Όταν ένα υποβρύχιο καταδύεται στα βάθη του ωκεανού, βιώνει συμπίεση λόγω της αυξανόμενης πίεσης που ασκείται από το περιβάλλον νερό. Αυτή η συμπίεση είναι αποτέλεσμα της υδροστατικής πίεσης, η οποία είναι η πίεση που ασκείται από ένα ρευστό σε ένα δεδομένο βάθος.
Η υδροστατική πίεση αυξάνεται με το βάθος επειδή το βάρος του νερού από πάνω ασκεί δύναμη στο βυθισμένο αντικείμενο. Για κάθε 10 μέτρα (33 πόδια) βάθους, η πίεση αυξάνεται κατά περίπου 1 ατμόσφαιρα (atm), που ισοδυναμεί με περίπου 14,7 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi) ή 101.325 πασκάλ (Pa) στο επίπεδο της θάλασσας.
Καθώς ένα υποβρύχιο κατεβαίνει, είναι σχεδιασμένο να αντέχει την αυξανόμενη πίεση. Το κύτος του υποβρυχίου είναι συνήθως κατασκευασμένο από ισχυρά, άκαμπτα υλικά όπως ο χάλυβας που μπορεί να χειριστεί τις δυνάμεις συμπίεσης. Η δομική ακεραιότητα και το πάχος του κύτους είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της ασφάλειας του πληρώματος και της λειτουργίας των συστημάτων του υποβρυχίου.
Οι δυνάμεις που δρουν σε ένα βυθισμένο υποβρύχιο σε βάθος περιλαμβάνουν:
- Υδροστατική πίεση: Η πίεση που ασκείται από το περιβάλλον νερό αυξάνεται με το βάθος, συμπιέζοντας το υποβρύχιο από όλες τις κατευθύνσεις. Αυτή η πίεση δρα ομοιόμορφα στη γάστρα και σε όλες τις επιφάνειες που εκτίθενται στο νερό.
- Πλευστότητα: Τα υποβρύχια είναι σχεδιασμένα να είναι πλευστικά, επιτρέποντάς τους να επιπλέουν και να ελέγχουν το βάθος τους. Καθώς καταδύονται, προσαρμόζουν την άνωσή τους παίρνοντας νερό σε δεξαμενές έρματος, καθιστώντας τις ελαφρώς αρνητικά πλευστές. Η άνωση δρα προς τα πάνω, εξουδετερώνοντας εν μέρει την καθοδική δύναμη της βαρύτητας και μειώνοντας τη συνολική συμπίεση.
Η συμπίεση ενός υποβρυχίου εξαρτάται από το βάθος του και τον σχεδιασμό του κύτους του. Για παράδειγμα, σε βάθος 100 μέτρων (330 πόδια), η πίεση είναι περίπου 10 φορές η ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια. Σε μεγαλύτερα βάθη, η συμπίεση γίνεται πιο σημαντική. Τα υποβρύχια είναι κατασκευασμένα για να αντέχουν συγκεκριμένα μέγιστα βάθη λειτουργίας και η υπέρβαση αυτών των βάθη μπορεί να οδηγήσει σε δομική αστοχία.
Ο χρόνος που χρειάζεται για να φτάσει ένα υποβρύχιο σε ένα συγκεκριμένο βάθος εξαρτάται από παράγοντες όπως η ταχύτητα κατάδυσής του και το επιθυμητό βάθος. Τα υποβρύχια μπορούν να ελέγξουν τον ρυθμό καθόδου τους για να διαχειριστούν τις επιπτώσεις της συμπίεσης στο κύτος και στο πλήρωμα. Οι πιο αργές καταβάσεις επιτρέπουν τη σταδιακή προσαρμογή στην αυξανόμενη πίεση, μειώνοντας την πιθανότητα ξαφνικών αλλαγών που θα μπορούσαν να προκαλέσουν ζημιά.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο σχεδιασμός, οι δυνατότητες και τα μέγιστα βάθη λειτουργίας των υποβρυχίων μπορεί να διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με τον σκοπό, την τεχνολογία και την εποχή κατασκευής τους.
