En este capítulo, vamos a intentar familiarizarnos con nuestro Submarino C3 sobre la base de entender la tecnología usada para su construcción.
Un submarino es un buque capaz de navegar tanto de manera convencional, como sumergido debajo del agua, gobernado por el hombre.
Todos los submarinos utilizan para sumergirse el «principio de Arquímedes». Este principio establece que todo objeto sumergido en un fluido experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del volumen desplazado. Este principio es el que explica la flotabilidad de los objetos y si aumenta el peso de un objeto que esta flotando (flotabilidad positiva), puede hacer que su peso sea mayor que el peso del agua desplazada y por lo tanto hacer que se sumerja. Los submarinos utilizan tanques de lastre que llenan o vacían de agua para cambiar sus propiedades de flotabilidad y pueden manejar a voluntad el paso de una flotabilidad positiva (el buque flota) a negativa (se sumerge) o viceversa.
Es evidente que los submarinos no han sido precisamente los primeros buques que han navegado surcando nuestros océanos, ya que requieren una tecnología mucho mas avanzada que los buques convencionales. No es nuestro propósito el explicar en detalle el funcionamiento de un submarino: el lector que esté interesado en ello puede encontrar información detallada haciendo click a continuación y poder acceder a dos páginas Web, una en español y otra en lengua inglesa. Con el fin de encuadrar la tecnología utilizada en el Submarino C3, vamos a enunciar las diferentes tecnologías empleadas en la construcción de submarinos a lo largo de la historia:
Propulsión Muscular: Los primeros submarinos, basaban la fuerza necesaria para su tracción y otras necesidades en la fuerza muscular de la tripulación.
Podemos comparar esta situación a la de los barcos movidos por remos o los vehículos terrestres movidos por pedales o tracción animal.
Propulsión a Vapor: Aunque parezca pintoresco, existieron submarinos de tracción a vapor.
No hay que olvidar que la fuerza del vapor era la más utilizada para tracción de buques hasta la Segunda Guerra Mundial, por lo que la industria se sentía confortable utilizando esta fuente de energía para mover submarinos. Según los datos que disponemos estos submarinos, algunos se siguieron construyendo hasta finales de los años 1.930 (fechas posteriores a la construcción del Submarino C3) aunque ya en estas fechas existían otras tecnologías más avanzadas.
Es fácil imaginar un buque de superficie movido por una máquina de vapor y todos hemos visto las fotos de los mismos con las chimeneas emanando grandes cantidades de humo, pero cuando este concepto lo llevamos a un submarino que debe ser capaz de navegar sumergido, tenemos que resolver dos problemas: ¿Qué hacemos con las chimeneas?, ¿Qué tipo de energía utilizamos para la tracción cuando el buque está sumergido?. Estos dos problemas se resolvían mediante el uso de chimeneas escamoteables que se plegaban cuando el buque se sumergía. Posteriormente, una vez sumergido, el buque empleaba para su tracción la energía del vapor de agua a presión contenido en las calderas.
Nos podemos imaginar la poca efectividad de este tipo de tecnología, comparada con cualquiera de las que explicaremos a continuación, pero también es cierto que en la época no existían otras muchas alternativas.
Propulsión mixta: Gasolina-Eléctrica: En esta tecnología se utilizaban motores de gasolina para la navegación en superficie y motores eléctricos para la navegación en inmersión. La energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de los motores eléctricos era almacenada en baterías que se recargaban por el motor de explosión cuando el buque estaba en superficie.
Esta tecnología era claramente superior a la del uso del vapor pero tenía dos grandes inconvenientes: El enorme índice de incendios y explosiones a bordo debidas al uso de la gasolina y el intenso olor a combustible.
Para subsanar en parte estos dos inconvenientes, se utilizó en algún momento una variante de esta tecnología sobre la base de sustituir el motor de gasolina por el de queroseno.
Propulsión mixta: Diesel-Eléctrica: Igual que la anterior, pero reemplazando el motor de combustión por un motor diesel, lo que eliminó los riesgos de incendio y proporcionó motores de potencia apreciable.
Esta es la tecnología utilizada por el Submarino C3 y por la mayor parte de los submarinos desde la Segunda Guerra Mundial hasta (casi) nuestros días, excluyendo los submarinos de propulsión nuclear. Mas adelante veremos mas detalles de la misma aplicados al Submarino C3.
Propulsión Nuclear: Estos submarinos utilizan un reactor nuclear como fuente de energía. El primer submarino nuclear operativo fue el Nautilus, puesto en servicio por la Armada de los Estados Unidos de América en el año 1966.
Estos submarinos tienen una autonomía prácticamente ilimitada, pero tienen el inconveniente de su alto coste de forma que no todos los países pueden mantener una flota de este tipo de buques, siguiéndose usando todavía la tecnología diesel debidamente evolucionada.
A submarine is a vessel capable of navigating both conventional manner, such as submerged under water, governed by men.
All submarines use to sink the «principle of Archimedes.» This principle states that any object immersed in a fluid experiences an upward thrust equal to the weight of the displaced volume. This principle explains that the buoyancy of the objects and if you increase the weight of an object is floating (positive buoyancy), you can make your weight is greater than the weight of water displaced and thus cause it to submerge. Submarine ballast tanks used to be filled or emptied of water to change its properties buoyancy at will and can handle the transition from a positive buoyancy (the vessel fleet) to negative (dives) or vice versa.
It is clear that the submarines have not been the first ships that sailed riding our oceans, as they require a technology far more advanced than conventional ships. It is not our purpose to explain in detail the operation of a submarine: the reader who is interested in this can find detailed information click below and have access to two websites, one in Spanish and in English. To frame the technology used in the submarine C3, we will spell out the different technologies used in the construction of submarines along the story:
Muscular or Propulsion: The first submarine, based necessary force for traction and other needs in the muscles of the crew.
We can compare this situation to that of the boats moved by oars or vehicles driven by pedals or animal traction.
Propulsion or Steam: Though it may seem quaint, submarines existed steam traction.
Do not forget that the power of steam was the most commonly used for traction of ships until World War II, the industry felt comfortable using this source of energy to move underwater. According to data available to these submarines, some construction continued until the late 1930 (dates after construction of the submarine C3) but this time there were already more advanced technology.
It’s easy to imagine a surface vessel driven by a steam engine and we have all seen pictures of them with fireplaces emanate large amounts of smoke, but when you bring this concept to a submarine must be able to navigate underwater, we must solve two problems: What about fireplaces? What type of energy used for traction when the ship is submerged?. These two problems were solved through the use of chimneys to be folded-up when the ship sank. Later, when submerged, the ship used to pull the energy of water vapor pressure in the boilers.
We can imagine the limited effectiveness of this technology compared with either of those explained below, but it is also true that at the time there were no other alternatives.
or Joint Propulsion: Gasoline-Electric: This technology is used for gasoline engines in the navigation area and electric motors for navigation in immersive. The electrical power required to operate the electric motors is stored in batteries that are recharged through the engine to explode when the ship was at the surface.
This technology was clearly superior to the use of steam but had two big drawbacks: The enormous rate of fire and explosions on board due to the use of gasoline and the intense smell of fuel.
To partly remedy these drawbacks, it was used at some point a variant of this technology on the basis of replacing the gasoline engine with that of kerosene.
Mixed Propulsion Diesel-Electric: Same as above, but replacing the combustion engine for a diesel engine, which eliminated the risk of fire engines and provided significant power.
This is the technology used by the Submarine C3 and most of the submarine from World War II to (almost) present day, excluding nuclear submarine propulsion. Later we will see more details of the same applied to submarine C3.
Nuclear Propulsion: These submarines use a nuclear reactor as an energy source. The first nuclear submarine, the Nautilus was operational, in service by the Navy of the United States of America in the year 1966.
These submarines have a virtually unlimited autonomy but have the drawback of its high cost so that not all countries can maintain a fleet of these ships continued to use yet advanced diesel technology properly.
El Submarino C3 formaba parte de la serie «C» de submarinos de la Armada Española, de los que se planearon adquirir 18 unidades de los cuales sólo seis se llegaron a construir. Estos submarinos se identificaban por los numerales correspondientes del el C1 al C6, no estando bautizado ninguno de ellos, salvo el C1 con el nombre de «Isaac Peral». Todos ellos eran prácticamente idénticos en diseño, equipamiento y características técnicas, siendo sus principales diferencias: el sistema de comunicación en inmersión entre submarinos y el armamento de cubierta.
La serie C es un diseño mejorado del modelo «Holland serie 150F». El modelo estaba desarrollado por una de las compañías más importantes del mundo en fabricación de tecnología militar y en los años en los que se produjo la firma del pedido suministraba de submarinos a Armadas de importantes países del mundo tales como Inglaterra y Japón. Los submarinos se fabricaron en Cartagena por la Sociedad Española de Construcciones Navales (S.E.C.N.). Podemos decir que la serie C tenía un diseño de lo más avanzado y más fiable de la época. A continuación vamos a recorrer los elementos más relevantes en cuanto a su tecnología que nos puedan ayudar con posterioridad a analizar las circunstancias del hundimiento:
Motores Diesel: El submarino estaba dotado de dos motores diesel marca Vickers de una potencia unitaria de 1000 HP, lo que le dotaba de una potencia total de 2000 HP que se utilizaban para la tracción del buque durante la navegación en superficie y para recargar las baterías del buque.
Los dos motores estaban montados en la popa del submarino en sentido longitudinal, uno a babor y el otro a estribor. Detrás de los motores diesel estaban los motores eléctricos y luego los tubos lanzatorpedos de popa.
Motores Eléctricos: Igualmente el submarino disponía de dos motores eléctricos de 375 HP de potencia cada uno. Estos motores estaban instalados en la popa, alineados con los respectivos motores diesel y detrás de ellos. Los motores eléctricos proporcionaban la tracción del buque cuando navegaba en inmersión.
Es de destacar la diferencia de potencia entre los motores diesel y eléctricos, lo que se traduce en diferencias en la velocidad de navegación y autonomía en inmersión y en superficie. El Submarino C3 desarrollaba una velocidad máxima de 16,5 nudos en superficie con una autonomía de 6.800 millas (a velocidad de crucero de 10 nudos y 3.200 millas a 16,5 nudos) En inmersión desarrollaba una velocidad de 8,5 nudos con una autonomía de 150 millas. Esta circunstancia es muy normal en la época, en la que los submarinos eran fundamentalmente buques de superficie que navegaban en inmersión de manera ocasional aunque en la época eran armas de guerra temibles por la dificultad de detección de los mismos limitada a técnicas visuales y acústicas. Posteriormente y con el desarrollo de otras tecnologías, los submarinos pasan a ser buques que navegan más rápido en inmersión que en superficie y habitualmente se mantienen sumergidos.
Hélices: El submarino estaba dotado de dos hélices sitiadas en popa y alineadas con las respectivas parejas de motores Diesel-Eléctrico montados en las dos bandas del buque. Existía un mecanismo de acople del motor adecuado al eje de la hélice en cada momento para de esta forma cambiar de tracción diesel a eléctrica o viceversa.
El tamaño de las hélices es «normal» por lo que para desarrollar su potencia debían de girar rápidamente. Esto produciría fenómenos de «cavitación» importantes, En la época de la construcción del C3, no se había estudiado adecuadamente este fenómeno y por lo tanto no se tenía en cuenta a la hora del diseño.
La cavitación es un fenómeno originado por la diferencia de presión en cada una de las caras de las palas de la hélice del buque al girar. Esta diferencia de presión produce la formación de burbujas procedentes del aire disuelto en el agua, que el golpear contra las palas de la hélice producen ruido. Uno de los puntos que facilitan la detección de un submarino es el ruido, por lo que en los diseños modernos, se aumenta el tamaño de las hélices para que puedan desarrollar su potencia a más bajas revoluciones eliminando el fenómeno de la cavitación.
Gobernabilidad: Igual que estamos acostumbrados a ver que las aeronaves están dotadas de redundancia en sus elementos de tracción para proporcionar mejores condiciones seguridad en el vuelo, no nos llama la atención la duplicidad de elementos motores en el caso del submarino C3 aunque hay otra razón relevante en un buque para disponer de dos hélices.
Normalmente el elemento de control del rumbo de un buque es el timón, que permite modificar a voluntad el equilibrio de fuerzas de rozamiento del casco y el agua producidas por la arrancada del buque y por lo tanto cambiar el rumbo del mismo. Un buque dotado únicamente de timón como elemento de dirección es totalmente gobernable, pero la gobernabilidad se puede mejorar sustancialmente por el uso de dos hélices montadas en popa, simétricas con respecto al eje de crujía y lo más separadas posible. En los buques dotados de doble hélice, se combinan las revoluciones de cada una de ellas y la marcha «avante-atrás» para de esta forma gobernar de manera más ágil: Si quiero virar a estribor puedo conseguirlo de manera muy eficiente dando avante por el motor-hélice de babor y ciando (marcha atrás) por estribor.
Snorkel: El snorkel es un tuso que permite al submarino el intercambio de gases de combustión con el exterior, cuando el buque está sumergido. Básicamente dispone de dos conductos: uno de toma de aire fresco para la combustión del motor Diesel y el otro para la expulsión al exterior de los gases de escape.
El Submarino C3 no estaba dotado de snorkel.
El snorkel se incorporó a la flota Alemana de submarinos durante la Segunda Guerra Mundial. Hasta ese momento no había una gran necesidad de utilizar este dispositivo, pero la utilización y perfeccionamiento del radar por parte de los Aliados convirtió a un submarino emergido en un elemento fácilmente vulnerable y detectable, por lo que se hizo muy importante el permanecer sumergidos durante largos espacios de tiempo.
Esa funcionalidad es exactamente la que proporcionaba el snorkel, ya que el submarino podía navegar sumergido a poca profundidad con la energía de los motores diesel y hacer el intercambio de gases de combustión mediante el snorkel.
In this chapter, we will try to familiarize ourselves with our Submarino C3 on the basis of understanding the technology used in its construction.
The submarine C3 was part of the C series of submarines of the Spanish Armada, which planned to acquire 18 units of which only six were eventually built. These submarines were identified by numbers corresponding to the C1 to C6, although not named any of them except the C1 with the name «Isaac Peral. They were virtually identical in design, equipment and technical features, and its main differences: the communication system between submarines dive deck and armament.
The C series is an improved design of the model number 150F Holland. » The model was developed by one of the world’s largest manufacturer of military technology and in the years that saw the signing of the order to supply submarines armed major countries of world like Japan and England. The submarines were built in Cartagena by the Spanish Society of Shipbuilding (SECN). We can say that the series C had a design of the most advanced and most reliable of the era. Then we will tour the most important elements in terms of its technology that can help us after reviewing the circumstances of the sinking:
Diesel Engines: The submarine was equipped with two diesel engines Vickers brand power of a single 1000 HP, which gave a total power of 2000 HP, which were used to drive the ship during navigation on the surface and to recharge batteries the vessel.
Both engines were mounted at the stern of the submarine and aft, one to the other port and starboard. Behind the diesel engines and electric motors were then lanzatorpedos stern tubes.
Electric Motors: The submarine also had two 375 HP electric motors power each. These engines were installed in the aft, aligned with the respective diesel and behind them. Electric motors provide traction when the ship sailed in Cincinnati.
It is worth the difference in power between the diesel and electric engines, which translates into differences in the speed of navigation and self-immersion and surface. El Submarino C3 developed a maximum speed of 16.5 knots on the surface with a range of 6800 miles (a cruising speed of 10 knots and 3200 miles at 16.5 knots) in developing an immersion speed of 8.5 knots with a range of 150 miles. This is very normal at the time, where the submarines were basically surface ships that were sailing on an occasional immersion in but in time were fearsome weapons of war by the difficulty of detecting them limited to visual and acoustic techniques. Later, with the development of other technologies, submarines became faster ships sailing in that area and immersion usually remain submerged.
Propellers: The submarine was equipped with two propellers in the stern besieged and aligned with the respective pairs of Diesel-Electric engines mounted on both sides of the vessel. There was a mechanism for coupling the engine to the right of the propeller shaft at every moment in this way to change to electric traction diesel or vice versa.
The size of the propeller is «normal» and therefore had to develop their power to turn quickly. This result phenomena of «cavitation» important at the time of the construction of the C3 had not been adequately studied this phenomenon and therefore was not a consideration in the design.
Cavitation is a phenomenon caused by the pressure difference in each of the faces of the blades of the propeller of the vessel to rotate. This pressure difference causes the formation of bubbles from the air dissolved in the water, beating against the propeller blades produce noise. One of the points that facilitate the detection of a submarine is noise, so in modern designs, it increases the size of the propellers to develop their power at lower revolutions eliminating the phenomenon of cavitation.
Governance: As we used to see which aircraft are equipped with redundant elements in order to provide better traction conditions on flight safety, we are not striking double drive in the case of the submarine C3 but there’s another important reason on a ship to have two propellers.
Normally, the control element of the direction of a ship is the rudder, which enables to modify the balance of forces of friction of the hull and the water produced by the start of the vessel and thus change the course of it. A vessel equipped with only as a steering wheel is fully governable, but governance can be improved substantially by the use of two propellers mounted on the stern, symmetrical with respect to the axis of the bay and more separate as possible. In vessels with a double helix, combine the revolutions of each of them and the fly «forward-backward» in this way for a more flexible rule: If I can get it on the starboard tack very efficiently by the forward Port-engine propeller and benefiting (back) to starboard.
Snorkeling: The snorkeling is one that allows the submarine tuso the exchange of gases of combustion to the outside, where the vessel is submerged. Basically you have two channels: a fresh air intake for combustion of the diesel engine and the other for the expulsion to the outside of the exhaust.
The submarine was not equipped with C3 snorkel.
The snorkel has joined the fleet of German submarines during World War II. Until that time there was no need to use this device, but the use and improvement of radar by the Allies turned a submarine surfaced in a vulnerable and easily detectable, so it was very important to remain submerged for long space of time.
That is exactly the functionality provided by the snorkel, as the submarine was submerged to navigate depth with the energy of diesel engines and gas exchange through the combustion snorkel.
