Profundidades operativas de los Uboote

[minoru genda]

Bien el tema por si mismo tiene su interés pues todos conocemos como opera un sumergible o un submarino.
Como preámbulo decir que los sumergibles estadounidenses tenían como límite de seguridad el porcentaje de 1 a 1´5 , o lo que es lo mismo si la profundidad operativa normal estaba en 100 metros se suponía que la profundidad de ruptura del casco resistente estaba a partir de los 150 metros
El caso de los sumergibles alemanes, en la segunda guerra mundial y durante su época dorada los ataques a los convoyes se hacían en agrupamientos “manadas de lobos”, esto es un sumergible detectaba un convoy avisaba a todos los demás sumergibles que se encontraran en la zona para concentrarse en torno a él y atacar desde varios puntos a la vez creando una especie de caos y confusión, el ataque se solía llevar a cabo en la oscuridad de la noche y con los sumergibles navegando y atacando en superficie, la táctica es la archiconocida, como ya dijimos, "manadas de lobos".
Durante el ataque podía darse el caso de que un sumergible fuera avistado o detectado por los escoltas y era entonces cuando dicho sumergible llevaba a cabo la inmersión para escapar de sus enemigos. En situaciones normales el sumergible no iba mucho más allá de la profundidad conocida como operativa que era la máxima a la que un sumergible o submarino se podía sumergir con garantías absolutas de que no iba a tener ningún problema, pero en casos de extrema necesidad dicho sumergible podía superar esa profundidad operativa con un importante margen de seguridad dependiendo del tipo de sumergible o submarino y dependiendo de la nacionalidad del mismo.
Como orientación decir que la profundidad de ruptura (momento en el que el casco comienza a sufrir los efectos de la presión era para los sumergibles y submarinos alemanes de 2,5 veces la profundidad operativa, esto es, los sumergibles alemánes tipo II, VII y IX tenían como profundidad operativa los 100 metros lo que significa que podían llegar hasta los 250 metros de profundidad como máximo, profundidad a partir de la cual el casco resistente podía aplastarse y romperse.
Esta circunstancia era así en teoría pues tanto defectos constructivos como una construcción perfecta podían ser causas para que, esa profundidad de destrucción del submarino, fuera algo inferior en el primer caso o superior si se diera el segundo caso. Se saben casos en los que algún sumergible superó la profundidad de ruptura en unos cuantos metros, pero obviamente nunca se sabrá ningún caso en el que el sumergible sufrió una ruptura antes de esa profundidad aunque se supone que se debió de dar alguno.
En cuanto a la profundidad operativa deberíamos distinguir entre esa profundidad de seguridad máxima que era normal y la que verdaderamente entendemos por operativa que es aquella a la cual un sumergible podía atacar a otros buques bajo el agua y que estaba limitada por la profundidad periscópica y andaba en torno a unos 25 metros.
Aclarado un poco este punto sobre profundidad operativa de ataque pasemos al problema de ir más allá de la profundidad operativa (los 100 metros de profundidad) en realidad un sumergible o submarino que se sumerge puede empezar a sufrir los problemas derivados de la inmersión por las causas que siguen a partir del momento en que todo él queda bajo el agua
Ese problema esencial viene dado porque como ya queda claro por las explicaciones dadas las presiones son mayores cuanto mayor es la profundidad a la que un sumergible navega y eso limita mucho el uso de las bombas de achique y el tiempo de regreso a la superficie en caso de emergencia.
Menciono las bombas porque son elementos esenciales en el achique de tanques (además del soplado, método éste que es el empleado para volver a la superficie en caso de que aparezca la citada emergencia). Como orientación decir que la bomba principal de un sumergible tipo VII bombea entre 1,3 y 1,46 miles de litros de agua por minuto a una profundidad de 15 metros pasando a bombear “solo” entre 500 y 900 litros por minuto a 105 metros que son cantidades en ambos casos insignificantes si tenemos en cuenta que el agua que entra por una pequeña vía de agua las supera con creces. El bombeo puede ser complementado con ayuda de la bomba auxiliar que tiene una capacidad inferior y a la profundidad de 105 metros solo bombea 300 litros por minuto
Las leyes de física también se deben tener en cuenta y por ellas podemos comprobar que a partir de ciertas profundidades un pequeño agujero supone un gran problema y la cantidad de agua que entra por ese pequeño agujero no es la misma a 10 metros de profundidad que a 50 metros por poner un ejemplo. Para éste caso vemos que las bombas de achique tienen su importancia pues el agua que entra en el compartimento habitable (interior del casco resistente) debe ser achicada con ayuda de las bombas no siendo posible el soplado que solo se hace para sacar el agua de los tanques de lastre.
En su momento hice un pequeño estudio sobre la cantidad de agua que podía entrar por una vía de agua y llegue a la conclusión que un achique con bombas en un sumergible era prácticamente imposible más allá de los 50 metros para vías de agua relativamente pequeñas la explicación es sencilla, mientras aumenta la profundidad aumenta el caudal de agua que entra por la vía de agua y disminuye el caudal de la bomba de achique que sufre esa circunstancia porque la presión exterior en aumento contrarresta la presión de trabajo de la bomba.

Las conclusiones que se pueden sacar de todo lo comentado son que:

1) A mayor profundidad mayores son las tensiones a las que se ven sometidas todas las estructuras y puntos de unión entre el casco resistente destinado al alojamiento y trabajo de la tripulación y las estructuras exteriores, por ejemplo podemos citar las uniones de los tubos lanzatorpedos en los mamparos del casco o estructura externa con el cono de proa o popa que cierra el casco resistente..
2) La tensión entre ambas estructuras puede dar origen a roturas como también pueden romper las uniones en las estructuras de la Vela y escotillas (Torre y Puente) debemos considerar que el sumergible por efecto de la tensión producida por la presión se ve sometido a grandes esfuerzos transversales y longitudinales que deforman su casco y modifican sus medidas y volúmenes .
3) Cualquier accidente que suponga tener una vía de agua hacia el interior del casco resistente es más grave cuanto mayor sea la profundidad a la que se encuentre el sumergible o submarino debido a las dificultades que entraña achicar el agua con ayuda de las bombas por las diferentes causas más arriba citadas.

[pepero]

Creo recordar que por cada 10 m de profundidad 1 atm mas, es decir a 50 m tendremos 6 atm de presión. Recuerdos de submarinismo.

Entonces cualquier vía de agua a mas de 50 metros era realmente trágica. Vistas estas opciones, que era lo mas aconsejable para un comandante de submarino, ¿jugárselo todo a una mayor profundidad a combatir a una profundidad realmente mas baja y ser sometido a una mayor cadencia de cargas de profundidad?

Saludos.

[minoru genda]

Creo recordar que por cada 10 m de profundidad 1 atm mas, es decir a 50 m tendremos 6 atm de presión. Recuerdos de submarinismo.

Entonces cualquier vía de agua a mas de 50 metros era realmente trágica. Vistas estas opciones, que era lo mas aconsejable para un comandante de submarino, ¿jugárselo todo a una mayor profundidad a combatir a una profundidad realmente mas baja y ser sometido a una mayor cadencia de cargas de profundidad?

Saludos.

Eso no funciona así, hay una fórmula para determinar el agua que entra por un agujero. En dicha fórmula hay dos variables y tres constantes las variables tienen que ver con la superficie del agujero y la profundidad a la que se encuentra dicho agujero las constantes tienen que ver con la densidad de agua y la gravedad
La fórmula es, incluido un ejemplo para agujero de 0,5 metros cuadrados a una profundidad de 4 metros:



Es obvio que el problema es exponencial cuanta mayor profundidad haya, mas agua se embarca. Por otra parte no debemos olvidar dos cosas la primera que solo se puede sacar agua delcasco resistente con ayuda de las bombas y que las bombas achican menos cuanta mayor sea la profundidad porque la diferencia de presión entre el achique de bombas y la presión exterior disminuye con la profundidad hasta el punto que a partir de una profundidad determinada las bombas no achican. ?¿La solución? soplar lastres e ir a una profundidad que permita seguir achicando agua mientras se tapa la fuga.
La fórmula ya me la se de memoria, la he usado muuuchas veces

[Lutzow]

En relación con la pregunta de pepero, supongo que las cargas de profundidad se regularían en base a los datos obtenidos por el ASDIC... ¿Este era capaz de detectar un submarino a pongamos 250 metros de profundidad? Supongo que depende de varias variables, como las capas de agua, pero me refiero a la capacidad máxima del un detector durante la WWII...

Saludos.

[APV]

Creo que en el tema del sonar se habló del tema.

Sobre profundidad está el caso del U-331 tras hundir el Barham, al descender no se dieron cuenta de que alcanzaron una profundidad excesiva y seguían intentando bajar más pero el submarino no podía.

[minoru genda]

En relación con la pregunta de pepero, supongo que las cargas de profundidad se regularían en base a los datos obtenidos por el ASDIC... ¿Este era capaz de detectar un submarino a pongamos 250 metros de profundidad? Supongo que depende de varias variables, como las capas de agua, pero me refiero a la capacidad máxima del un detector durante la WWII...

Saludos.

Las cargas podían regularse antes de ser lanzadas para que explotaran a una profundidad predeterminada y con arreglo a la estimación de la profundidad y posición del sumergible comenzaban a lanzarse

Los "erizos" se lanzaban sin más no tenían dispositivo para regular la profundidad, estos explotaban si había contacto con el casco del sumergible, explotando todos a la vez destruyéndolo

Para el caso de la detección de un sumergible o submarino hay varios factores a tener en cuenta:
1) Velocidad del sumergible
2) Profundidad a la que navega
3) Densidad de las diferentes capas de agua bajo la superficie
4) Ruidos generados por diferentes causas procedentes del sumergible o submarino.
Desarrollemos un poco esto.
Cuando un sumergible se encontraba en peligro al haber sido localizado o detectado por un escolta lo primero era sumergirse rápidamente. En ese caso era esencial para el sumergible y su tripulación que, el escolta que lo detectaba, estuviera lo más lejos posible para tener el mayor número de posibilidades de escapar. Sabemos que el tiempo necesario y mínimo para sumergirse era de alrededor de 25 segundos así que de ahí la importancia de encontrarse lo más lejos del escolta y de ese modo alcanzar una cota de profundidad lo más grande posible.
Por lo que sabemos los ataques de manadas de lobos tenían sus riesgos sobre todo a partir de la aparición del RADAR el primer sumergible en caer por el uso conjunto de RADAR y SONAR fue el U-47 de Gunter Prien, el U-47 fue detectado por el RADAR del Wolverine en superficie que se dirigió rápida y directamente al U-47 mientras este se sumergía una vez sumergido se dejo de detectar con el RADAR pero entró en acción el SONAR de modo tal que mucho antes de que el U-47 alcanzase una cota segura el Wolverine empezó a lanzar las primeras cargas que machacaron y hundieron al sumergible. Casos similares se dieron con el U-99 y el U-100.
El U-99 de Kreschmer fue uno de los sumergibles que se fueron mucho más allá de la cota de seguridad establecida en 100 metros y aguantó la presión que había a esa profundidad consiguiendo escapar. Kreschmer llevó al U-99a la superficie después de casi 18 horas sumergido, al límite de sus baterías y de aire respirable. a bordo del U-99 se contabilizaron 107 cargas de profundidad y la cota alcanzada anduvo por los 145 metros
Eso lo consiguió gracias a la baja velocidad de navegación, a la ausencia de ruido y a la profundidad a la que navegaba, queda claro que, a pesar de los medios disponibles, (RADAR y SONAR) los británicos aún no disponían de armas más sofisticadas (Squid y Edgehod) ni usaban las tácticas que casi garantizaban la destrucción de cualquier sumergible perseguido.
Mención aparte merecen las travesías del estrecho de Gibraltar donde las diferentes densidades de las capas de agua hacían complicado precisar la posición de un sumergible incluso habiendo sido localizado, los ecos se desviaban o se perdían al ser reflejados por esas diferentes capas.

[pepero]

Creo recordar que por cada 10 m de profundidad 1 atm mas, es decir a 50 m tendremos 6 atm de presión. Recuerdos de submarinismo.

Entonces cualquier vía de agua a mas de 50 metros era realmente trágica. Vistas estas opciones, que era lo mas aconsejable para un comandante de submarino, ¿jugárselo todo a una mayor profundidad a combatir a una profundidad realmente mas baja y ser sometido a una mayor cadencia de cargas de profundidad?

Saludos.

Eso no funciona así, hay una fórmula para determinar el agua que entra por un agujero. En dicha fórmula hay dos variables y tres constantes las variables tienen que ver con la superficie del agujero y la profundidad a la que se encuentra dicho agujero las constantes tienen que ver con la densidad de agua y la gravedad
La fórmula es, incluido un ejemplo para agujero de 0,5 metros cuadrados a una profundidad de 4 metros:



Es obvio que el problema es exponencial cuanta mayor profundidad haya, mas agua se embarca. Por otra parte no debemos olvidar dos cosas la primera que solo se puede sacar agua delcasco resistente con ayuda de las bombas y que las bombas achican menos cuanta mayor sea la profundidad porque la diferencia de presión entre el achique de bombas y la presión exterior disminuye con la profundidad hasta el punto que a partir de una profundidad determinada las bombas no achican. ?¿La solución? soplar lastres e ir a una profundidad que permita seguir achicando agua mientras se tapa la fuga.
La fórmula ya me la se de memoria, la he usado muuuchas veces

Excelente explicación, pero yo solo pensaba en la presión que sufre un submarinista a una determinada profundidad.

Es mucha agua para solo una profundidad de 4 m, a 40 m serian unos 14.37 tn / s

Saludos.

[minoru genda]

Cierto la profundidad marca la cantidad de agua que se embarca pero en ningún caso sera proporcional; por ejemplo y para un agujero de dimensiones determinadas el agua que entra a 50 metros es aproximadamente 7 veces más que la que entra a 1 metro o sea que 50 veces más de profundidad no significan 50 veces más de agua que se embarcan.
Fíjate, el ejemplo que tu pones a 10 veces más de profundidad "solo" entra agua algo más de 3 veces la cantidad que entra a 4 metros.
La hidráulica y sus temas complejos