. Cuando el casco tiene una sección transversal perfectamente redonda, la presión se distribuye uniformemente y solo provoca compresión. Si la forma no es perfecta, el casco se deforma más en algunos puntos y la inestabilidad por pandeo es el modo de fallo habitual . Las inevitables desviaciones menores se compensan con anillos de refuerzo, pero incluso una desviación de una pulgada (25  mm) respecto a la redondez resulta en una disminución de más del 30 % de la carga hidrostática máxima y, por consiguiente, de la profundidad de inmersión. ^{[ 75 ]} Por lo tanto, el casco debe construirse con alta precisión. Todas las piezas del casco deben soldarse sin defectos y todas las uniones se comprueban varias veces con diferentes métodos, lo que contribuye al elevado coste de los submarinos modernos. (Por ejemplo, cada submarino de ataque de la clase Virginia cuesta 2600 millones de dólares estadounidenses , más de 200 000 dólares por tonelada de desplazamiento).

Si bien la mayoría de los primeros submarinos utilizaban una conexión mecánica directa entre el motor de combustión y la hélice, se consideró e implementó una solución alternativa en una etapa muy temprana. ^{[ 78 ]} Esta solución consiste en convertir primero el trabajo del motor de combustión en energía eléctrica mediante un generador específico. Esta energía se utiliza luego para impulsar la hélice a través del motor eléctrico y, en la medida necesaria, para cargar las baterías. En esta configuración, el motor eléctrico es responsable de impulsar la hélice en todo momento, independientemente de si hay aire disponible para que también se pueda utilizar el motor de combustión.

Entre los pioneros de esta solución alternativa se encontraba el primer submarino de la Armada sueca , el HSwMS Hajen (más tarde rebautizado como Ub n.º 1 ), botado en 1904. Si bien su diseño se inspiró en general en el primer submarino encargado por la Armada estadounidense, el USS Holland , se desvió de este último en al menos tres aspectos importantes: la adición de un periscopio, la sustitución del motor de gasolina por un motor semidiésel (un motor de bulbo caliente diseñado principalmente para ser alimentado con queroseno, posteriormente sustituido por un verdadero motor diésel) y la eliminación del vínculo mecánico entre el motor de combustión y la hélice, permitiendo en su lugar que el primero accionara un generador dedicado. ^{[ 79 ]} De este modo, dio tres pasos importantes hacia lo que eventualmente se convertiría en la tecnología dominante para los submarinos convencionales (es decir, no nucleares).

En los años siguientes, la Armada sueca añadió otros siete submarinos de tres clases diferentes ( Undervattensbåten No 2 , Laxen y Abborren ) que utilizaban la misma tecnología de propulsión, pero equipados con motores diésel reales en lugar de semidiésel desde el principio. ^{[ 80 ]} Dado que para entonces la tecnología se basaba generalmente en el motor diésel en lugar de algún otro tipo de motor de combustión, con el tiempo se la conoció como transmisión diésel-eléctrica .

Al igual que muchos otros submarinos de la época, los diseñados inicialmente en Suecia eran bastante pequeños (menos de 200 toneladas) y, por lo tanto, se limitaban a operar en zonas litorales. Cuando la Armada sueca quiso incorporar buques más grandes, capaces de operar más lejos de la costa, adquirió sus diseños de empresas extranjeras que ya contaban con la experiencia necesaria: primero italianas ( Fiat - Laurenti ) y luego alemanas ( AG Weser e IvS ). ^{[ 81 ]} Como consecuencia, se abandonó temporalmente la transmisión diésel-eléctrica.

Sin embargo, la transmisión diésel-eléctrica se reintrodujo inmediatamente cuando Suecia comenzó a diseñar sus propios submarinos nuevamente a mediados de la década de 1930. Desde entonces, se ha utilizado de forma sistemática en todas las nuevas clases de submarinos suecos, aunque complementada con propulsión independiente del aire (AIP) proporcionada por motores Stirling a partir del HMS Näcken en 1988. ^{[ 82 ]}

Otro de los primeros en adoptar la transmisión diésel-eléctrica fue la Armada de los Estados Unidos , cuya Oficina de Ingeniería propuso su uso en 1928. Posteriormente se probó en los submarinos de la clase S (S-3 , S-6 y S-7) antes de su producción en serie con la clase Porpoise en la década de 1930. A partir de entonces, se siguió utilizando en la mayoría de los submarinos convencionales estadounidenses. ^{[ 83 ]}

Aparte de los submarinos británicos de la clase U y algunos submarinos de la Armada Imperial Japonesa que utilizaban generadores diésel independientes para la navegación a baja velocidad, pocas armadas, aparte de las de Suecia y Estados Unidos, hicieron un uso significativo de la transmisión diésel-eléctrica antes de 1945. ^{[ 83 ]} En cambio, después de la Segunda Guerra Mundial, se convirtió gradualmente en el modo de propulsión dominante para los submarinos convencionales. Sin embargo, su adopción no siempre fue rápida. Cabe destacar que la Armada Soviética no introdujo la transmisión diésel-eléctrica en sus submarinos convencionales hasta 1980 con su clase Paltus . ^{[ 84 ]}

Si la transmisión diésel-eléctrica solo hubiera aportado ventajas y ninguna desventaja en comparación con un sistema que conecta mecánicamente el motor diésel a la hélice, sin duda se habría impuesto mucho antes. Las desventajas incluyen las siguientes: ^{[ 85 ] [ 86 ]}

• Esto implica una pérdida de eficiencia de combustible y de potencia al convertir la energía generada por el motor diésel en electricidad. Si bien tanto los generadores como los motores eléctricos son conocidos por su alta eficiencia, esta no alcanza el 100 por ciento.
• Requiere un componente adicional en forma de generador dedicado. Dado que el motor eléctrico siempre se utiliza para impulsar la hélice, ya no puede asumir también la función de generador.
• No permite que el motor diésel y el motor eléctrico combinen fuerzas para impulsar simultáneamente la hélice mecánicamente y alcanzar la máxima velocidad cuando el submarino está en superficie o practicando snorkel. Sin embargo, esto puede tener poca importancia práctica, ya que la opción que impide expondría al submarino al riesgo de tener que sumergirse con las baterías al menos parcialmente descargadas.

La razón por la que la transmisión diésel-eléctrica se ha convertido en la alternativa dominante a pesar de estas desventajas es, por supuesto, que también ofrece muchas ventajas y que, en conjunto, estas han resultado ser más importantes. Las ventajas incluyen las siguientes: ^{[ 85 ] [ 86 ]}

• Reduce el ruido externo al interrumpir la conexión mecánica directa y rígida entre el motor o motores diésel, relativamente ruidosos, y el eje o ejes de la hélice y el casco. Dado que la discreción es de vital importancia para los submarinos, esto representa una ventaja muy significativa.
• Esto aumenta la capacidad de inmersión , lo cual es de vital importancia para un submarino. Desde el punto de vista de la propulsión, lo único necesario es apagar los motores diésel.
• Esto hace que la velocidad del motor diésel sea temporalmente independiente de la velocidad del submarino. A su vez, esto suele permitir que el motor diésel funcione a una velocidad cercana a la óptima desde el punto de vista de la eficiencia del combustible y la durabilidad. También permite reducir el tiempo de permanencia en superficie o practicando snorkel, al hacer funcionar el motor diésel a máxima velocidad sin afectar la velocidad del submarino.
• Elimina los embragues necesarios para conectar el motor diésel, el motor eléctrico y el eje de la hélice. Esto, a su vez, ahorra espacio, aumenta la fiabilidad y reduce los costes de mantenimiento.
• Esto aumenta la flexibilidad en cuanto a la configuración, el posicionamiento y el mantenimiento de los componentes de la transmisión. Por ejemplo, el motor diésel ya no tiene que estar alineado con el motor eléctrico y el eje de la hélice; se pueden usar dos motores diésel para impulsar una sola hélice (o viceversa), y se puede apagar un motor diésel para mantenimiento siempre que haya un segundo disponible para proporcionar la cantidad de electricidad necesaria.
• Facilita la integración de fuentes de energía primarias adicionales, además del motor o motores diésel, como diversos sistemas de propulsión independiente del aire (AIP) . Con uno o más motores eléctricos impulsando siempre la(s) hélice(s), estos sistemas pueden incorporarse fácilmente como una fuente adicional de energía eléctrica, además del motor o motores diésel y las baterías.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los alemanes experimentaron con la idea del schnorchel (tubo de snorkel) de submarinos holandeses capturados, pero no vieron la necesidad de usarlo hasta bien avanzada la guerra. El schnorchel es un tubo retráctil que suministra aire a los motores diésel mientras el submarino está sumergido a profundidad de periscopio , lo que le permite navegar y recargar sus baterías manteniendo cierto grado de sigilo.

Sobre todo en su primera implementación, resultó ser una solución lejos de ser perfecta. Hubo problemas con la válvula del dispositivo, que se atascaba o se cerraba al sumergirse en condiciones de mar agitado. Dado que el sistema utilizaba todo el casco de presión como amortiguador, los motores diésel succionaban instantáneamente grandes volúmenes de aire de los compartimentos del barco, y la tripulación a menudo sufría dolorosas lesiones en los oídos. La velocidad se limitó a 8 nudos (15 km/h) para evitar que el dispositivo se rompiera por la tensión. El snorkel también generaba ruido, lo que facilitaba la detección del barco con sonar, pero dificultaba que el sonar a bordo detectara señales de otros buques. Finalmente, el radar aliado llegó a ser lo suficientemente avanzado como para que el mástil del snorkel pudiera detectarse más allá del alcance visual. ^{[ 87 ]} 

En condiciones de buen tiempo, los gases de escape del diésel pueden verse en la superficie a una distancia de aproximadamente tres millas, ^{[ 88 ]} mientras que la "pluma del periscopio" (la ola creada por el tubo de snorkel o el periscopio al moverse a través del agua) es visible desde lejos en condiciones de mar en calma. El radar moderno también es capaz de detectar un tubo de snorkel en condiciones de mar en calma. ^{[ 89 ]}

El problema de que los motores diésel provoquen un vacío en el submarino cuando la válvula de cabeza está sumergida aún existe en los submarinos diésel de modelos más recientes, pero se mitiga mediante sensores de corte de alto vacío que apagan los motores cuando el vacío en el submarino alcanza un punto preestablecido. Los mástiles de inducción de snorkel modernos tienen un diseño a prueba de fallos que utiliza aire comprimido , controlado por un circuito eléctrico simple, para mantener abierta la "válvula de cabeza" contra la fuerza de un potente resorte. El agua de mar que incide sobre el mástil cortocircuita los electrodos expuestos en la parte superior, interrumpiendo el control y cerrando la "válvula de cabeza" mientras está sumergida. Los submarinos estadounidenses no adoptaron el uso de snorkels hasta después de la Segunda Guerra Mundial. ^{[ 90 ]}

Durante la Segunda Guerra Mundial, los submarinos alemanes Tipo XXI (también conocidos como " Elektroboote ") fueron los primeros diseñados para operar sumergidos durante largos periodos. Inicialmente, iban a transportar peróxido de hidrógeno para una propulsión rápida e independiente del aire a largo plazo, pero finalmente se construyeron con baterías de gran capacidad. Al final de la guerra, británicos y soviéticos experimentaron con motores de peróxido de hidrógeno/queroseno (parafina) que podían funcionar tanto en superficie como sumergidos. Los resultados no fueron alentadores. Si bien la Unión Soviética desplegó una clase de submarinos con este tipo de motor (denominado Quebec por la OTAN), se consideraron un fracaso.

Estados Unidos también utilizó peróxido de hidrógeno en un minisubmarino experimental , el X-1 . Originalmente, funcionaba con un motor diésel/peróxido de hidrógeno y un sistema de baterías hasta que, el 20 de mayo de 1957, se produjo una explosión en su depósito de peróxido de hidrógeno. Posteriormente, el X-1 se adaptó para utilizar un sistema de propulsión diésel-eléctrica. ^{[ 91 ]}

Actualmente, varias armadas utilizan propulsión independiente del aire. En particular, Suecia emplea la tecnología Stirling en los submarinos de las clases Gotland y Södermanland . El motor Stirling se calienta mediante la combustión de gasóleo con oxígeno líquido procedente de tanques criogénicos . Un desarrollo más reciente en propulsión independiente del aire son las pilas de combustible de hidrógeno , utilizadas por primera vez en el submarino alemán Tipo 212 , con nueve pilas de 34 kW o dos de 120 kW. Las pilas de combustible también se utilizan en los nuevos submarinos españoles de la clase S-80 , aunque en este caso el combustible se almacena como etanol y se convierte en hidrógeno antes de su uso. ^{[ 92 ]}  

Una de las nuevas tecnologías que se están introduciendo, comenzando con el undécimo submarino de la clase Sōryū de la Armada japonesa (JS Ōryū ), es una batería más moderna: la batería de iones de litio . Estas baterías tienen aproximadamente el doble de capacidad de almacenamiento eléctrico que las baterías tradicionales, y al reemplazar las baterías de plomo-ácido en sus áreas de almacenamiento habituales y llenar el gran espacio del casco normalmente dedicado al motor AIP y a los tanques de combustible con varias toneladas de baterías de iones de litio, los submarinos modernos pueden volver a una configuración diésel-eléctrica "pura" y, al mismo tiempo, contar con el alcance y la potencia submarina adicionales que normalmente se asocian con los submarinos equipados con AIP.

La propulsión a vapor resurgió en la década de 1950 con una turbina de vapor de propulsión nuclear que accionaba un generador. Al eliminar la necesidad de oxígeno atmosférico, el tiempo que un submarino podía permanecer sumergido solo estaba limitado por sus reservas de alimentos, ya que el aire respirable se reciclaba y el agua dulce se destilaba del agua de mar. Más importante aún, un submarino nuclear tiene un alcance ilimitado a máxima velocidad. Esto le permite viajar desde su base de operaciones hasta la zona de combate en mucho menos tiempo y lo convierte en un objetivo mucho más difícil para la mayoría de las armas antisubmarinas. Los submarinos de propulsión nuclear cuentan con una batería relativamente pequeña y un sistema de propulsión diésel/generador para uso de emergencia en caso de que sea necesario apagar los reactores.

Actualmente, la energía nuclear se utiliza en todos los submarinos de gran tamaño, pero debido al alto costo y al gran tamaño de los reactores nucleares, los submarinos más pequeños aún utilizan propulsión diésel-eléctrica. La proporción entre submarinos grandes y pequeños depende de las necesidades estratégicas. La Armada de los Estados Unidos, la Armada francesa y la Marina Real británica operan exclusivamente submarinos nucleares , ^{[ 93 ] [ 94 ]} lo cual se explica por la necesidad de realizar operaciones a larga distancia. Otros operadores importantes recurren a una combinación de submarinos nucleares para fines estratégicos y submarinos diésel-eléctricos para la defensa. La mayoría de las flotas no cuentan con submarinos nucleares, debido a la disponibilidad limitada de energía nuclear y tecnología submarina.

Los submarinos diésel-eléctricos tienen una ventaja de sigilo sobre sus homólogos nucleares. Los submarinos nucleares generan ruido debido a las bombas de refrigerante y la turbomaquinaria necesaria para operar el reactor, incluso a bajos niveles de potencia. ^{[ 95 ] [ 96 ]} Algunos submarinos nucleares, como los de la clase Ohio estadounidense , pueden operar con sus bombas de refrigerante del reactor aseguradas, lo que los hace más silenciosos que los submarinos eléctricos. Un submarino convencional que opera con baterías es casi completamente silencioso; el único ruido proviene de los cojinetes del eje, la hélice y el ruido del flujo alrededor del casco, todo lo cual cesa cuando el submarino se mantiene a media profundidad para escuchar, dejando solo el ruido de la actividad de la tripulación. Los submarinos comerciales generalmente dependen solo de baterías, ya que operan en conjunto con un buque nodriza.

Varios accidentes nucleares y de radiación graves han involucrado percances en submarinos nucleares. ^{[ 97 ] [ 98 ]} El accidente del reactor del submarino soviético K-19  en 1961 resultó en 8 muertes y más de 30 personas más fueron sobreexpuestas a la radiación. ^{[ 99 ]} El accidente del reactor del submarino soviético K-27 en 1968 resultó en 9 muertes y 83 heridos. ^{[ 97 ]} El accidente del submarino soviético K-431 en 1985 resultó en 10 muertes y 49 heridos por radiación. ^{[ 98 ]}  

Las turbinas de vapor alimentadas con petróleo impulsaban los submarinos británicos de la clase K , construidos durante la Primera Guerra Mundial y posteriormente, para darles la velocidad necesaria en superficie para seguir el ritmo de la flota de batalla. Sin embargo, los submarinos de la clase K no tuvieron mucho éxito.

Hacia finales del siglo XX, algunos submarinos, como los de la clase Vanguard británica , comenzaron a equiparse con propulsores de chorro de agua en lugar de hélices. Si bien estos son más pesados, más caros y menos eficientes que una hélice, son considerablemente más silenciosos, lo que proporciona una importante ventaja táctica.