Los submarinos viajan bajo el mar, pero el ruido es un factor de riesgo para la detección del enemigo. Así es como los submarinos reducen el ruido y llevan a cabo sus misiones de forma sigilosa.
La gente se divierte en una playa soleada. El sonido de los niños corriendo, de los adultos charlando y de las canciones que salen de los altavoces llena el espacio. Los bañistas disfrutan del cálido sol de verano, juegan a la pelota en la arena o leen un libro bajo una sombrilla. A lo lejos, en las aguas profundas y oscuras, un objeto nada inmóvil. Se mueve rápidamente como si buscara algo o se agazapa inmóvil como si temiera que algo se acercara. Es un fantasma del mar, un submarino.
Un submarino es literalmente una embarcación militar que puede viajar bajo el agua, llenando sus tanques con agua de mar para ajustar su peso, desinflándose e inflándose para sumergirse y ascender. Los submarinos se utilizan para viajar bajo el agua para explorar enemigos y atacar objetivos, y se utilizaron por primera vez en combate en la Guerra de la Independencia de Estados Unidos en el siglo XVIII, y han evolucionado rápidamente a lo largo de dos guerras mundiales para llegar a su estado actual.
La característica más importante que necesita un submarino para cumplir su función es el sigilo, o la capacidad de pasar desapercibido para los barcos enemigos. En las profundidades del océano, donde los objetos no se pueden juzgar visualmente, los submarinos dependen de las ondas sonoras para detectar su entorno, y cualquier ruido generado por un submarino es inmediatamente visible para los barcos enemigos cercanos. Por lo tanto, en respuesta al desarrollo del sonar, se han desarrollado tecnologías para reducir el ruido, pero existen muchas fuentes de ruido, e incluso con la tecnología moderna, sigue siendo un desafío eliminarlo por completo.
Existen cuatro fuentes principales de ruido en los submarinos: ruido mecánico, ruido de compartimentos, ruido hidrodinámico y ruido de hélices. Esto se puede entender fácilmente imaginando un submarino en movimiento. Para que el submarino se mueva, deben funcionar muchas máquinas, lo que genera ruido mecánico, y la tripulación que vive dentro del submarino también genera inevitablemente ruido, que es el ruido de compartimentos. A medida que el submarino se mueve a través del agua, el agua alrededor del casco crea ruido hidrodinámico debido al movimiento irregular del agua, y las hélices que giran para avanzar también contribuyen al ruido.
Pero la fuente más importante de ruido es el giro de las hélices. El barco es impulsado hacia adelante por la reacción de la hélice empujando el agua quieta a altas velocidades. Esto crea un espacio vacío entre el agua y la hélice, y la diferencia de presión hace que el aire disuelto en el agua aparezca como burbujas. Este fenómeno se llama cavitación y se puede ver en las bebidas carbonatadas cotidianas. Cuando se abre la tapa, la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la lata hace que la bebida carbonatada y el espacio vacío en el interior liberen burbujas. Cuando estas burbujas se presurizan de nuevo, estallan y hacen ruido, que es lo suficientemente fuerte como para ser detectado por los enemigos cercanos. Además, a medida que la hélice gira, la frecuencia del vórtice a su alrededor aumenta, y cuando la frecuencia del vórtice es igual a la frecuencia natural de la hélice, la vibración y el ruido aumentan, y se llama 'canto'. Todos los objetos tienen su propia frecuencia natural y emiten sonido en consecuencia, y se debe al principio de resonancia, que aumenta la energía cuando se aplica una fuerza de la misma frecuencia desde el exterior. Como tal, las hélices generan mucho ruido, pero son necesarias para el funcionamiento, por lo que reducir el ruido causado por su funcionamiento es una cuestión importante.
Se están desarrollando varias tecnologías para resolver este problema. La primera forma de eliminar el ruido de la hélice es quitar la hélice e instalar un chorro de agua en su lugar. Un chorro de agua es un dispositivo de propulsión que succiona agua de una entrada en la parte inferior del barco y empuja el barco hacia adelante liberando agua de un drenaje en la parte posterior del barco. Esto es eficaz para reducir el ruido porque no hay cavitación debido a la falta de hélices, pero sigue siendo ineficiente para barcos grandes y más caro que la propulsión. La segunda es cambiar la forma de la hélice, el ejemplo más común utilizado en los barcos es una hélice de alta inclinación. La idea es cambiar la forma de las palas a medida que el agua fluye a través de la hélice para suprimir la vibración y el ruido. Sin embargo, debe tener cuidado de no cambiar demasiado las palas, ya que esto puede causar ruido. Otra opción es aplicar un sistema de pradera a la hélice. Se trata de una técnica que consiste en perforar pequeños agujeros en las palas de la hélice y soplar aire a través de ellos para crear una película de aire, que actúa como una especie de pared que evita que el sonido generado alrededor de las palas se propague bajo el agua. También estamos desarrollando y aplicando el método Anti-Singing Edge, que corta la punta del ala y le coloca otro material para suprimir la generación de ruido y reducir el fenómeno del canto.
Además de la reducción de ruido, se necesitan otras tecnologías para mantener el sigilo del submarino. Por ejemplo, la superficie del submarino puede recubrirse con materiales especiales que absorban el sonido para evitar que las ondas sonoras se reflejen. También es importante diseñar el exterior del submarino para que tenga una zona poco reflectante para el radar, de modo que esté menos expuesto a la detección por radar.
La guerra silenciosa entre naciones que utilizan submarinos continúa hoy en día. La Marina de los EE. UU. encargó recientemente un submarino robótico para capturar submarinos de fabricación rusa que operan en aguas territoriales estadounidenses, y Rusia se apresura a construir una nueva generación de submarinos equipados con la última tecnología que los hará prácticamente silenciosos. Estos submarinos se buscan y vigilan constantemente entre sí, y su importancia sigue creciendo. Y la tecnología de reducción de ruido seguirá avanzando hasta que sean completamente silenciosos.
