BRPI0721894A2 - submarino de finalidade geral tendo elevada capacidade de velocidade em superfÍcie - Google Patents

Abstract

SUBMARINO DE FINALIDADE GERAL TENDO CAPACIDADE DE ALTA VELOCIDADE EM SUPERFÍCIE. A presente invenção refere-se a um submarino que é capaz de operação de superficie com seu compartimento de passageiros completamente ou predominantemente acima da linha de água. A embarcação é capaz de desenvolver uma navegação de superfície e qualidades náuticas de alta velocidade e longo alcance.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SUBMARINO DE FINALIDADE GERAL TENDO CAPACIDADE DE ALTA VELOCIDADE EM SUPERFÍCIE".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um submarino capaz de desen-

volver navegação de superfície de alta velocidade e longo alcance. Fundamento da Invenção

Existem muitos tipos diferentes de embarcações que podem ser classificadas como submarinos ou submersíveis. Um submarino é tipicamente considerado uma embarcação autônoma, capaz de mover-se para frente e de mudar de direções debaixo da água, capaz de navegação em alto mar, com capacidades de qualidades náuticas, e capaz de operar com segurança debaixo da água. Um submersível é geralmente considerado qualquer embarcação que pode submergir e operar debaixo d'água, mas pode ter capacidade limitada ou nenhuma capacidade para navegar os mares por si mesmo. Tanto submarinos quanto submersíveis levam passa- geiros humanos debaixo da superfície da água. Portanto, qualquer submarino ou submersível deve pelo menos poder atingir flutuação negativa ou neutra, e fornecer propulsão para os passageiros. A maioria dos subma- rinos e submersíveis fornecem também alguns tipo de sistema de suporte de vida para os passageiros, embora algum submersíveis podem requerer aos passageiros vestirem equipamento de Aparelho de Respiração Debaixo D'água Autossuficiente (SCUBA). Todos os submarinos, e muitos submersíveis, mantêm os passageiros protegidos da pressão da água em profundidade.

A flutuação é a força para cima exercida pela água em um objeto submergido ou parcialmente submergido. Uma embarcação flutuará na água quando a força flutuante empurrando para cima é igual à força gravitacional empurrando a embarcação para baixo. A força flutuante empurrando para cima em um objeto na água é chamada levantamento hidrostático. A magni- tude da força flutuante, ou levantamento hidrostático, é dependente da quan- tidade de água deslocada por um objeto particular. Quando um objeto estiver na superfície da água, a gravidade empurra-o para baixo, e se a parte inferior for vedada, como em uma embarcação, empurrará água para os la- dos. O volume da água deslocado será igual ao volume do objeto que está abaixo da linha da água, que é conhecida como o deslocamento de superfí- cie. A força flutuante agindo em um objeto é igual ao peso do volume da á- gua deslocada.

Já que o deslocamento de uma embarcação na superfície da água é dependente de seu peso, ele pode ser controlado usando lastro. O lastro é normalmente água que é permitida entrar em uma embarcação em compartimentos de casco vedados.

Em navios de superfície, água é tipicamente adicionada aos compartimentos de lastro para adicionar massa adicional às partes inferiores do navio. Isto diminui o centro de gravidade do navio e então aumenta sua estabilidade na superfície. Os submarinos e submersíveis historicamente não necessitaram de água de lastro para estabilidade sobre a superfície já que eles normalmente já terão um centro de gravidade baixo e pequena va- riabilidade de carga. Eles também se assentam tipicamente muito baixo na água enquanto na superfície, com somente um volume muito pequeno da embarcação global acima da linha de água. Em submarinos e submersíveis, água é adicionada aos compar-

timentos de lastro para ajudá-los a mergulhar abaixo da superfície. Isto pode ser visto tanto como reduzindo o deslocamento de uma embarcação quanto aumentando seu peso; ambos têm o mesmo efeito matemático. Na termino- logia de submarino, adicionar água de lastro é tipicamente visto como redu- zir a flutuação da embarcação. Quando compartimentos de lastro estiverem cheios, eles são vistos como sendo essencialmente neutramente flutuante, e deste modo contabilizando nenhuma força flutuante na embarcação. A mas- sa destes compartimentos de lastro deve ainda ser considerada na energia requerida para impulsionar a embarcação debaixo d'água. Estes comparti- mentos de lastro são freqüentemente chamados de deslocamento variável, já que eles permitem a água a entrar e reduzir a flutuação de uma embarca- ção reduzindo seu deslocamento. Para embarcações capazes de operação debaixo d'água, como submarinos e submersíveis, elas devem atingir flutuação neutra ajustando a quantidade da água de lastro. A flutuação neutra refere-se à condição onde a força para cima de flutuação iguala o empurrão para baixo da gravidade.

Nesta condição, uma embarcação pode usar seus sistemas de propulsão para subir, mergulhar ou se movimentar sobre a água.

Em submarinos típicos, o peso da embarcação é fixado de tal forma que ele é somente suficiente para superar a força flutuante devido ao deslocamento fixo da embarcação. O deslocamento fixo é o volume das par- tes do submarino que são vedadas à água e não podem ser inundadas, as quais determinam a flutuação mínima. Esta fixação do peso é necessária para permitir a embarcação a submergir e atingir flutuação neutra mesmo quando ela não tiver nenhum peso extra, inundando completamente o lastro controlável. Deste modo, o deslocamento variável é determinante da sua capacidade de carga comercial. O deslocamento fixo na maioria dos subma- rinos é principalmente contido dentro do casco de pressão, o compartimento de passageiro reforçado que resiste a pressão extrema da água em profun- didade.

Pequenos submersíveis típicos são usados tanto para missões de mergulho profundo científicas ou industriais quanto para viagens recreati- vas de mergulho raso. Ambos os tipos têm lastro controlável mínimo neces- sário para alcançar a flutuação necessária apenas para subir acima da su- perfície somente o suficiente para permitir aos passageiros entrar e sair da embarcação. O deslocamento variável é extremamente pequeno comparado à quantidade de deslocamento fixo nestas embarcações. Devido a este fato, estes pequenos submersíveis não podem subir suficientemente alto acima da superfície para permitir uma maioria de seu volume a residir acima da linha de água. Eles não são capazes de atingir a quantidade de flutuação positiva necessária para fazer isso. Mantendo a maioria do volume da em- barcação debaixo d'água quando subindo à superfície simplifica o projeto da embarcação e mantém ela estável tanto debaixo d'água e quanto na superfí- cie. No entanto, este abordagem de projeto dá habilidade muito limitada para viajar na superfície e permite um grau muito baixo de variabilidade na carga comercial.

Embora originalmente desenvolvidas para uso militar, embarca- ções capazes de operação debaixo d'água são usadas hoje para uma gran- de variedade de propósitos. Os submarinos e submersíveis modernos são muito especializados, embora, variando de embarcações que servem como plataformas de armas militares até aquelas que são usadas para pesquisa científica de mar profundo, até aquelas que são usadas para mergulhos ra- sos recreativos. Apesar de uma grande quantidade de submarinos e sub- mersíveis para muitas tarefas especializadas, não existe nenhuma embarca- ção de propósito verdadeiramente geral capaz de operação debaixo d'água que pode ser usada para múltiplas aplicações. Não existe também atualmen- te nenhuma embarcação debaixo d'água que seja pequena, eficiente em custo, e que possua autonomia significativa, capacidade de navegação, e alcance. Os únicos submarinos em uso hoje que podem navegar em alto- mar são enormes, submarinos militares de tamanho de navio. Uma embar- cação pequena capaz de operação debaixo d'água com capacidade de na- vegação real e habilidades para qualidades náuticas seriam extremamente úteis tanto para a indústria privada quanto para o exército. Os projetos e capacidades de submarinos e submersíveis exis-

tentes são variados, desde simples "scooters" debaixo d'água para mergu- lhadores até os enormes bombardeiros nucleares armado de mísseis da Ma- rinha dos Estados Unidos. Não obstante, todos os submarinos e submersí- veis existentes compartilham a característica comum de que cada um deles são projetados para um propósito muito específico e têm utilidade limitada em aplicações fora de seu uso pretendido.

Quase todos os submarinos verdadeiros do mundo hoje são, embarcações militares grandes do tamanho de navio. De fato, os únicos submarinos verdadeiros atualmente em uso são as embarcações militares transoceânicas usadas pela Marinha dos E.U.A. e outras nações industriali- zadas. Estes estão entre as embarcações mais sofisticadas capazes de ope- ração debaixo d'água jamais construídas. Algumas nações ainda usam submarinos militares a diesel - elétricos, que esteve em grande uso durante a Il Guerra Mundial. As modali- dades modernas exibem melhor tempo submergido, velocidade, cautela, e armamento, mas são semelhante na função básica. Elas usam motores de superfície para carregar baterias elétricas para um mergulho. Projetos ener- gizados com energia nuclear que pode passar meses debaixo d'água substi- tuíram muitos submarinos diesel-elétricos na Marinha dos E.U.A. e em al- gumas marinhas estrangeiras. Os reatores atômicos usados para energizar estas embarcações podem operar por anos sem precisar adicionar combus- tível, e eles tipicamente só precisam subir à superfície a cada alguns meses para adicionar suprimentos e trocar tripulações.

Os submarinos militares transoceânicos são usados para muitas missões diferentes, e cada tipo de missão é normalmente realizada por uma classe particular de submarino. A Marinha dos E.U.A. tem atualmente o Navio Submersível de Classe Ohio de Projétil Balístico Nuclear (SSBN), a classe de navio submersíveis de Míssil Nuclear Guiado ( SSGN), as classes (SSN) de Navio Nuclear Submersível Los Angeles e Seawolf, e a classe de Virgínia SSN. A Classe Ohio SSBN, também conhecido como bombardeiros, servem como um convés de lançamento móvel furtivo para mísseis balísti- cos. A Classe de SSGN são bomdardeiros que são convertidos para carre- gar mísseis balísticos e para servir como plataformas para operações de Forças Especiais. As classes de Los Angeles e Seawolf SSN são submari- nos de ataque rápido, e a classe de Virgínia SSN é um submarino de ataque rápido, convés de lançamento de míssil de cruzeiro, e convés de Forças Especiais. Todos os submarinos da Marinha dos E.U.A. são energizados à energia nuclear, e capazes de mergulhar a pelo menos 243,8 m (800 pés), abaixo da superfície da água.

Os submarinos militares transoceânicos são projetados para cruzeiro de longo alcance em velocidades relativamente altas comparadas a embarcações de superfície e de furtividade. Estas embarcações são tipica- mente tão grandes quanto grandes navios de superfície. Nenhum destes submarinos militares tem qualquer uso não-militar. Eles são muito caros e impraticáveis para transportar carga. A viagem de passageiro é mais barata, mais rápida, mais prática, e mais confortável por outros meios. O uso indus- trial não é prático para estes submarinos já que o seu tamanho previne ope- ração ao redor ou debaixo de outras embarcações ou plataformas perto da praia. A falta de janelas, grande tamanho de tripulação necessário para ope- ração, e custo enorme para produzir impede qualquer uso turístico ou recre- ativo. Deste modo, estes submarinos militares enormes não têm nenhum outro uso além de seu convés de guerra atual.

Existem muitos submersíveis existentes, coletivamente capazes de uma variedade de usos diferentes, mas cada um individualmente é so- mente útil a uma tarefa específica. Submersíveis menores são usados tanto pelo exército quanto pelo setor privado e são geralmente caracterizados pelo fato de que eles não são usados para navegação em alto mar, mas, ao in- vés, são veículos usados para acessar as profundidades do oceano em um alcance largamente vertical.

Os submersíveis mais básicos são tanques que são abaixados e levantados na água por uma embarcação de superfície usando um cabo de apoio. Sinos de mergulhar e batisferas são exemplos destes tanques sim- ples.

Um sino de mergulhar é basicamente uma bolsa submersa de ar

em um compartimento vedado hermeticamente a ar que é aberto parcial- mente na parte inferior. A parte inferior pode ter ou não um furo no centro ou uma escotilha que é aberta quando o sino de mergulhar está submerso em profundidade. Um sino de mergulhar atua como um elevador tomando mer- gulhadores bem abaixo da superfície da água e como uma câmara de des- compressão devolvendo lentamente mergulhadores para a superfície. O sino de mergulhar resiste a pressões extremas em profundidade através do uso de compensação à pressão ambiente. Enquanto o sino de mergulhar desce debaixo da água, a pressão da água fora do sino de mergulhar aumenta. Se nenhum ar for adicionado ao sino de mergulhar, a água ingressa através da abertura e começa a encher o sino. O ar preso no sino de mergulhar com- prime no topo até que ele alcance a pressão ambiente da água fora. Quando a pressão no lado de dentro e fora do sino de mergulhar é igual, a água para de entrar no sino de mergulhar. À medida que o sino de mergulhar continua a descer, a pressão se torna maior, o ar comprime mais, e a bolsa de ar se torna menor. Uma vez que a pressão for igual no interior e exterior do sino de mergulhar, a água não causará qualquer tensão na parede já que o sino de mergulhar permanece aberto. Isto significa que podem ser usados mate- riais comuns de baixa resistência para construir um sino de mergulhar, des- de que eles sejam razoavelmente vedados hermeticamente ao ar.

Típicos sinos de mergulhar modernos são projetados para per- manecer secos no lado de dentro. O ar comprimido é liberado dentro do sino de mergulhar em profundidade para prevenir o ingresso de água em profun- didade. O ar é normalmente provido por uma embarcação de apoio de su- perfície através de uma conexão umbilical. O ar é provido a uma pressão somente mais alta do que aquela da água fora do sino de mergulhar. Isto faz com que o ar borbulhe lentamente para fora, através da abertura do sino de mergulhar, e mantém o suprimento de ar fresco para os passageiros. Quan- do o sino de mergulhar ascender à superfície, a pressão da água diminui e o ar dentro se expande e borbulha para fora.

A principal limitação de qualquer submersível à pressão ambien- te, incluindo um sino de mergulhar, é um resultado das limitações dos pas- sageiros humanos. O corpo é estressado por aumentos na pressão ambien- te, mas compensa puxando mais ar para dentro dos pulmões, aumentando a quantidade de gases no sangue. Se nitrogênio demais entrar no sangue, pode resultar em narcose. Esta ameaça pode ser um pouco aliviada mistu- rando outros gases inertes na mistura de respirar, tal como hélio. A mistura de respirar normalmente tem também uma porcentagem inferior de oxigênio do que o ar de superfície normal já que a compressão causa oxigênio adi- cional a entrar no sangue. À medida que a pressão cai quando os submersí- veis à pressão ambiente sobem, o corpo deve expelir o excesso de gases acumulado durante o mergulho de compressão através de exalação. Este é um processo lento, quanto mais longo o tempo gasto em profundidade, e a mais profunda a profundidade, a expulsão de gases de excesso toma mais tempo. Se os submersíveis à pressão ambiente sobem muito depressa, os gases no sangue podem borbulhar e causar "doenças de descompressão" que são muito dolorosas e podem resultar em uma embolia fatal.

Portanto, os passageiros de um submersível à pressão ambien- te devem descomprimir enquanto eles sobem à superfície, da mesma manei- ra que deve um mergulhador SCUBA. Isto limita a utilidade de submersíveis à pressão ambiente para as mesmas profundidades que mergulhadores SCUBA podem alcançar. Existe um máximo de cerca de 60,96 m (200 pés), com aproximadamente 10,05 m (33 pés) sendo um mergulho mais prático para passageiros que não são mergulhadores peritos.

Para permitir longos mergulhos de duração e subida rápida, e para proteger passageiros a condições de pressão alta perigosa comum em submersíveis a pressão ambiente, o compartimento de passageiro deve ser mantido na pressão de ar normal, uma atmosfera. Entretanto a pressão da água tende a esmagar o compartimento de passageiro cada vez mais en- quanto a profundidade aumenta. O compartimento de passageiro deve ser construído de uma maneira forte, resistente à pressão.

Um casco de pressão é um tanque tripulado construído de mate- riais extremamente fortes e duráveis capazes de resistir a força de esmaga- mento da água em profundidade e protegendo passageiros sem compensa- ção à pressão ambiente. Os cascos de pressão são normalmente esféricos ou cilíndricos na forma já que estas formas tendem a ser inerentemente re- sistentes à força de compressão. Qualquer desvio destas formas reduz mui- to a tolerância de pressão e, deste modo, a profundidade máxima alcançável pelo casco. Os cascos de pressão são então construídos com um alto grau de precisão na forma. Estas tolerâncias precisas aumentam o tempo e a despesa de construir o casco.

Uma batisfera é um casco de pressão simples suspenso por um cabo. Ela, normalmente, tem uma janela de visualização e acomodações para uma tripulação do lado de dentro. Oxigênio armazenado e um purifica- dor de dióxido de carbono são comumente usados para suporte de vida. Ba- tisferas foram os primeiros submersíveis a levar humanos para profundida- des maiores do que 914,4 m (3.000 pés) abaixo da superfície da água, e foram originalmente usados para pesquisa científica. Eles não são mais mui- to usados.

Sinos de mergulhar e batisferas, são ambos limitados pelo cabo de aço pesado conectando-os à superfície ou a uma embarcação de super- fície e por sua falta completa de autonomia, tanto abaixo da superfície ou sobre ele. É necessária uma embarcação de superfície grande, com sua pró- pria tripulação e custo para fornecer o cabo de apoio ou umbilical. A falta de propulsão própria, armazenamento de potência, e controle de flutuação, jun- tamente com o impedimento do cabo grande, previnem a ambos serem veí- culos submersíveis. Ao invés, eles são úteis somente para operações ou observação. A batisfera é limitada a uma profundidade de cerca de 1066,8 m (3.500 pés) enquanto os sinos de mergulhar se tornam perigosos mais fundo do que aproximadamente 91,44 m (300 pés). Veículos de Submersão Profunda (DSVs) são projetados para

alcançar as partes mais profundas do oceano. Existe um número relativa- mente pequeno e foram usados para propósitos de pesquisa científica e mili- tar. Os DSVs normalmente requerem uma embarcação de apoio e não po- dem navegar. Os DSVs têm duas categorias: batiscafos e submersíveis de mergulho profundo.

O batiscafo é uma velha embarcação não mais em produção, e poucos foram construídos, provavelmente menos do que 10. Um batiscafo foi a embarcação usada para alcançar os pontos mais profundos na Terra, a parte Profunda Desafiadora da Trincheira das Marianas no Oceano Pacífico Sul. Um batiscafo é um casco de pressão esférico suspenso por uma super- estrutura flutuante, cheia com combustível de petróleo. O combustível não é usado para energizar, mas para prover resistência à compressão em profun- didade. O combustível fornece também controle de flutuação. Para descer, é liberado combustível para reduzir a flutuação. Para ascender, pelotas de me- tal são liberadas da embarcação para reduzir o peso. Os péletes são manti- dos no lugar em alimentadores através de eletroímãs, significando que uma falha elétrica resultaria na embarcação subindo imediatamente para a super- fície. Impulsores axiais energizados à bateria elétrica fornecem propulsão e direção debaixo da água, mas esta capacidade é extremamente limitada de- vido à grande superestrutura.

Embora sendo capaz de mergulhar a grandes profundidades, o batiscafo é muito limitado por seu tamanho e baixa manobrabilidade debaixo da água. É também difícil de lançar e recuperar. Nenhum batiscafo é atual- mente conhecido estar em operação.

Submersíveis de mergulho profundo são pequenos submersí- veis energizados a bateria com um casco de pressão de aço esférico. Eles são semelhantes a batiscafos, mas são pequenos e sem a superestrutura cheia de combustível. O casco de pressão é tipicamente mais fino do que aquele de um batiscafo, resultando em uma profundidade máxima inferior. O peso inferior permite ascensão para a superfície ser alcançada sem a su- perestrutura de combustível do batiscafo. Submersíveis de mergulho profun- do usando a flutuação do casco de pressão juntamente com tanques de flu- tuação de ar de alta pressão soprado e câmaras de equipamento cheias de óleo ou blocos de espuma de rebordo de vidro de alta resistência.

Submersíveis de mergulho profundo têm tanques de pequeno lastro que enchem com ar na superfície para permitir à embarcação ter uma parte pequena de seu volume acima da linha de água. Os tanques de lastro inundam para fazer com que a embarcação mergulhe, e os tanques perma- necem abertos na parte inferior, mantendo a pressão ambiente em profundi- dade. Estas embarcações são tipicamente negativamente flutuantes quando mergulhando, usando a força da gravidade para afundar até que a profundi- dade desejada seja alcançada. Então, a embarcação pode soltar peso e adi- cionar ar de alta pressão aos tanques de lastro para alcançar flutuação neu- tra. Para subir de volta à superfície, os submersíveis de mergulho profundo deixam cair lastro de metal disponível e tipicamente não necessita propulsão elétrica. Os motores energizados a baterias elétricas são usados para pro- pulsão e direção debaixo d'água limitada. Submersíveis de mergulho profun- do são mais maneáveis do que batiscafos devido a seu tamanho menor.

A confiança na queda de peso para retornar à superfície pode ser um problema para submersíveis de mergulho profundo. Se for desejado reconfiguração ou se um peso necessitar ser erguido durante um mergulho, isto poderá ser difícil de alcançar. Submersíveis de mergulho profundo têm uma provisão de peso baixo para ascender, já que existe pouca variabilidade em seu peso

de flutuação e queda mínima. Os tanques de lastro de ar soprado contêm somente uma pequena fração do deslocamento do compartimento de pas- sageiro e fornecem flutuação ajustável muito mínima.

As precauções de segurança extremas e engenharia precisa são necessárias com um submersível de mergulho profundo. Uma vez que o deslocamento do casco de pressão é necessitado subir para a superfície, qualquer inundação do casco de pressão fará com que a embarcação afun- de para a parte inferior. A engenharia precisa necessária para ajudar a evitar este risco aumenta o custo de produção. DSVs têm pequena ou nenhuma habilidade de navegação ou

alcance, já que eles usam impulsores axiais energizados à bateria e têm a maioria de seu volume debaixo da água quando na superfície. Uma embar- cação de superfície é necessária para entregá-los a um local de mergulho e para recuperá-los do local de mergulho. Freqüentemente são necessários guindastes enormes para abaixar os DSVs na água.

Adicionalmente, os DSVs têm compartimentos de passageiro muito pequenos. Os cascos de pressão esférica são normalmente projeta- dos com o raio mínimo necessário para acomodar uma tripulação e instru- mentos vitais. A Marinha dos E.U.A. tem um DSV que é maior do que a mai- oria dos DSVs, mas é muito caro para ser prático para propósitos não- militares. De maneira geral, DSVs são úteis para um alcance muito pequeno de tarefas, mas são severamente limitados por sua falta de alcance, habili- dade de qualidades náuticas, autonomia, e velocidade.

Outro tipo comum de submersível existente é o submersível tu- rístico. Os submersíveis turísticos são alguns dos maiores submersíveis pri- vados, freqüentemente adaptáveis a 16 ou mais passageiros. Eles normal- mente têm um casco de pressão e operam em uma profundidade de entre 0,304 m a 91,44 m (1 a 300 pés) da água. O casco de pressão é normal- mente grande, comprido, e feito de aço com algumas janelas de visualização de acrílico enormes hemisféricas superdimensionadas. Os submersíveis tu- rísticos são energizados por grandes conjuntos de bateria localizados na quilha e são impulsionados por impulsores axiais elétricos.

Submersíveis turísticos são úteis para propósitos diferentes de turismo. Eles têm falta de aceleração, autonomia, e capacidade de navega- ção. Eles têm somente uma pequena parte de seu volume acima da linha de água quando na superfície. Eles são dependentes da potência de bateria e armazenamentos de ar, que exijem uma embarcação de apoio ou doca para recarregar. Os submersíveis turísticos devem ser grande em tamanho para serem efetivo em custo, mas seu tamanho faz com que eles sejam de pro- fundidade limitada devido à grande força exercida no casco de pressão.

Submersíveis turísticos usam a flutuação do compartimento de passageiro para subir à superfície, semelhante aos DSVs. Deste modo, qualquer falha de uma penetração de casco de pressão poderia fazer com que o submersível afundasse na parte inferior. Isto leva a aumentar custos de engenharia.

Alguns submersíveis turísticos foram fabricados com motores a diesel pequenos, dando a eles a autonomia para irem a um local de mergu- lho e retornar sem uma embarcação de apoio. No entanto, estas embarca- ções ainda falham na habilidade de navegação de oceano aberto e são mui- to limitadas em seu alcance. Elas são também inseguras para operar até em mares moderadamente perigosos e ainda sofrem dos problemas de outros submersíveis turísticos com relação à profundidade, velocidade, tamanho, e custo.

Submersíveis pessoais à pressão ambiente resistem à pressão em profundidade usando ambientes de compensação de pressão como faz um sino de mergulhar. Isto limita seu uso em profundidades que um mergu- Ihador SCUBA pode alcançar. O submersível pessoal à pressão ambiente mais simples é um submersível de casco molhado.

Um submersível de casco molhado é uma embarcação debaixo cTágua onde os passageiros são expostos à água enquanto a embarcação os impulsiona através da água. Eles têm tipicamente pequenos tanques de lastro para ajudar a atingir flutuação neutra e motores elétricos para propul- são. Os passageiros são supridos de ar através de um capacete cheio de ar ou um aparelho de respiração tal como equipamento SCUBA.

Os submersíveis de casco molhado são obviamente muito limi- tados em seu uso. Os passageiros são expostos à temperatura da água, que pode ser problemática em climas frios. Os passageiros são também expos- tos à pressão em profundidade, o que significa que submersíveis de casco molhado são limitados a profundidades de aproximadamente 61 m (200 pés) até mesmo quando tripulados por mergulhadores peritos usando gás mistu- rado para respirar. Um limite de profundidade de 10,05 m (33 pés) é mais prático para mergulhadores desportivos.

Os militares usam um submersível de casco molhado chamado um Veículo de Entrega de Lacre (SDV). O compartimento de passageiro é completamente incluso, mas ainda inundado. Deste modo, o SDV sofre das mesmas desvantagens como os outros submersíveis de casco molhado.

Um casco seco à pressão ambiente é um submersível com o casco vedado hermeticamente de forma que o interior é seco. Uma medida é usada para determinar a pressão ambiente da água externa. O ar é adicio- nado ao compartimento de passageiro através de válvulas até que a pressão interior iguale a pressão exterior da água. Uma válvula de retenção é usada para liberar o ar enquanto o submersível sobe para a superfície e a pressão da água diminui. O casco pode ser construído de qualquer forma razoável e qualquer material que seja razoavelmente vedado hermeticamente a ar.

Cascos secos à pressão ambiente são limitados em profundida- de por muitos fatores. Em primeiro lugar, as reservas de quantidade de ar e potência de bateria que eles levam impedem eles de irem muito fundo. Mais importantemente, entretanto, eles são limitados pelo corpo humano. Uma profundidade de cerca de 61 m (200 pés) pode ser alcançada com mergu- lhadores altamente treinados, mas um limite de profundidade mais prático é 10,05 m (33 pés) abaixo da superfície da água. Submersíveis pessoais à pressão ambiente são geralmente energizados à bateria. Eles têm pequeno alcance de superfície, capacidade de navegação marítima, ou autonomia. Eles contam com embarcações de superfície para alcançar um local de mergulho e para recarregar seu supri- mento de baterias e ar. Alguns poucos submersíveis pessoais à pressão ambiente foram construídos com motores de superfície a diesel, mas eles ainda enfrentam as mesmas limitações de profundidade que todos os outros projetos à pressão ambiente.

O Sistema de Entrega de Lacre Avançado (ASDS) é um sub- mersível que usa um casco de pressão para operações de Lacre de Mari- nha. É relativamente grande para um submersível, em comprimento de 18,89 m (62 pés). O ASDS é uma embarcação de propósito altamente espe- cial, projetada para utilidade de cautela. Usa somente potência de bateria para propulsão, que limita severamente seu alcance e habilidades de nave- gação marítima. O ASDS tem baixas quantidades de flutuação para subir para a superfície, e, ao invés, comumente docas debaixo d'água com um submarino anfitrião. O custo destes submersíveis é extremamente alto, signi- ficando que eles não têm uso não-militar.

Cada submarino e submersível existente é projetado, construí- do, e usado para um papel específico. Deste modo, existe uma necessidade para um submarino de propósito geral. Tal submarino seria capaz de execu- tar muitos papéis debaixo da água e capaz de navegar na superfície, com forte habilidade de qualidades náuticas, longo alcance, alta velocidade, e autonomia. Tal embarcação seria útil tanto para setor privado quanto militar. Existem muitas características e capacidades que um submarino de propósi- to geral deve possuir.

Um submarino de propósito geral necessitará ser relativamente pequeno em tamanho, mas, deve ainda ser capaz de acomodar passagei- ros. Os submarinos foram historicamente impraticáveis para transporte de longo alcance de carga ou passageiro. Usos de turismo, industrial, e de se- gurança são todos bons usos para um submarino, mas todos exigem subma- rinos pequenos relativamente aos "gigantescos" militares energizados a e- nergia nuclear. O tamanho pequeno é também chave para reduzir o custo de produzir, operar, e manter um submarino. Os cascos de pressão menores permitem os submarinos a operar em profundidades maiores que suas con- trapartes maiores já que a pressão da água é espalhada sobre uma área de superfície pequena no casco. Bons submarinos de propósito geral devem ser capazes de acomodar um contingente de tripulação ou passageiro de alguns como um a um total de 12 pessoas durante um mergulho. Na maioria dos casos, isto deve ser realizado pelo uso de vários tamanhos de cascos de pressão de uma atmosfera fornecendo segurança e ascensão rápida. Esta capacidade é útil para uso científico, militar, recreativo, industrial, e ou- tros usos.

Um submarino de propósito geral deve ser um navegante capaz com um longo alcance operacional e fortes habilidades de qualidades náuti- cas. Deve ser também autônomo, capaz de gerar sua própria potência e su- primento de ar e armazená-los para um mergulho. Tal embarcação seria mais eficiente e menos cara do que uma embarcação que requer uma em- barcação de apoio de superfície. O fator de segurança em mares escarpa- dos seria também mais alto já que ele poderia sair da tempestade sem a ajuda de uma embarcação de apoio de superfície. A habilidade de navegar por um longo alcance permitiria a indústria privada poder ser capaz de dis- pensar o custo de uma embarcação de apoio de superfície, pela primeira vez. O submarino poderia se desdobrar de uma doca regular e viajar para seu destino sozinho.

Um bom submarino de propósito geral deve ser capaz de atingir velocidade decente, já que viajar em velocidades altas é útil em muitas cir- cunstâncias. A velocidade permite um submarino turístico a levar mais pas- sageiros sem a necessidade para uma embarcação de apoio de superfície. A velocidade é também útil em operações militares e de segurança. Adicio- nalmente, a velocidade diminui a duração de missão, o que decresce custos, e permite uma embarcação evitar abordagem de tempestades.

Um submarino de propósito geral deve ser configurável, possu- indo a habilidade de levar equipamento necessário para vários tipos diferen- tes de missões. Configurabilidade é uma característica chave de um subma- rino de propósito geral. Tal embarcação deve ser capaz de aumentar o con- forto de compartimento de passageiro quando usado em um papel recreativo ou turístico; ter armamento e armadura adicionados a ele em um papel mili- tar; e ser equipado com máquinas fotográficas, manipuladores, armazena- mento, e ferramentas em um papel científico ou industrial. Estas reconfigu- rações não devem requerer significativa redesenho da embarcação; ideal- mente estas reconfigurações não devem ainda aumentar significativamente o custo e o tempo necessário desdobrar estas variações do submarino de propósito geral.

Um submarino de propósito geral deve ser capaz de mergulhar e manter passageiros seguros em profundidades que englobam a maioria da água que é útil para indústria e turismo. Enquanto para alguns propósitos, como turismo, profundidades de 10,05 m (33 pés) podem ser suficientes, em muitas modalidades, tal embarcação deve ser capaz de mergulhar a, pelo menos, 152,4 m (500 pés), cobrindo mais ou menos 90% da água útil. Estas profundidades são suficientes para oferecer cautela para o exército já que como ele excede a profundidade em que a luz penetra na água na maioria das localizações, e até mesmo submarinos militares de longo alcance rara- mente operam abaixo de profundidades de 304,8 m (1.000 pés). Para ope- rações industriais, a maioria de oleodutos de óleo e infraestrutura situam-se até os primeiros 91,44 m (300 pés) de água.

A quantidade de tempo que um submarino de propósito geral deve ser capaz de sustentar um mergulho deve permitir a manutenção de profundidade, para pelo menos um dia de trabalho cheio. Isto permitiria ope- rações industriais ou científicas a realizarem trabalho de um dia suficiente- mente cheio, e habilitaria um usuário militar a permanecer submerso durante todas as horas de luz do dia para permanecer escondido. Mais longa capa- cidade de tempo de mergulho aumenta segurança também, já que permite tempo adicional para salvar um submarino ferido.

Qualquer submarino de propósito geral deve ter um grau alto de segurança. Devido ao fato que ele será autônomo e capaz de navegar em altos mares sozinho, a segurança se torna particularmente importante. Uma tal embarcação deve ser capaz de manipular condições severas de tempo e circunstâncias imprevistas na superfície, bem como também falha de siste- ma múltiplo durante um mergulho.

Um submarino de propósito geral deve ser capaz de ser cons-

truído a baixo custo. A produção e custos operacionais não devem exceder a combinação de custos de um navio de superfície e um submersível, ou de um navio de superfície com um Veículo Operado Remotamente (ROV).

Muitos desafios devem ser superados para projetar e construir um submarino de propósito geral com tais características e capacidades co- mo muitas daquelas listadas acima. Em primeiro lugar, tamanho pequeno deve ser reconciliado com alta velocidade, navegação, habilidade de quali- dades náuticas e longo alcance.

Foi historicamente provado ser difícil projetar um submarino re- !ativamente pequeno capaz de longo alcance navegando e qualidades náuti- cas em alta velocidade. Os submarinos típicos que fazem as capacidades listadas são extremamente grandes, vultosos, e caros. Estes submarinos foram úteis somente para o exército. A indústria privada resolveu o problema de navegação transportando pequenos submersíveis usando embarcações de superfície, que são caras e esbanjadoras.

No entanto, o desejo de navegar a longo alcance e qualidades náuticas em alta velocidade indica que tal embarcação de propósito geral deve ser um submarino verdadeiro, não um simples submersível, assim tor- nando-o mais difícil de projetar. A embarcação deve tanto ser capaz de na- vegação de longo alcance debaixo d'água, quanto ser capaz de manipular como um verdadeiro barco de superfície em adição a sua habilidade de ope- rar debaixo da água. A navegação debaixo d'água de longo alcance só foi realizada com sucesso através do uso de potência nuclear ou enormes ban- cos de bateria carregados na superfície pela potência a diesel. Estes méto- dos são práticos em grandes submarinos militares transoceânicos, mas não são possíveis em um submarino menor.

Os projetos existentes de submersíveis pequenos são incapa- zes de atuar como um verdadeiro barco de superfície. Projetos de submersí- veis pequenos contam com baterias e motores elétricos para propulsão. As baterias são muito limitadas na quantidade de energia que eles armazenam, portanto para operar como um verdadeiro barco de superfície, uma embar- cação deve levar uma grande, pesada carga de combustível. Máquinas grandes, poderosas devem estar também presentes para o submarino ope- rar com capacidade na superfície. O uso de grandes reservas de combustí- vel e de máquinas grandes e poderosas permite alta velocidade, longo al- cance, e grande capacidade de carga comercial em barcos de superfície. Porém, não é uma tarefa simples adicionar tais máquinas a um projeto sub- mersível existente. As tentativas que foram feitas para adicionar motores a diesel a submersíveis turísticos ou submersíveis industriais menores foi ine- ficaz já que sua funcionalidade é limitada pelo projeto dos submersíveis.

A primeira razão para a falha das tentativas para adicionar grandes máquinas e armazenamentos de combustível a projetos existentes é devido ao aumento no peso causado por estas adições. Pequenos sub- mersíveis têm, tipicamente, quantidades pequenas de flutuação, e modifica- ções extensas são necessárias quando adicionando peso significativo. Adi- cionar uma grande máquina e combustível levaria a uma embarcação a não poder subir à superfície. Tal embarcação não teria obviamente nenhuma utilidade prática. Deste modo, o deslocamento adicional deve ser adicionado à embarcação para fornecer flutuação adicional.

Os projetos de submersíveis pequenos aumentaram o tamanho de seus cascos de pressão para fornecer o deslocamento adicionado. Isto protege as máquinas de pressão e água em profundidade bem como tam- bém a adicionar o deslocamento necessário para permitir à embarcação su- bir à superfície. Entretanto, acomodar uma máquina grande requer um au- mento significativo ao casco de pressão. Um tal aumento aumenta drastica- mente o peso e deslocamento fixo da embarcação (que aumenta o peso de submersão). O resultado líquido de um tal arranjo é tanto uma diminuição quanto um ganho mínimo na relação de potência para peso da embarcação. Os aumentos massivos no peso necessário para adicionar potência a um pequeno submersível usando este método estabelece o paradoxo de que a potência é autoderrotada por causa do peso. Portanto, os projetistas de pe- quenos submersíveis somente foram capazes de incluir máquinas e tanques de combustível pequenos. As quantidades pequenas da potência provida limitam severamente a navegação, qualidades náuticas, velocidade, e alcan- ce.

A segunda razão para a falha das tentativas para adicionar má- quinas e grandes armazenamentos de combustível a projetos submersíveis existentes é por causa da forma e desenho de casco. A forma de casco típi- ca de uma submersível é cilíndrica, aperfeiçoada para operação e manipula- ção debaixo d'água em velocidades bastante baixas. Quando operando na superfície, com a maioria de seu volume abaixo da linha de água, estas em- barcações manipulam muito mal, causando a si próprio arrasto significativo. Eles têm também pobre habilidade de qualidades náuticas por causa da falta de uma popa afiada necessária para perfurar ondas e manipular mares peri- gosos. Portanto, aumentando a potência, a velocidade aumenta somente minimamente, já que o desenho profundo e casco impropriamente confor- mado resulta em significativo arrasto e manipulação extremamente pobre em mares perigosos.

Outro desafio que deve ser superado para projetar e construir

um submarino de propósito geral é reconciliar tamanho pequeno com confi- gurabilidade. Pequenos submersíveis existentes provaram ser muito difícil fazê-los configuráveis. Uma razão principal para esta dificuldade é o modo como os projetos de submersível abordam a flutuação. A maioria dos sub- mersíveis são projetados com flutuação mínima, quando na superfície, le- vando a muito pouca habilidade de levar peso extra e ainda manter sua ca- pacidade para superfície. A engenharia do compartimento de passageiro deve ser também muito cuidadosa e investigadora já que quase toda a flutu- ação do submersível vem dele. Qualquer intrusão de água no compartimento de passageiro pode causar o submersível a afundar e matar os passageiros. Equipamento adicionando ao casco requer redesenhar tipicamente a embar- cação inteira. Portanto, submersíveis são projetados com uma carga máxi- ma, e qualquer reconfiguração requer um extenso reprojeto. É muito caro, demorado, e impraticável reconfigurar a embarcação para usos alternativos uma vez que ele foi construído.

O próximo desafio a superar em projetar e construir um subma- rino de propósito geral é reconciliar simplicidade de projeto e baixo custo com duração e profundidade do mergulho. Submersíveis que foram tipica- mente disponíveis para usuários privados são submersíveis à pressão ambi- ente. Estes não requerem cascos de pressão de trabalho pesado e os desa- fios de engenharia que vêm juntamente com cascos de pressão. No entanto, submersíveis à pressão ambiente são seguros somente em profundidades de cerca de 10,05 m (33 pés), e somente até mais ou menos 61 m (200 pés) para mergulhadores experientes usando ar de respiração misturado.

Por outro lado, um casco de pressão é necessário para permitir uma embarcação alcançar grande profundidade e longa duração de mergu- lho. Projetos existentes de submersíveis incorporando casacos de pressão estão sujeitos a ameaças catastróficas se acontecer inundação e vazamen- to, e deste modo eles requerem engenharia de segurança cara, complexa. Deste modo, usando projetos existentes, não é possível alcançar mergulhos profundos e de longa duração enquanto mantendo também o baixo custo e o projeto relativamente simples.

O próximo desafio em projetar e construir um submarino de pro- pósito geral é reconciliar simplicidade de projeto e baixo custo com seguran- ça. Um dos problemas chave em projetar um submarino simples, de baixo custo, foi historicamente a despesa enorme que vai para a engenharia de segurança dentro de um submersível atípico. Embora submersíveis à pres- são ambiente são de custo relativamente baixo e de projeto simples, eles são inerentemente perigosos e devem ser operados por indivíduos treinados que entendem o processo de descompressão. Os projetos de casco de pressão são inerentemente mais seguros do que projetos à pressão ambien- te já que eles não expõem os passageiros a aumentos em pressão em pro- fundidade. Embora mais seguro, o projeto de casco de pressão requer muita engenharia de alto custo para permanecer seguro por causa do diferencial de pressão que existe em profundidade. Adicionalmente, devido à pequena quantidade de flutuação tipicamente presente ao lado do casco de pressão, uma falha no casco de pressão resultará no afundamento do submersível na parte inferior em um projeto típico. Deste modo, precauções de engenharia e manutenção complexas devem ser usadas para assegurar segurança. Isto aumenta o custo. Uma vez mais, usando projetos atuais, não parece possí- vel projetar-se um submarino simples, de baixo custo com um alto grau de segurança.

Outro desafio a superar para ser projetado e construído um submarino de propósito geral está em reconciliar navegação, alta velocida- de, qualidades náuticas, e longo alcance com configurabilidade. Um subma- rino que pode ser configurado para papéis múltiplos deve ser pequeno em tamanho. No entanto, o tamanho pequeno é incompatível com noções tradi- cionais do que é necessário para alcançar navegação de longo alcance e habilidades de qualidades náuticas em alta velocidade. Adicionalmente, um submarino configurável deve ser capaz de levar uma carga comercial variá- vel.

Velocidade, alcance, e navegação e habilidades de qualidades náuticas, requerem máquinas grandes e armazenamentos de combustível grandes. O submarino deve ser capaz de carregar este peso. Adicionalmen- te, a configurabilidade aumenta os requisitos de carga comercial já que a embarcação deve ser capaz de carregar uma grande variedade de artigos pesados, como braços manipuladores, armamento, armadura, mobília de cabine, acompanhamentos do espaço de convés, ou instrumentação adicio- nada. A quantidade limitada de deslocamento, e deste modo a flutuação, em projetos típicos, previne este peso extra de ser possível já que o submersível não será capaz de subir à superfície se ela tivesse de ser adicionada. Breve Descrição da Invenção

O objeto da invenção fornece um submarino capaz de alta velo- cidade, navegação de superfície de longo alcance e qualidades náuticas si- milar a uma embarcação de superfície, como um barco de velocidade. A pre- sente invenção toma uma abordagem muito singular para superar os desafi- os de fornecer um submarino de propósito geral. É também o primeiro sub- marino capaz de ser produzido em massa.

O submarino da presente invenção compreende conjuntos pri- mários incluindo um casco de superfície, um compartimento de passageiro, um compartimento de lastro principal, um compartimento de motor de super- fície, como também muitos conjuntos e componentes opcionais. O uso de conjuntos primários intercambiáveis e grades de conexão de componentes que permitem facilidade para trocar componente resulta em uma embarca- ção configurável por objetivo. Dentre os conjuntos primários que podem ser incluídos na embarcação estão um compartimento de passageiro, um casco de superfície, trabalhos de corpo superior, um compartimento de motor de superfície, uma estrutura central, tanques laterais, e lastro principal interno.

O submarino inclui, tipicamente, uma quantidade muito grande de deslocamento variável através de um sistema de lastro em estágios. O sistema de lastro singular compreendei compartimentos de lastro principal interno, compartimentos de lastro principal externo, um sistema de lastro de compensação, e zonas de lastro semicontroláveis. O volume total de lastro completamente controlável é normalmente aproximadamente duas vezes o volume de deslocamento fixo no compartimento de passageiro e aproxima- damente igual ao volume de deslocamento de superfície da embarcação inteira, embora o volume de lastro completamente controlável possa ser mais ou menos do que estas estimativas.

Em certas modalidades, os compartimentos de lastro principal interno permanecem inundados completamente e abertos ao ambiente en- quanto a embarcação está submersa debaixo da água. Nenhuma compen- sação de ar à pressão ambiente é necessária já que eles permanecem aber- tos à água, funcionando como um casco molhado. Os compartimentos de lastro principal externo somente enchem na extensão necessária para o submarino atingir a flutuação neutra. Eles são vedados por válvulas de am- bos os compartimentos de lastro principal interno e o ambiente exterior no princípio de um mergulho. A compensação de ar à pressão ambiente é pro- vida em profundidade para os compartimentos de lastro principal externo. Em certas modalidades, cada compartimento de lastro principal interno é conectado a um compartimento de lastro principal externo através de uma conexão sinfonada.

Em modalidades contendo um sistema de lastro de compensa- ção, o sistema de lastro de compensação inclui uma série de compartimen- tos de lastro menor e é usado para ajustar a compensação da embarcação. Os compartimentos de lastro de compensação estão freqüentemente locali- zados na parte dianteira dos tanques laterais, e os tanques de estabilidade servem como compartimentos de compensação traseiros. Outros comparti- mentos de compensação opcionais podem ser adicionados, também, onde desejado.

As zonas de lastro semicontroladas são zonas livres de inunda- ção que são drenadas por gravidade como as superfícies submarinas e são substancialmente vedadas para a água durante a operação de superfície. Durante o processo de subir à superfície os compartimentos de lastro princi- pal interno e externo tipicamente elevam a embarcação até que as zonas de lastro livres de inundação semicontroláveis estejam apenas justamente aci- ma da linha de água. Então, estas zonas de gravidade drenam através de válvulas grandes de uma só via, portas de casco, ou uma combinação, até estarem drenadas. O efeito líquido é que o lastro semicontrolável é neutra- mente flutuante enquanto a embarcação estiver submersa, mas fornece des- locamento adicional enquanto a embarcação estiver na superfície. Também, o lastro semicontrolado fornece deslocamento de borda livre na parte que reside apenas justamente acima da linha de água enquanto na superfície. Este deslocamento de borda livre ajuda a inibir a embarcação de balanço lateral oscilante enquanto na superfície.

O submarino da presente invenção inclui tipicamente um com- partimento de passageiro que normalmente será um casco de pressão. Um compartimento de passageiro de casco de pressão é construído de materiais muito fortes capazes de resistir à pressão em profundidade e normalmente sendo em forma de cilindro ou conformado esfericamente. O compartimento de passageiro se assenta idealmente alto na embarcação, separado da água durante a operação de superfície por um casco de superfície. Quando o submarino está na superfície, o compartimento de passageiro é completa- mente erguido fora da água ou isolado da água pelo casco de superfície, de tal forma que nenhuma parte dele faz contato direto com a água. Os contro- Ies para o piloto estão localizados no compartimento de passageiro, e quais- quer penetrações através do casco geralmente só estarão no terço inferior do compartimento.

O submarino inclui um casco de superfície, que pode ser qual- quer tipo de casco, como um casco de deslocamento ou casco de planar, dependendo das características de desempenho desejadas pelo usuário fi- nal. O casco de superfície contém os compartimentos de lastro principal in- terno, e pode conter vários outros componentes. O uso de um casco de su- perfície ajuda a fornecer a embarcação com quantidades significativas de deslocamento e elevação na superfície. Isto diminui o arrasto e permite que a embarcação viaje em velocidades altas sobre a superfície da água.

A embarcação normalmente inclui trabalhos de corpo superior, os quais circundam partes do compartimento de passageiro, se estendendo lateralmente de ambos os lados dele e também freqüentemente acima dele na traseira. O exterior inclui o convés; o interceptor de fluxo, se presente; e as montagens do tanque de estabilidade. Planos de mergulho retráteis, se presentes, estarão tipicamente localizados nos trabalhos de corpo superior. Uma zona de lastro semicontrolável reside no interior dos trabalhos de corpo superior, e componentes adicionais podem ser também alojados lá.

A embarcação compreende freqüentemente um sistema de combustível e motor de superfície. O sistema de combustível e motor de su- perfície inclui preferencialmente pelo menos uma célula de combustível de deslocamento variável, pelo menos uma grade de combustível, pelo menos uma motor de superfície, pelo menos um sistema de engrenagem, pelo me- nos acionamento de saída, e pelo menos um compartimento de motor de superfície.

A embarcação extrai combustível por vácuo das células de combustível de deslocamento variável de tal forma que elas perdem volume enquanto combustível é usado. A grade de combustível supre combustível ao longo da embarcação, e as máquinas de superfície fornecem potência para a embarcação. Os acionamentos de saída conectam-se às máquinas de superfície e forneçam propulsão.

O compartimento de motor de superfície é tanto um casco de

pressão quanto é compensado a ar à pressão ambiente em profundidade. Ele aloja muitos componentes, incluindo as máquinas de superfície. Se ele for compensado ao ar à pressão ambiente, pode ser construído de materiais mais leves.

A embarcação tipicamente tem pelo menos uma grade de ar

que fornece ar para partes diferentes e sistemas da embarcação. Existem normalmente quatro ou cinco grades de ar no sistema de ar, incluindo a gra- de de armazenamento de ar de alta pressão, a grade de ar de emergência, a grade de compensação de ar à pressão ambiente, a grade de oxigênio, e, em certas modalidades, uma grade de ar primário de baixa pressão. Cada sistema serve a propósitos diferentes, mas eles compartilham muitas cone- xões e recursos comuns.

O sistema de ar serve a muitos propósitos na embarcação. É usado para drenar os compartimentos de lastro, fornecer compensação de ar à pressão ambiente para componentes e conjuntos, fornecer sistema de suporte à vida para o compartimento de passageiro, e ventilar os tubos de bateria, se presentes. O sistema de ar pode ser também usado para fornecer apoio umbilical a mergulhadores e para converter um compartimento de passageiro de casco de pressão em um compartimento à pressão ambiente, se desejado.

O sistema de ar também compreende freqüentemente purifica- dores de dióxido de carbono. Junto com os armazenamentos de oxigênio, eles fornecem um sistema de suporte à vida robusto para ajudar a habilitar o submarino a manter longa duração de mergulho. O sistema de ar é capaz de recarregar a si mesmo, contribuindo

para a natureza autônoma da embarcação. A grade de armazenamento de ar de alta pressão usa ar de superfície e o comprime, e as outras grades de ar (com exceção da grade de emergência) usam reguladores para baixo pa- ra extrair ar desta grade.

A embarcação normalmente compreende um sistema elétrico que é usado para fornecer potência para componentes elétricos. Este siste- ma compreende pelo menos um alternador, pelo menos uma bateria, e pelo menos uma grade elétrica.

O alternador extrai potência da motor de superfície enquanto a embarcação estiver na superfície e carrega as baterias, que armazenam a potência. A grade elétrica inclui instalação elétrica, relês, e interruptores, e conecta muitos componentes diferentes à potência armazenada nas bateri- as. A embarcação tem três sistemas elétricos diferentes, incluindo o sistema elétrico primário, o sistema elétrico secundário, e o sistema elétrico suple- mentar. O sistema primário serve para carregar o sistema secundário, e o sistema suplementar extrai potência do sistema secundário através de um inversor.

A embarcação da presente invenção tipicamente tem um siste- ma hidráulico como um meio de transferir potência através da embarcação. O sistema energiza cabeçotes que operam planos de mergulho, a entrada para o compartimento de passageiro, a tampa do compartimento de motor de superfície, e a direção e compensação dos acionamentos de saída. A hidráulica adicionalmente aciona válvulas em torno da embarcação e trans- fere potência para impulsores axiais.

O sistema hidráulico pode ser dividido no sistema de propulsão hidráulica, o sistema hidráulico auxiliar, e o sistema de controle hidráulico. O sistema de propulsão usa dois motores elétricos energizados pelo sistema elétrico primário. O sistema auxiliar é energizado por bombas hidráulicas acionadas pelas máquinas de superfície. O sistema de controle usa uma unidade de potência hidráulica acionada pelo sistema elétrico secundário e faz uso de um acumulador hidráulico. O submarino também compreende freqüentemente tanques de

submersão, os quais são compartimentos externos ao compartimento de passageiro baseados em cascos de pressão ou compensados à pressão ambiente. Estes tanques de submersão podem ser usados para alojar mui- tos componentes diferentes, incluindo baterias e um vasto conjunto de equi- pamentos opcionais.

A embarcação como um todo é muito facilmente configurada pa- ra um propósito particular. Cada um dos conjuntos primários é feito com pon- tos de fixação para montar a outros conjuntos ou a um conjunto de estrutura central, e com conexões de grade. Deste modo, estes conjuntos podem ser facilmente trocados ou removidos para conserto rápido.

A presente invenção será descrita em mais detalhe abaixo com referência aos desenhos anexos. Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista frontal de uma modalidade do objeto da

invenção.

A figura 2 é uma vista externa lateral de uma modalidade do ob- jeto da invenção.

A figura 3 é uma vista lateral de vista cortada fora de uma moda- lidade do objeto da invenção.

A figura 4 é uma vista frontal cortada fora de uma modalidade do objeto da invenção. A Figura 5 é um vista de topo para baixo de uma modalidade do

objeto da invenção.

A Figura 6 é uma vista da parte inferior para cima de uma moda- lidade do objeto da invenção.

A figura 7 é uma vista lateral de uma modalidade do objeto da

invenção.

A figura 8 é a grade de ar e água principal de uma modalidade do objeto da invenção. Descrição Detalhada da Invenção

A embarcação da presente invenção combina velocidade de su- perfície alta e navegação de longo alcance e habilidades de qualidades náu- ticas com a capacidade para proteger passageiros em profundidade sub- mersa. Ela provê também um alto grau de variabilidade em carga comercial e um projeto modular configurável por objetivo tornando-o muito adaptável para uso na indústria, turismo, governo, exército, e recreação. A embarcação tem um projeto relativamente simples, mas ainda assim extremamente ino- vador que é muito seguro sem requerer engenharia extensa cara. A embar- cação da presente invenção é o primeiro submarino de propósito geral.

No sentido de superar todos os desafios e fornecer um verda- deiro submarino de propósito geral, a presente invenção foi projetada em- preendendo uma perspectiva que é radicalmente diferente de projetos sub- mersíveis típicos. Capacidades submersas versáteis foram combinadas com características de manipulação de superfície robustas na maioria das moda- lidades através do uso de um verdadeiro casco de pressão, grande envelope de flutuação, alta relação de potência- peso, altas reservas de combustível, e alto volume acima da linha de água durante navegação de superfície.

O tamanho da embarcação da presente invenção é relevante para sua utilidade através das indústrias. Embora muito menores do que os enormes submarinos militares energizados por energia nuclear, a embarca- ção da presente invenção é de uma proporção aprovada para habilitar quali- dades náuticas e navegação na superfície. É também suficientemente gran- de para levar material de suprimento significativo para permitir durações de missão de vários dias. O tamanho relativamente pequeno permite transporte fácil, com transporte sobre estrada, transporte aéreo, lançamento de rampa de barco, uso de doca comum de deslizar, transporte em embarcações mai- ores. Velocidade mais alta e maiores ações secretas são habilitadas pelo tamanho relativamente pequeno também. Os custos para aquisição, tripula- ções, combustível, manutenção, operação, e conserto são todos muito infe- riores comparados a submarinos muito grandes.

Incorporar a funcionalidade extensa do submarino em seu ta- manho relativamente pequeno foi um dos maiores desafios superados pela presente invenção.

Uma das características chave da embarcação da presente in-

venção é sua abordagem singular para lastramento. Está presente uma pro- porção muito mais alta de deslocamento variável controlável do que em um típico submersível. Além da quantidade, outro aspecto da abordagem de lastro é a forma em estágios e segregação das formas da embarcação de lastro completamente controlável e seu lastro semicontrolável. Deste modo, a embarcação utiliza tanto uma alta proporção de lastro variável quanto tam- bém um projeto de lastro em estágios que em muitas modalidades é separa- do em principal interno, principal externo, e divisões semicontroladas. Cada divisão de lastro opera diferentemente para atingir desempenho nunca visto antes, em uma tal embarcação pequena.

Submersíveis e submarinos mais típicos lidam com Iastramento do mesmo modo. Cada um tem apenas o lastro mínimo controlável necessá- rio para obter suficiente flutuação para conseguir uma parte pequena de seu volume acima da superfície e para equilibrar a embarcação durante as ope- rações submersas. O presente deslocamento fixo é enorme relativamente à quantidade do presente deslocamento variável. Isto leva a uma quantidade de flutuação que pode ser controlada sempre sendo menor do que a flutua- ção que é inerente na embarcação. Esta abordagem faz sentido em embar- cações militares grandes já que elas operam quase exclusivamente debaixo da água. Em submersíveis menores, os projetistas fornecem somente lastro suficiente para perfurar a superfície para reencher material de suprimento e potência e mudar passageiros ou tripulação. O desempenho debaixo d'água é maximizado, e pouca atenção é dada ao desempenho de superfície.

Como resultado do pensamento convencional relativamente ao lastramento, submarinos e submersíveis existentes, têm projetos muito pro- fundos, com a maior parte de seu volume estando abaixo da linha da água durante a operação de superfície. Isto ajuda a manter a embarcação estável, mas tem as desvantagens de fornecer muito pouca habilidade de navegar na superfície, muito pouca variabilidade na carga comercial, e uma ameaça constante de inundar que deve ser considerada com engenharia de precau- ções de segurança complexas e caras. O submarino da presente invenção contraria o pensamento con-

vencional tomando uma abordagem diferente e usando uma maior parte do volume do submarino para lastramento. Esta grande quantidade de lastra- mento é necessária para permitir ao submarino ser capaz de operar na su- perfície como uma embarcação de superfície de alta velocidade de longo alcance. A quantidade enorme de lastro controlável torna também possível ao submarino ter um alto grau de variabilidade na carga comercial, ser confi- gurado para múltiplos propósitos, e ter, debaixo d'água, capacidade de ele- vação. A segurança é inerentemente aumentada com este projeto reduzindo o risco de inundar ou afundar devido a um vazamento de penetração de casco de pressão.

O volume total de lastro que é completamente controlável na presente invenção é de aproximadamente duas vezes o volume de deslo- camento fixo do compartimento de passageiro e é tipicamente aproximada- mente igual ao volume de deslocamento de superfície de toda a embarca- ção, embora o volume de lastro real possa ser mais do que estes valores ou menos. Portanto, o lastro controlável é tipicamente projetado de forma tal que, se completamente drenado, é sempre capaz de fornecer mais flutuação do que o compartimento de passageiro. Esta característica distingue a pre- sente invenção de outros projetos baseados em casco de pressão, já que ela não se baseia necessariamente na flutuação do compartimento de pas- sageiro para retornar à superfície. Se uma penetração através do casco falha na presente inven-

ção, resultando em um vazamento, o submarino pode ser prevenido de a- fundar para o fundo. Se o compartimento de passageiro pode ser trazido para a pressão ambiente usando os dados armazenamentos de ar, o vaza- mento será geralmente limitado à terceira parte inferior do volume do com- partimento de passageiro. Se qualquer grau de flutuação positiva puder en- tão ser obtido, injetando ar no lastro principal, a embarcação retornará à su- perfície, acelerando enquanto ela sobe devido à expansão de ar preso. Pode ser obtido suficiente drenagem do lastro principal para compensar pela per- da de aproximadamente uma terceira parte do deslocamento de comparti- mento de passageiro por meio de 61 m (200 pés) de profundidade de um tanque de armazenamento de ar, carregado completamente.

Em uma modalidade da invenção, o grande lastro controlável permite uma oscilação máxima negativa na flutuação de até mais ou menos 8957,8 kg (24.000 libras), antes que embarcação perca completamente sua habilidade de retornar a superfície. Em contraste, um mergulho profundo submersível permite uma oscilação negativa na flutuação de somente mais ou menos 373,2 - 895,8 kg (1000 libras - 2500 libras), antes de prevenir sua habilidade de atingir a superfície. Um retorno a superfície é essencialmente garantido com o submarino da presente invenção quando operando em pro- fundidades razoavelmente rasas.

Adicionalmente, a segurança é também aumentada pelo fato de que o sistema de lastro singular permite que o compartimento de passageiro seja completamente ou predominantemente alçado acima da linha de água quando o submarino subir à superfície. Deste modo, quando na superfície, as penetrações através do casco não são mais submergidas e não são mais uma ameaça de vazamento. O casco de superfície incorporado no submari- no provê uma barreira adicional entre o compartimento de passageiro e a água quando na superfície. Devido a usar as quantidades apropriadas de elevação e apoio hidrostático, o compartimento de passageiro pode residir completamente ou predominantemente acima da linha de água. Isto afasta também para longe a necessidade para engenharia complexa e cara para cada penetração através do casco que seria necessária em um submarino típico para alcançar o mesmo grau de segurança. Fortes precauções de se- gurança estão presentes em um projeto simples e efetivo em custo na pre- sente invenção.

Além disso, a grande proporção de lastro controlável melhora grandemente o desempenho de superfície e a capacidade de carregamento da embarcação. Carga comercial significativa e componentes pesados, co- mo motores de superfície, combustível, e baterias, podem ser adicionados à embarcação, embora isto não seria possível em típicos submersíveis.

Um desenho muito superficial é também alcançado devido, em grande parte, à grande quantidade de lastro controlável. Isto leva a arraste baixo e deste modo permite ser incorporado um casco hidroplanado, assim habilitando velocidade de superfície sem precedente para um submarino. Deste modo, o sistema singular de lastro permite estar presentes navegação de longo alcance e qualidades náuticas em altas velocidades em um peque- no submersível que tem a capacidade de carga comercial para ser facilmen- te configurada para muitos propósitos.

O sistema de lastro da presente invenção faz uso de uma com-

binação de compartimentos de lastro vedados e parcialmente abertos, bem como também zonas livres de inundação durante um mergulho, para permitir um alto grau de variabilidade na carga comercial e grandes benefícios de segurança. Em muitas modalidades, o sistema de lastro pode ser dividido em três zonas cada uma operando diferentemente. As zonas principal inter- na, principal externa, e semicontrolada trabalham em conjunto para submer- gir e retornar a embarcação à superfície.

Os compartimentos de lastro principal interno permanecem completamente inundados e abertos enquanto a embarcação está submersa debaixo da água. Estes compartimentos não têm uma necessidade de com- pensação de ar à pressão ambiente para resistir á deformação em profundi- dade já que eles permanecem abertos ao mar, funcionando semelhantemen- te a um casco molhado.

Os compartimentos de lastro principal externo, por outro lado, só enchem à extensão necessária para obter flutuação neutra. O grande tama- nho destes compartimentos permite um grande grau de variabilidade na car- ga comercial, que pode ser aumentada até mais pela adição normal de pe- sos removíveis. Os compartimentos de lastro principal externo são vedados por válvulas de trabalho pesados desde ambos os compartimentos de lastro principal interno e o ambiente externo no princípio de um mergulho. Seu des- locamento é bloqueado e a quantidade de flutuação que eles fornecerão é deste modo determinada. Os compartimentos são compensados com ar em profundidade para evitar deformação. Isto permite construção de peso leve, que por sua vez mantém o peso baixo da embarcação e aumenta o desem- penho de superfície.

Estando completamente cheio em profundidade, os comparti- mentos de lastro principal interno são neutralmente flutuantes. Em uma e- mergência, entretanto, pode ser injetado ar diretamente no lastro principal interno e preso nos compartimentos já que eles são vedados no topo. Sob este cenário, cada compartimento de lastro principal interno funciona seme- lhantemente a um sino de mergulhar positivamente flutuante. Adicionalmen- te, uma conexão sinfonada entre o lastro principal interno e principal externo assegura que os compartimentos internos possam ser completamente dre- nados ainda que todas as válvulas falhassem abertas. Este nível de segu- rança é singular à presente invenção e permite o submarino vir à superfície sob virtualmente quaisquer circunstâncias. A segurança é aumentada na superfície também, como resulta-

do da natureza vedada do sistema de lastro principal. Um rompimento do casco de superfície só permitiria a água a entrar até que o ar preso alcan- çasse a pressão ambiente. Isto funciona como um eficaz casco duplo. Além disso, se a embarcação estiver para inverter devido ao tempo ruim, ela pode submergir e endireitar sozinha, adicionando até mais segurança.

O lastro semicontrolado compreende zonas livres de inundação que são drenadas por gravidade como as superfícies de embarcação e ve- dadas à água durante a operação de superfície. O lastro principal interno e externo tipicamente ergue o submarino até que as zonas de lastro semicon- troláveis estejam apenas acima da linha de água. Então, estas zonas de gravidade drenam através de grandes válvulas de uma só via ou através de portas de casco até drenado. O efeito líquido é que o lastro semicontrolado é neutramente flutuante enquanto a embarcação é submersa, mas, provê des- locamento adicional enquanto a embarcação está na superfície. Também, o lastro semicontrolado provê deslocamento de borda livre na parte que reside apenas acima da linha de água enquanto na superfície. Este deslocamento de borda livre ajuda a inibir a embarcação de oscilar de lado a lado enquanto na superfície.

A funcionalidade do sistema de lastro global da embarcação permite desempenho de superfície aumentado, bem como mergulhar e na- vegar na superfície sem necessidade de operações mecânicas complexas. O resultado do sistema de lastro singular é um grande aumento na capaci- dade de carga comercial com apenas mínimo peso adicional. Isto permite serem adicionadas altas reservas de potência e combustível, aumentando a configurabilidade da embarcação. O nível de segurança alcançado é inigua- Iado por qualquer submersível típico enquanto a embarcação estiver na su- perfície em virtualmente quaisquer circunstâncias.

Outra característica de uma modalidade da presente invenção é sua habilidade de portar um sistema que permite recarregar seus próprios armazenamentos de ar depois de um mergulho e um sistema adicional para recarregar suas poderosas baterias de mergulho. Devido, em parte, à capa- cidade de carga comercial e variabilidade provida pelo sistema singular de lastramento, a embarcação pode portar estes sistemas adicionais e deste modo ser autônoma. O armazenamento de ar é tipicamente ar de respirar SCBA para ser usado como o sistema de suporte à vida e em operação de lastramento. A capacidade de carga comercial significativa provida pelo sis- tema de lastro singular permite também à embarcação portar oxigênio mais convencional e armazenamentos de composto purificador de dióxido de car- bono em grandes quantidades. Isto leva a melhorar as capacidades do sis- tema de suporte à vida e fornece também redundância para aumentar a ro- bustez dos sistemas de suporte à vida. O submarino não requer apoio de embarcação de orla ou superfície para conduzir mergulhos múltiplos, tor- nando-o mais conveniente do que submersíveis pequenos típicos. A habili- dade de se recarregar permite ao submarino mergulhar múltiplas vezes, e a quantidade de combustível presente é o fator Iimitante principal em sua habi- lidade de recarregar. Esta habilidade dá a embarcação tempo mais longo de alcance e mergulho do que submersíveis típicos.

Uma característica singular da embarcação é sua manipulação de aprovisionamentos de estabilidade. Devido ao fato de que uma grande porcentagem do volume do submarino reside acima da linha da água en- quanto na superfície, o centro de gravidade da embarcação cruza seu centro de flutuação quando ele submergir. No ponto onde eles se cruzam, a maioria das embarcações de superfície mais tradicionais não são estáveis e estão em perigo de balançar. Porém, em certas modalidades do objeto da inven- t «

ção, através do uso de uma distribuição cuidadosamente equilibrada de pe- so, tanques de estabilidade montados nos lados superiores, e deslocamento de borda livre que permanece acima da linha de água quando os pontos cru- zam, estas modalidades podem permanecer estáveis e inibir o balanço. Ou- tra característica importante de uma modalidade da presente invenção que a distingue de submersíveis típicos é sua construção modular baseada em conjunto e componentes, configurável por objetivo. Esta modularidade, per- mite um alto grau de configurabilidade. Enquanto embarcações mais sub- mersíveis são pré-configuradas para um propósito particular, e construídas como uma unidade singular, modalidades da presente invenção são projeta- das para uso de múltiplos propósitos e para produção em massa, com a ha- bilidade de padronizar cada submarino individual.

Em uma modalidade, a embarcação compreende um ou mais conjuntos primários que são partes grandes, pré-fabricadas da embarcação. Os conjuntos primários, como o compartimento de passageiro, os trabalhos de corpo superior, o casco de superfície, o compartimento do motor de su- perfície, os tanques laterais, o lastro principal interno, e a estrutura central, podem facilmente ser trocados, adicionados, ou removidos para conserto ou para mudar as capacidades da embarcação. Cada conjunto primário é pré- fabricado, tipicamente com componentes pré-fixados. A embarcação inclui tipicamente pelo menos um compartimento de passageiro, pelo menos um casco de superfície, pelo menos um lastro principal interno, e pelo menos um compartimento de motor de superfície.

Outros conjuntos primários e muitos componentes marítimos comuns ou componentes de submarinos podem ser também incorporados na embarcação e facilmente conectados a grades fornecendo potência elé- trica, ar, água, e/ou potência hidráulica. Submersíveis típicos têm o compar- timento de passageiro como o corpo principal de tal forma que toda mudan- ça os afetarão muito. Na presente invenção, por outro lado, o componente de passageiro é apenas um conjunto, e não é afetado pela maioria das mu- danças para a embarcação.

O uso de conjuntos primários permite métodos variantes de montar a embarcação. Em uma modalidade, é usado um conjunto primário de estrutura central, no qual outros conjuntos primários podem ser monta- dos. A estrutura central é tipicamente uma caixa rígida estrutura de em viga em I, a qual pode ser aço, material compósito; alumínio, ou outro material rígido, com furos ou suportes de montagem pré-furados para fixação de ou- tros conjuntos primários e componentes.

Em uma modalidade, membros rígidos de reforço são incorpora- dos nos próprios conjuntos primários. Os membros de reforço podem incluir aço, material compósito, alumínio, ou outro material rígido, com furos ou su- portes de montagem pré-furados para fixação de outros conjuntos primários e componentes localizados sobre os próprios conjuntos.

Em uma modalidade adicional não são usadas nem uma estrutu- ra nem membros de reforço. A rigidez e resistência são ao invés providas pela construção dos conjuntos primários, usando o método comumente co- nhecido na técnica como monocasco ou uma construção de corpo único, ou casco estrutural. Este método é comumente usado em fabricação automoti- va ou de barco de superfície. Usando um método de construção de corpo único, os conjuntos primários são projetados com suficiente resistência es- trutural via corrugação, soldadura interna, ou outros meios que eles integra- rão em um chassi único, eliminando a necessidade de um corpo sobre estru- tura.

Modalidades adicionais podem usar combinações de construção de corpo único e corpo sobre estrutura. Quaisquer destes métodos de mon- tagem, quando usados para unir os conjuntos primários, fornecem para o uso de uma linha de montagem, que nunca antes foi usada para construção submarina. A configurabilidade da embarcação é também muito aumentada pelo uso de conjuntos e componentes primários que podem ser facilmente trocados.

Ainda outra característica singular de uma modalidade da pre- sente invenção é a inclusão de tanques submersos resistentes a pressão ao lado do compartimento de passageiro. A embarcação inclui tipicamente um compartimento de passageiro de casco de pressão de uma atmosfera ver- dadeira que aloja também, controles, instrumentos, e componentes de con- forto de passageiro. No entanto, outros componentes são isolados do com- partimento de passageiro e incluídos em seus próprios tanques de submer- são resistentes à pressão. O compartimento de passageiro tem conexões para a grade de

ar que permite a ele funcionar alternativamente como um compartimento à pressão ambiente. O vaso pode funcionar como um sino de mergulhar, for- necendo descompressão a mergulhadores com doença de descompressão, e um colar egresso pode ser incluído para ajudar operações de mergulhar em mergulhos de saturação. Adicionalmente, o modo à pressão ambiente pode ser usado em situações de emergência para prevenir inundação do compartimento de passageiro, fornecendo segurança aumentada. A habili- dade de ambiente a pressão compensa o compartimento de passageiro, combinada ao fato de que penetrações através do casco estão somente no terço inferior do compartimento de passageiro, garante que qualquer falha de penetração através de casco não encherá completamente o comparti- mento de passageiro com água.

Tanques de submersão são cascos de pressão ou compartimen- tos à pressão ambiente compensada que residem fora do compartimento de passageiro. Os tubos de banco de bateria são tipicamente tanques de sub- mersão de casco de pressão, e o compartimento de motor de superfície é tipicamente um tanque de submersão à pressão ambiente compensada. Es- tes tanques de submersão aumentam a configurabilidade da embarcação já que componentes são mais facilmente trocados por não estarem contidos no compartimento de passageiro. Isto mantém também o deslocamento fixo baixo, abaixando o peso necessário para submergir o submarino e aumen- tando o desempenho de superfície. A segurança é também aumentada iso- lando componentes potencialmente perigosos do compartimento de passa- geiro, tais como linhas elétricas de alta voltagem ou armazenamentos de combustível.

Modalidades da presente invenção compreendendo uma grade de compensação de ar à pressão ambiente ajuda os tanques de submersão à pressão ambiente, câmaras, e compartimentos a evitarrm deformação e intrusão de água em profundidade.

A grade de compensação de ar à pressão ambiente compreen- de um leitor de núcleo ambiente que lê a pressão ambiente da água em pro- fundidade. O leitor de núcleo ambiente equaliza a pressão através da grade, e ar é distribuído para um coletor de núcleo ambiente que conecta via man- gueiras ou tubulações de ventilação para os tanques de submersão, câma- ras, e componentes fixados à grade de compensação de ar à pressão ambi- ente. Devido a este sistema de compensação de ar, estes componentes po- dem ser construídos de materiais de peso leve e várias formas, desde que eles são razoavelmente herméticos a ar. Adicionalmente, o sistema ajuda a reduzir o deslocamento fixo e o peso total da embarcação, permitindo então uma relação de potência para peso mais alta.

Outra vantagem provida pela grade de compensação de ar à pressão ambiente é que componentes-padrão, não projetados para uso em submarinos em profundidades de alta pressão, debaixo da água, podem ser usados no submarino em tais profundidades. Compensar estes componen- tes ao ar nega a necessidade do desenvolvimento ou teste especial e permi- te qualquer componente vedado, resistente à água a ser modificado e fixado à grade de compensação de ar à pressão ambiente para prevenir deforma- ção e/ou intrusão de água. Os componentes, tais como, uma cúpula de radar marítimo, por exemplo, podem ser, tipicamente, fixados à grade de compen- sação de ar à pressão ambiente através de uma mangueira de ventilação. Isto aumenta a configurabilidade da embarcação e simplifica seu projeto. Uma característica importante da presente invenção é sua inclu-

são de um casco de superfície e sua habilidade de alcançar uma alta relação de potência para peso.

Submarinos e submersíveis típicos usam cascos de desloca- mento, que têm um desenho muito profundo que reduz a visibilidade de su- perfície e cria uma grande quantidade de arrasto durante operação de super- fície. O arrasto reduz a velocidade e aumenta a energia necessitada para a operação de superfície. Embarcações de casco de deslocamento são limitadas em sua velocidade para frente por arrasto e pelo comprimento da embarcação. Um navio de um dado comprimento não pode ir mais rápido do que sua veloci- dade de casco devido à ação de onda que ele cria enquanto ele se move para a frente, e a ação de onda é determinada pelo comprimento da embar- cação. Uma embarcação de casco de deslocamento tentando exceder sua velocidade de casco empurrará para cima em uma onda curva.

No sentido de alcançar uma velocidade mais alta do que a velo- cidade de casco, outras forças devem ser usadas. A elevação hidrodinâmica resultante do movimento de uma embarcação pode ser usada para ultrapas- sar a velocidade de casco. O levantamento hidrodinâmico vem da tendência de uma embarcação a se elevar na frente quando coleta água contra a fren- te da proa enquanto ela se move à frente. Com suficiente força axial das máquinas e um projeto de casco apropriado, uma embarcação pode alcan- çar uma quantidade de elevação hidrodinâmica bastante significativa para montar para cima de sua própria onda de curva e planar. Planar é semelhan- te a saltar através da superfície semelhante a uma pedra, ao invés de em- purrar através da superfície, como com um casco de deslocamento. Planar permite aumentos significativos na velocidade de uma embarcação, porque a embarcação não é mais limitada por sua velocidade de casco. O arrasto é também minimizado já que mais da embarcação é erguida fora da água, comparado com um casco de deslocamento.

O Iastramento singular da presente invenção permite um projeto raso. Quando combinado à economia de peso e espaço do compartimento de máquina e tanques de submersão compensados à pressão ambiente, o submarino pode atingir uma relação de potência para peso bastante alta du- rante a operação de superfície para alcançar planar. A embarcação compre- ende um casco de superfície planar e é deste modo capaz de altas velocida- des durante a operação de superfície. Uma modalidade desta embarcação é o primeiro submarino a

ter um casco de pressão e um casco de planar. A grande quantidade de HP (horse power) alojada no compartimento de motor de superfície compensado à pressão ambiente e as grandes reservas de combustível torna isto possí- vel. Planar foi historicamente considerado quase impossível em submarinos com cascos de pressão. Submarinos verdadeiros previamente nunca alcan- çaram qualquer grau significativo de planar. A habilidade de planar do sub- marino de acordo com a presente invenção resolve o desafio de reconciliar configurabilidade e tamanho pequeno com navegação de superfície de longo alcance e qualidades náuticas em altas velocidades.

Outro aspecto de uma modalidade da presente invenção é seu sistema de combustível de deslocamento variável. Armazenar combustível é problemático para submarinos e sub-

mersíveis devido a vários fatores. Enquanto o combustível a diesel compri- me só e minimamente e deste modo não necessita de proteção de pressão em profundidade, o combustível deixa um vazio em tanques de combustível enquanto ele é usado. O vazio deve ser considerado ou a parede de tanque de combustível deformará. Qualquer submarino levando combustível neces- sita compensar para a variação de combustível ao longo do curso de uma missão. Portanto, tanques de combustível devem ser compensados à pres- são ambiente ou, alternativamente, construídos em um casco de pressão.

Se combustível for localizado em um casco de pressão, o deslo- camento será fixo, mas o peso de combustível variará enquanto for usado. Peso de compensação, que diminui a eficiência, deve ser adicionado para permitir que o submarino mergulhe quando o combustível estiver baixo. Tan- ques de combustível compensados à pressão ambiente tanto apresentam um risco de fogo se ar for adicionado ou um desafio de engenharia se o tan- que é compensado com água do mar. Alguns submarinos militares em uso durante a Segunda Guerra Mundial usaram um sistema de compensação de água do mar, mas foi muito complexo e não é prático para embarcações não-militares. De fato, muitos submersíveis típicos simplesmente não levam qualquer combustível e ao invés usam somente baterias para armazena- mento de energia. Isto resulta em alcance e capacidade de navegação ex- tremamente limitados.

Em certas modalidades, o submarino da presente invenção usa células de combustível de deslocamento variável para poder levar reserva de combustível maior do que 1,89 metros cúbicos (500 galões) em uma em- barcação de tamanho pequeno e com menos peso do que projetos típicos. Uma célula de combustível de deslocamento variável compreende uma bol- sa de combustível de material flexível residindo nos tanques de lastro princi- pal ou uma zona livre de inundação dentro da embarcação. O combustível é removido da célula enquanto ele é usado por uma bomba de combustível, assim reduzindo o deslocamento da célula. Na medida em que o desloca- mento da célula é diminuído, mais água entra na embarcação, levando a um resultado líquido de pequeno peso adicional sendo necessário para atingir flutuação neutra no princípio de um mergulho.

Algum peso de compensação pode ainda ser usado na embar- cação para compensar um mergulho com uma carga de combustível cheio. Devido ao combustível a diesel pesar mais ou menos 0,37-0,56 kg/galão (1- 1,5 libras/galão) menos do que água, a embarcação é realmente mais flutu- ante com mais combustível. Isto significa que a embarcação fica mais pesa- da debaixo d'água enquanto o combustível é usado e água substitui seu vo- lume. O submarino é projetado com peso suficiente para poder mergulhar com uma carga de combustível cheia de bem mais do que 1,89 metros cúbi- cos (500 galões), embora a carga de combustível cheia real possa ser me- nor em modelos particulares. Para demonstrar a vantagem das células de combustível de deslocamento variável, o peso de compensação para a em- barcação viajando na água do mar com 1,98 metros cúbicos (525 galões) de combustível a diesel é somente mais ou menos 300,1 kg (804 libras), en- quanto pelo menos 1,391 kg (3.728 libras) de peso de compensação seria necessário se o combustível estivesse localizado em um casco de pressão. Esta massiva redução no peso da embarcação ajuda a permitir um projeto raso, o qual por sua vez contribui para a habilidade da embarcação para planar e alcança alta velocidade. Referindo-se agora aos desenhos, como mostrado nas Figuras

1 - 8, a embarcação da presente invenção pode compreender uma estrutura central 8, à qual pode ser fixado um compartimento de passageiro 1, um, casco de superfície 42, trabalhos de corpo superior 37, um compartimento de motor de superfície 20, compartimentos principais de lastro interno 2, e tanques laterais 15. Os tanques laterais podem adicionalmente se dividir nos compartimentos de lastro principal externo e compartimentos de lastro de compensação 3.

O compartimento de passageiro 1 abriga os passageiros e con- tém controles para a operação da embarcação. Em muitas modalidades, o compartimento de passageiro 1 é um casco de pressão. Em modalidades alternativas, o compartimento de passageiro 1 pode ser casco à pressão ambiente. Em uma modalidade alternativa adicional, o compartimento de passageiro inclui uma parte de cabeça hemisférica 36, como mostrado na Figura 7. Em certas modalidades, o compartimento de passageiro 1 inclui um condicionador de ar 56.

O casco de superfície 42 serve para separar o compartimento de passageiro 1 da água durante a operação de superfície e ajuda também a embarcação a atingir altas velocidades altas durante a navegação de super- fície. Em muitas modalidades o casco de superfície 42 é um casco de pla- nar. Em modalidades alternativas, o casco de superfície 42 é um casco de deslocamento. Em uma modalidade alternativa adicional, o casco de super- fície 42 é um casco de estilo planar penetrando onda 38, como mostrado na Figura 7. Em certas modalidades, o casco de superfície 42 compreende um portão de casco 18.

Os trabalhos de corpo superior 37 cercam a parte inferior do compartimento de passageiro 1 e se estendem lateralmente de um ou outro lado e acima do compartimento de passageiro 1, na traseira. Em muitas mo- dalidades, os trabalhos de corpo superior 37 incluem zonas de lastro semi- controlável 9, que podem ter defletores de uma via de lastro semicontrolável 41, e tanques de estabilidade 4. Em certas modalidades, os trabalhos de corpo superior 37 incluem também planos de mergulho 5 (mostrados em posição desdobrada na Figura 5) que podem ser desdobrados durante ope- rações de mergulho. Em certas modalidades, o convés traseiro e áreas de convés lateral 16 podem ser usados para tanques de submersão (49, 50) alojando baterias adicionais (no tanque de submersão 49) ou carga de com- bustível adicional (no tanque de submersão 50). Em certas modalidades, os trabalhos de corpo superior 37 podem incluir um interceptor 10. O interceptor pode compreender tubulações 39 que podem ser usadas em aplicações de snorquel. Em modalidades alternativas, podem ser usados tanques de estabilidade maiores 48. Em certas modalidades, os trabalhos de corpo su- perior podem incluir uma montagem de arma 53, poço 54, ou braço manipu- Iador 55.

Em muitas modalidades, o compartimento de motor de superfí- cie 20 é compensado à pressão ambiente com a ajuda de válvulas de reten- ção de entrada à pressão ambiente 45 e um leitor de núcleo ambiente 22. O compartimento de motor de superfície 20 aloja freqüentemente motores de superfície 31, que usam engrenagens de motor de superfície 32 para operar acionamentos de saída contidas em alojamentos de acionamento de saída 23. Em muitas modalidades, os alojamentos de acionamento de saída 23 são compensados à pressão ambiente. Vedações de acionamentos de saída 24 podem ser usadas para ajudar a manter o compartimento de motor de superfície 20 vedado onde os acionamentos de saída esta localizadas. As máquinas de superfície 31 extraem combustível de células de combustível 17, que são células de combustível de deslocamento freqüentemente variá- vel, através de uma linha de combustível 30 e válvula de retenção de com- bustível 29. O compartimento de motor de superfície 20 tipicamente compre- ende uma cobertura de tampa de máquina 11 para mantê-la vedada dos e- lementos. Em certas modalidades, a embarcação pode incluir um impulsor axial na popa contido em um conjunto de tubo de impulsor axial na popa 51 e um impulsor axial de curva contido em um conjunto de tubos de impulsor axial de curva 52.

Em muitas modalidades, o sistema de lastro singular da presen- te invenção compreende compartimentos de lastro principal interno 2, com- partimentos de lastro principal externo 7, compartimentos de lastro de com- pensação 3, e zonas de lastro semicontroláveis 9. Cada compartimento de lastro principal interno 2 tipicamente abre para o ambiente externo através da entrada de lastro principal interno 43 e para os compartimentos de lastro principal externo 7 através de conexões sinfonadas 44 e válvulas de lastro principal 27. Os compartimentos de lastro principal interno 2 compreendem freqüentemente revestimentos de lastro 28. Em muitas modalidades, os compartimentos de lastro principal externo 7 podem abrir para o ambiente externo através da porta de exaustão de lastro 21 e o uso da válvula de e- xaustão 26. Em certas modalidades, bombas de água 19 podem ser usadas para ajudar com injeção da água ao sistema de lastro ou ejeção dele.

Em muitas modalidades, a embarcação inclui um sistema elétri- co e um sistema de ar. O sistema elétrico armazena potência usando bancos de bateria 12, que podem ser armazenados em tanques de submersão. Em muitas modalidades, o sistema de ar inclui tanques de oxigênio 13, tanques de armazenamento de SCBA 14, um tanque de ar de emergência 33, um compressor de alta pressão 34, e uma grade de ar. A grade de ar pode inclu- ir uma linha de distribuição de ar de baixa pressão 40; uma distribuição de ar de alta pressão e linha de compensação 46, uma linha de distribuição de ar de alta pressão 47, e válvulas de retenção grade de ar 25.

Os conjuntos primários e outros componentes da embarcação serão descritos em detalhe adicional abaixo. O termo "coletor de núcleo ambiente", como usado, aqui refere-

se a um cubo central, mantido à pressão ambiente, que distribui ar de com- pensação à pressão ambiente para outros componentes da embarcação.

O termo "leitor de núcleo ambiente", como usado, aqui refere-se a um dispositivo que lê e/ou reage à pressão ambiente. O termo "pressão ambiente", como usado aqui, refere-se à

pressão do ambiente fora da embarcação em um dado momento.

O termo "flutuação", como usado aqui, consistente com seu sig- nificado habitual na técnica, refere-se à força para cima exercida pela água em uma embarcação, e é igual ao peso do volume da água deslocada pela embarcação.

O termo "composto purificador de dióxido de carbono" como u- sado aqui, consistente com seu significado habitual na técnica, refere-se a um dispositivo ou substância usados para remover a maioria, se não todo do dióxido de carbono de uma amostra de ar.

O termo "centro de flutuação" de uma embarcação, como usado aqui, consistente com seu significado habitual na técnica, refere-se ao centro geométrico da força flotante agindo na embarcação.

O termo "centro de gravidade" de uma embarcação, como usa- do aqui, consistente com seu habitual significado na técnica, refere-se ao centro geométrico da massa da embarcação.

O termo "componente",como usado aqui refere-se a qualquer dispositivo ou substância que pode ser razoavelmente incluída em qualquer submarino, submersível, ou embarcação de superfície.

O termo "compartimento de lastro completamente controlável", como usado aqui, refere-se a um compartimento de lastro que é projetado para receber ar propositalmente injetado sob pressão e tem uma conexão direta, controlável a uma grade de ar ou é conectado a um compartimento de lastro que tem uma conexão direta, controlável a uma grade de ar; e inclui os compartimentos de lastro principal interno e quaisquer compartimentos de lastro principal externo, mas exclui os compartimentos de lastro de compen- sação.

O termo "célula de combustível", como usado aqui, refere-se a

qualquer recipiente razoavelmente capaz de segurar combustível.

O termo "acumulador hidráulico", como usado aqui, refere-se a qualquer recipiente que segura fluido e fornece fluido para o sistema hidráu- lico, mas não recebe fluido adicional até que a pressão do sistema hidráulico cai abaixo de um certo limite, em cujo ponto fluido adicional é provido ao a- cumulador hidráulico.

O termo "elevador hidrostático", como usado aqui, consistente com seu significado habitual na técnica, refere-se à força flutuante da água que empurra para cima em uma embarcação enquanto ela está assentando em repouso.

"O terno "sistema de lastro principal", como usado aqui, refere- se aos compartimentos de lastro principal interno e os compartimentos de lastro principal externo, se algum.

O termo "flutuação neutra", como usado aqui, consistente com seu significado habitual na técnica, refere-se à condição onde a força de gravidade e a força de flutuação que age em uma embarcação, são iguais, significando que a embarcação nem sobe nem afunda na água.

O termo "compartimento de passageiro" como usado aqui, refe- re-se a um componente de uma embarcação que é seguro para passageiros humanos ocuparem durante a operação da embarcação.

O termo "configurável por objetivo" como usado aqui, significa capaz de ser modificado, organizado, ou configurado de novo para uma mis- são ou propósito particular, como removendo e substituindo componentes removíveis, por exemplo, desparafusando componentes de um submarino e prendendo outros componentes ao submarino sem requerer reprojeto exten- sivo da embarcação, e inclui ser também capaz de projeto aberto. O termo "qualidades náuticas", como usado aqui, consistente

com seu significado habitual na técnica, significa a habilidade de uma em- barcação de suportar condições ásperas no mar como vento forte, ondas grandes e chuvas pesadas; e para navegar seguramente no mar por perío- dos prolongados durante o tempo tempestuoso. O termo "zona de lastro se- micontrolável", como usado aqui, refere-se a qualquer zona ou compartimen- to de uma embarcação que é pelo menos parcialmente aberta ao ambiente, enche completamente com água quando a embarcação for submergida, e drena livremente água por ação da gravidade, sem a ajuda de ar mecanica- mente injetado, quando a embarcação está na superfície da água. O termo "submarino" como usado aqui refere-se a uma embar-

cação autônoma, capaz de se mover à frente e mudar direções debaixo da água, capaz de navegação em alto mar, com capacidades de qualidades náuticas, e capaz de operar seguramente debaixo da água com passageiros humanos.

O termo "submersível", como usado aqui, refere-se a uma em-

barcação ou veículo, capaz de tomar com segurança passageiros humanos abaixo da superfície da água e retornar com segurança os passageiros para a superfície. Todos os submarinos são submersíveis, mas nem todos sub- mersíveis são submarinos.

O termo "deslocamento de superfície", como usado aqui, consis- tente com seu significado habitual na técnica, refere-se ao volume da água que é deslocada por uma embarcação durante a operação de superfície.

O termo "navegação de superfície", como usado aqui, consis- tente com seu significado habitual na técnica refere-se a mover e/ou mudar direções durante a operação de superfície.

O termo "operação de superfície", como usado aqui, consistente com seu significado habitual na técnica, refere-se a quando uma embarca- ção tem aproximadamente tanto de seu volume acima da linha de água quanto é razoavelmente capaz de ter. Por exemplo, para um grande subma- rino típico, a operação de superfície refere-se a quando volume suficiente de seu volume esta acima da linha de água de forma que a escotilha no topo possa ser aberta e passageiros e/ou suprimentos possam ser trazidos para fora.

O termo "embarcação de superfície", como usado aqui, consis- tente com seu significado habitual na técnica, refere-se a qualquer embarca- ção que é tipicamente pretendida para operação de superfície e não é tipi- camente - pretendida para operação debaixo d água, e inclui, mas não é li- mitada a, embarcações como barcos de velocidade, navios-tanque de óleo, iates, navios de cruzeiro e rebocadores.

O termo "trabalhos de corpo superior", como usado aqui, refere- se a áreas de convés e áreas laterais de uma embarcação e engloba quais- quer componentes que podem ser afixados às áreas de convés. O termo "trabalhos de corpo superior" podem englobar também quaisquer zonas de lastro semicontroláveis que estão localizadas sobre as áreas de convés e áreas laterais ou contidas dentro delas.

O termo "deslocamento variável" de uma embarcação, como usado aqui, refere-se ao volume de uma embarcação que pode ser inundado com segurança e razoavelmente com água sem qualquer perigo para os passageiros da embarcação. O termo "célula de combustível de deslocamento variável", co- mo usado aqui, refere-se a uma célula de combustível que é capaz de ter um volume variável enquanto o combustível da célula é usado.

O termo "embarcação ", como usado aqui, refere-se a um bardo projetado para navegação na água ou sob a água.

O termo "embarcação capaz de operação debaixo d'água", co- mo usado aqui, refere-se a submarinos e submersíveis. Visão Geral da Embarcação

Embarcações pequenas típicas capazes de operação debaixo d'água, são pré-configuradas e construídas como uma única unidade. O compartimento de passageiro é normalmente o corpo principal da embarca- ção de tal forma que qualquer alteração para a embarcação afeta o compar- timento de passageiro. Deste modo, toda mudança deve ser analisada para possíveis efeitos na função crucial de alojamento de passageiro. A embarcação do objeto da invenção é projetada para ser facil-

mente reconfigurada, tornando a produção em massa razoável. Muitos com- ponentes-padrão, comuns, pré-fabricados, são incorporados na embarcação, fornecendo um projeto modular aberto configurável por objetivo. Isto permite a cada embarcação produzida ser padronizada para melhor se adaptar ao propósito desejado. A embarcação pode ser usada para quase qualquer propósito marítimo, tais como uso recreativo, uso de exército, ou uso indus- trial, tais como por companhias de petróleo.

Em muitas modalidades, a presente invenção compreende con- juntos primários, grades de componente, e tanques de submersão. Em muitas modalidades, a embarcação inclui uma estrutura

central 8, conjunto primário que inclui um esqueleto de material com pontos de fixação duros pré-formados. Em certas modalidades, o esqueleto pode ser feito de metal, material compósito, ou uma combinação de ambos. Em certas modalidades, os pontos de fixação pré-formados duros são furos re- forçados para parafusos. O esqueleto pode ser formado de vigas em I ou tubulação de caixa. Diferentes embarcações podem usar formas de esquele- to diferentes. Em uma modalidade, o esqueleto é na forma de uma caixa retangular com reforço triangular como necessitado para resistir às tensões de navegação de superfície ação de onda. Em certas modalidades, a estru- tura central 8 inclui apoios estruturais adicionais se estendendo para baixo dentro da quilha.

Em muitas modalidades, o compartimento de passageiro 1 é um conjunto fixado que se fixa na estrutura central 8, ao casco de superfície 42, ou aos trabalhos de corpo superior 37. Isto fornece uma vantagem em rela- ção a embarcações pequenas típicas capazes de operação debaixo d'água, minimizando os efeitos à embarcação de mudanças no compartimento de passageiro 1. Em muitos casos ele permite mudanças à embarcação sem afetar o compartimento de passageiro 1.

Os conjuntos primários da embarcação da presente invenção são intercambiáveis e entram em diferentes projetos, os quais podem ser escolhidos de acordo com o que é desejado. Em muitas modalidades, os conjuntos primários são grandes seções de embarcação especificamente fabricadas para a construção da embarcação do objeto da invenção. Os con- juntos primários são montados um ao outro, ou, se presente, à estrutura cen- tral 8 em pontos de fixação pré-fixados.

Dentre os conjuntos primários que podem ser usados na embar- cação da presente invenção estão o compartimento de passageiro 1, os tra- balhos de corpo superior 37, o casco de superfície 42, o compartimento de motor de superfície 20, os tanques laterais 15, e o lastro principal interno 2. Cada um destes conjuntos primários são fixados um ao outro ou a um con- junto primário de estrutura central opcional 8. Uma das vantagens do objeto da invenção é que quaisquer dos conjuntos primários podem ser substituí- dos sem afetar substancialmente os outros conjuntos ou tendo que recons- truí-los. A este respeito a invenção objeto é um submarino modular. Em cer- tas modalidades, a embarcação compreende um casco de bote de velocida- de de tipo de planar para permitir velocidades mais altas. Este casco de su- perfície 42 pode ser mudado com um casco de deslocamento mais lento mas mais eficiente que é usado em outras modalidades.

A embarcação compreende um compartimento de passageiro 1, que aloja passageiros e pilotos. Em muitas modalidades, o compartimento de passageiro 1 fixa-se a um conjunto primário de estrutura central 8, atra- vés de uma série de anéis laterais cada um dos quais é aparafusado a pon- tos rígidos pré-fixados na estrutura central 8. Em outras modalidades, o compartimento de passageiro 1 fixa-se diretamente ao conjunto primário de casco de superfície 42 ou aos conjunto primário dos trabalhos de corpo su- perior 37, ou a ambos. Já que na maioria das modalidades o compartimento de passageiro 1 é a parte mais flutuante da embarcação enquanto a embar- cação está debaixo da água, uma grande parte do peso da embarcação tipi- camente está pendurada no compartimento de passageiro 1. Em certas mo- dalidades, o compartimento de passageiro 1 inclui um condicionador de ar 56.

Os trabalhos de corpo superior 37 circundam pelo menos a mai- or parte da metade inferior do compartimento de passageiro 1, em muitas modalidades. O projeto dos trabalhos de corpo superior 37 é variável e pode incluir componentes tais como plataformas recreativas, espaço de carga co- mercial, montagens de armas 53, poços 54, e braços manipuladores 55. Em muitas modalidades, os trabalhos de corpo superior 37 alojam componentes de sistema de lastro incluído os tanques de estabilidade 4 e uma zona de lastro semicontrolável.

Em muitas modalidades, o compartimento de motor de superfí- cie 20 está à popa do compartimento de passageiro 1. O compartimento de motor de superfície 20 protege as máquinas de superfície 31 e outros com- ponentes quando a embarcação está submersa debaixo da água em profun- didade.

Em muitas modalidades, o casco de superfície 42 fixa-se à me- tade inferior de uma estrutura central 8 e a uma extensão de quilha. O casco de superfície 42 permite à embarcação funcionar como uma embarcação de transporte de superfície regular enquanto na superfície da água. O casco de superfície 42 aloja freqüentemente o conjunto de lastro principal interno 2. Em uma modalidade, as células de combustível 17 e/ou tanques de ar (13, 14, 33) são também alojados no casco de superfície 42. O conjunto principal de lastro interno 2 tipicamente compreende uma série de compartimentos de água de lastro. Em muitas modalidades, estes compartimentos de água de lastro são alojados dentro do casco de superfície 42. Os tanques laterais 15 tipicamente se para ambos os lados do casco de superfície 42. Em muitas modalidades, os tanques laterais 15 alo- jam os compartimentos de lastro principal externo 7 e compartimentos de lastro de compensação 3. Os tanques laterais 15 podem servir para adicio- nar flutuação à embarcação tanto na superfície da água quanto quando submersos debaixo da água. Em muitas modalidades, os conjuntos primários alojam o equi-

pamento mecânico, armazenamento de ar, armazenamento elétrico, arma- zenamento de combustível, e outros componentes que ajudam a embarca- ção a funcionar. Muitos componentes diferentes podem ser incluídos na em- barcação da presente invenção. Em muitas modalidades, a embarcação compreende pelo menos um compartimento de lastro, pelo menos uma mo- tor de superfície, pelo menos uma célula de combustível, pelo menos um alternador, pelo menos uma bateria, pelo menos um motor de subsuperfície e impulsor axial, pelo menos um compressor de ar, pelo menos um tanque de armazenamento de ar, e controles para um piloto operar a embarcação. Em certas modalidades, a embarcação adicionalmente compreende um sis- tema hidráulico para distribuição de potência bem como também o sistema elétrico. A maioria dos componentes da embarcação são componentes marí- timos fora da estante ou peças de submarino padronizadas. Algumas das peças, como os compartimentos de lastro, são feitos sob encomenda. Em muitas modalidades, os componentes da embarcação são

dispostos em sistemas, que são conectados por grades. Os sistemas de grade podem incluir a grade de armazenamento de ar de alta pressão, a grade de ar de emergência, a grade de ar primário de baixa pressão, a grade de compensação de ar à pressão ambiente, a grade de oxigênio, a grade da água de lastro principal, a grade de água de lastro de compensação, a grade elétrica, a grade hidráulica, e a grade de combustível. Cada sistema de gra- de compreende conectores que permitem componentes e tanques de com- ponentes a serem adicionados ou removidos da embarcação facilmente. Os conectores conectam a cada componente ou tanque de componente, e eles tornam muito mais fáceis os consertos e aperfeiçoamentos para a embarca- ção.

Qualquer embarcação que opera debaixo da água deve consi-

derar a realidade de que componentes podem ser danificados por pressão ou intrusão de água em profundidade. Em muitas modalidades da presente invenção, o compartimento de passageiro 1 e o compartimento de motor de superfície 20 oferecem proteção inerente para componentes incluídos do lado de dentro. Outros componentes de embarcação são tanto inerentemen- te capazes de resistir à pressão de água em profundidade, como os tanques de ar (13, 14, 33) e células de combustível 17, quanto eles devem ser prote- gidos.

Em muitas modalidades, é usado compensação de ar direta pa- ra proteger componentes da embarcação em profundidade. A pressão de ar interno é diretamente adicionada aos componentes para criar um diferencial de pressão de quase 0 Pa (0 psi) entre o interior e o exterior dos componen- tes. Em outras modalidades, são usados tanques de submersão para prote- ger componentes da embarcação em profundidade. Os tanques de submer- são são envolturas individuais que alojam os componentes e resistem a pressão externa. Um tanque à pressão ambiente que é conectado à grade de compensação de ar à pressão ambiente é um exemplo de um tanque de submersão que pode ser usado. Um tanque de casco de pressão é outro exemplo de um tanque de submersão que pode ser usado. Um tanque de casco de pressão é construído vedado a ar para resistir as pressões de grande profundidade debaixo da água através de sua construção, sem com- pensação de ar. Os tanques de submersão podem servir como módulos in- tercambiáveis que seguram bancos de componentes ou armazenamentos de artigos de consumo em várias modalidades. Muitas modalidades compreen- dem tanques de banco de bateria que alojam baterias conectadas em série e podem ser trocados por outros tanques de banco de bateria desconectando- os da conexão de grade elétrica. Em muitas modalidades, a embarcação da presente invenção é relativamente pequena em tamanho, freqüentemente menor do que 15,24 m (50 pés) em comprimento. Em certas modalidades, o comprimento da em- barcação é menor do que 10,67 m (35 pés). Em uma modalidade adicional, o comprimento da embarcação é menor do que 6,1 m (20 pés). Em ainda uma modalidade adicional, o comprimento da embarcação é menor do que 3,05 m (10 pés).

Em muitas modalidades, a largura da embarcação é menor do que 6,1 m (20 pés). Em uma modalidade adicional, a largura da embarcação é menor do que 3,05 m (10 pés).

Em muitas modalidades, a altura da embarcação é menor do que 3,05 m (10 pés). Em uma modalidade adicional, a altura da embarcação é menor do que 1,8 m (6 pés).

Em muitas modalidades, a embarcação tem um peso seco de entre aproximadamente 895,8 kg (2.500 libras) e mais ou menos 22394 kg (60.000 libras). Em uma modalidade adicional, a embarcação tem um peso seco de entre aproximadamente 895,8 kg (2.500 libras) e mais ou menos 11,97 toneladas (30.000 libras). Em ainda uma modalidade adicional, a em- barcação tem um peso seco de entre aproximadamente 895,8 kg (2.500 Ii- bras) e mais ou menos 5598 kg (15.000 libras). Compartimento de Passageiro

Compartimentos de passageiro em submarinos variam desde aqueles que só fornecem um lugar para se sentar enquanto exposto à água até aqueles que envolvem completamente os passageiros em um ambiente seco protetor de uma atmosfera. Enquanto uma embarcação mergulha de- baixo da água, a pressão ambiente da água sobe e começa a esmagar a embarcação. Para combater isto, o compartimento de passageiro pode ser mantido próximo à pressão ambiente da água, ou o compartimento de pas- sageiro pode ser feito suficientemente forte para resistir à pressão da água

em profundidade.

Uma embarcação pode manter pressão ambiente permitindo os compartimentos a encherem com a água. Os submarinos de casco molhado têm compartimentos de passageiro cheios de água. Estes não são freqüen- temente muito úteis já que é perigoso para passageiros serem exposto à água em profundidade. Climas frios e altas pressões previnem submarinos de casco molhado de serem capazes de ir muito fundo debaixo da água.

Adicionalmente, o oxigênio necessita ser distribuído diretamente aos passa- geiros em vez de somente ao compartimento de passageiro.

Uma embarcação pode manter também pressão ambiente u- sando gás comprimido dentro dos compartimentos de embarcação. Uma maneira de fazer uso deste tipo de compartimento de passageiro é ter uma abertura no fundo do compartimento de passageiro ou próximo ao fundo. Enquanto a embarcação vai mais funda debaixo da água, a água entra atra- vés da abertura e comprime ar na parte superior do compartimento de pas- sageiro.

Um casco seco à pressão ambiente é um tipo de compartimento de passageiro que mantém pressão ambiente em profundidade. O compar- timento de passageiro é vedado com um interior seco, e um medidor é usa- do para determinar a pressão ambiente da água. O ar é adicionado ao com- partimento seco até a pressão igual a da água do exterior. Uma válvula de retenção é usada para liberar ar enquanto a embarcação ascende em dire- ção à superfície e a pressão ambiente decresce. Pode ser usada qualquer forma e material razoavelmente vedado a gás já que a pressão no interior e exterior do compartimento de passageiro permanece quase igual. Cascos secos a pressão ambiente são limitados em profundidade pela quantidade de ar que eles podem levar e suas reservas de potência de bateria. Eles têm também a limitação inerente de que eles devem subir lentamente quando retornando a superfície desde estarem submersos em profundidade para evitar causar uma embolia ou doença de descompressão em quaisquer dos passageiros.

Um casco de pressão é construído de materiais fortes e de uma forma apropriada para resistir a altas forças sem comprimir. O interior de um casco de pressão é mantido à uma atmosfera, mesmo em profundidade. Os cascos de pressão são normalmente cilíndricos ou esféricos, e o tempo de construção e custo de embarcações usando cascos de pressão são tipica- mente mais altos do que aqueles usando outros tipos de compartimentos de passageiro.

A invenção objeto tem um compartimento de passageiro 1, que aloja os controles para o piloto e fornece espaço para passageiros ocuparem durante um mergulho. O compartimento de passageiro 1 pode opcionalmen- te hospedar outros suprimentos, tais como material compósito purificador de dióxido de carbono e garrafas de oxigênio puro.

Em modalidades da invenção, o compartimento de passageiro 1 situa-se longitudinalmente ao longo do topo da embarcação e é fixado a uma série de pontos rígidos na estrutura central 8, sobre o casco de superfície 42, ou sobre o conjunto dos trabalhos de corpo superior 37, ou em uma combinação deles. O compartimento de passageiro 1 pode ser montado em pontos diferentes para permitir a ele ser levantado, abaixado, movido à fren- te, ou movido para a traseira em diferentes modalidades. Isto permite ajustes adicionais à capacidade de carregar carga comercial além daquela ganha pela instalação de tanque lateral casco de superfície. Estas mudanças po- dem ser utilizadas para fornecer mais ou menos estabilidade à embarcação tanto na superfície quanto submersa na água. Para realizar isto, a altura do compartimento de passageiro 1 pode ser ajustada para mover o centro de gravidade da embarcação ou o centro de flutuação da embarcação como desejado para enrijecer ou afrouxar a embarcação.

Em muitas modalidades da embarcação, o compartimento de passageiro 1 é montado a outro conjunto através de uma série de conexões no exterior do compartimento de passageiro 1. Em uma modalidade, as co- nexões são metais. Em uma modalidade alternativa, as conexões são de material compósito como fibra de carbono. Em uma modalidade alternativa adicional, algumas conexões são de metal e outras são de material compósi- to.

Em muitas modalidades, o compartimento de passageiro 1 con-

tém a maior parte do deslocamento fixo da embarcação. O compartimento de passageiro 1 compreende de mais ou menos 40% a mais ou menos 60% do volume total de deslocamento fixo submerso da embarcação. Em uma modalidade, mais ou menos 50% do volume total de deslocamento fixo submerso é provido pelo compartimento de passageiro I.

Em modalidades do objeto da invenção, o compartimento de passageiro 1 está localizado à frente do compartimento de motor de superfí- cie 20. Esta localização à frente ajuda a compensar a flutuação do compar- timento de motor de superfície durante um mergulho com a finalidade de manter a compensação de estabilidade da embarcação. O volume da água deslocada pelo compartimento de motor de superfície 20 durante um mergu- Iho é relativamente significativo ao volume total de deslocamento fixo do compartimento de passageiro 1. Em uma modalidade, o volume total da á- gua deslocada pelo compartimento de motor de superfície 20 durante um mergulho é mais ou menos 75% do volume total de deslocamento fixo do compartimento de passageiro 1. Pode ser usada qualquer forma apropriada de compartimento de

passageiro com a embarcação da presente invenção. Em uma modalidade, é usado um casco molhado. Em uma modalidade alternativa, é usado um casco seco a pressão ambiente. Em uma modalidade alternativa adicional, é usado um casco de pressão, de tal forma que o casco é construído para manter uma atmosfera de pressão dentro do casco enquanto a embarcação é submersa fundo debaixo da água. Diferentemente de submarinos de casco de pressão existentes, o casco de pressão da presente invenção não é o corpo principal da embarcação em muitas modalidades. Ao invés, o casco de pressão é um componente ou módulo que é preso a estrutura central 8, ou a outro conjunto, permitindo um grau maior de flexibilidade em mudar sua localização relativo a outros componentes da embarcação.

O compartimento de passageiro de casco de pressão da embar- cação pode ter quaisquer tamanhos e formas apropriadas, muitas das quais são conhecidas de pessoas de habilidade ordinária na técnica. Em uma mo- dalidade, o casco de pressão é esférico. Em uma modalidade alternativa, o casco de pressão é conformado como um cilindro com extremidades curva- das. Em muitas modalidades, o compartimento de passageiro de casco de pressão é conformado como um cilindro com extremidades hemis- féricas. Em certas modalidades, o diâmetro externo pode estar na conexão de cerca de 0,9 m (três pés) a cerca de 3,05 m (10 pés). Em uma modalida- de, o diâmetro externo do casco de pressão é de cerca de 1,2 m (quatro pés). Em certas modalidades, o comprimento do casco de pressão pode es- tar na conexão de cerca de 1,8 m (seis pés) a cerca de 7,3 m (24 pés). Em certas modalidades, o comprimento do compartimento de passageiro de casco de pressão está na conexão de cerca de 3,65 m (12 pés) a cerca de 5,5 m (18 pés). O casco de pressão da embarcação é escalável, e como modalidades maiores ou menores de embarcação são construídas, o casco de pressão pode ser maior ou menor.

O compartimento de passageiro de casco de pressão pode ser construído de aço, alumínio, titânio, fibra de carbono, acrílico, ou outro mate- rial forte conhecido ser capaz de resistir à força de compressão da água em profundidade, ou qualquer combinação destes materiais. Em certas modali- dades, o casco de pressão compreende janelas de visualização construídas de material transparente. Em muitas modalidades, janelas de visualização são construídas de acrílico. Em uma modalidade, uma extremidade hemisfé- rica do casco de pressão é de acrílico. Em uma modalidade adicional, am- bas as extremidades hemisféricas do casco de pressão são de acrílico. Em uma

modalidade alternativa, parte ou toda a seção cilíndrica do cas- co de pressão é de acrílico. Em outra modalidade, todo o casco de pressão é construído de acrílico.

Em algumas modalidades da invenção, o compartimento de passageiro de casco de pressão é dividido em subseções unidas juntas com colares. Em uma modalidade, uma série de cilindros acrílicos são unidos em conjunto com conexões de metal ou de fibra de carbono com gaxeta de anel em O nas juntas fornecendo uma vedação hermética a gás. As conexões usadas para conectar o compartimento de passageiro de casco de pressão ao conjunto de estrutura central são localizadas nos colares. Em algumas modalidades da invenção, o compartimento de passageiro de casco de pressão usa uma estrutura de esqueleto interna. Em uma modalidade, o casco de pressão compreende uma série de anéis de reforço verticais feitos de vigas em I conformadas circulares de metal ou fi- bra de carbono e vigas de apoio longitudinal. O casco de pressão é coberto com metal e seções de acrílico. Em muitas modalidades, o compartimento de passageiro de casco de pressão é fixado para uma profundidade de pelo menos 15,24 m (50 pés). Em certas modalidades, o compartimento de pas- sageiro de casco de pressão é fixado para uma profundidade de pelo menos 61 m (200 pés). Em uma modalidade adicional, o compartimento de passa- geiro de casco de pressão é fixado para uma profundidade de pelo menos 182,8 m (600 pés). Em uma modalidade adicional, o compartimento de pas- sageiro de casco de pressão é fixado para uma profundidade de pelo menos 365,8 m (1200 pés). Em ainda uma modalidade adicional, o compartimento de passageiro de casco de pressão é fixado para uma profundidade de pelo menos 457,2 m (1500 pés).

Em muitas modalidades, o compartimento de passageiro 1 compreende uma escotilha para passageiros entrar e sair do compartimento. A escotilha pode ter também um mecanismo de bloquear. Podem ser usados qualquer escotilha adequada e mecanismo de bloquear escotilha. Em uma modalidade, a escotilha é operada por meios hidráulicos.

Em modalidades da invenção, o compartimento de passageiro 1 compreende uma estrutura de metal no interior a qual é usada para montar os componentes internos do compartimento de passageiro 1. A estrutura inclui pontos de montagem e condutos para controle de piloto e instrumenta- ção, assentos de piloto e passageiro, e outros componentes interiores. Em uma modalidade, o assento de piloto e painel de controle estão localizados na frente do compartimento de passageiro 1.

Em uma modalidade, o compartimento de passageiro 1 compre- ende interior de estilo de automóvel de luxo. Em certas modalidades, o inte- rior do compartimento de passageiro 1 compreende também um dispositivo de serviço de saúde pública marinha para uso de banheiro. O compartimento de passageiro 1 pode incluir também tanques de oxigênio e material de composto purificador de dióxido de carbono.

O compartimento de passageiro 1 se conecta a outros sistemas da embarcação através de penetrações de casco. Em certas modalidades, as penetrações de casco são localizadas no terço inferior do compartimento de passageiro 1. São usados conectores padrões através do casco de sub- marino, comumente conhecidos na técnica, para conectores elétricos, hi- dráulicos, e de ar. O compartimento de passageiro 1 recebe potência elétrica do sistema elétrico da embarcação através dos conectores elétricos. O com- partimento de passageiro 1 se conecta à grade de oxigênio da embarcação. O compartimento de passageiro 1 se conecta também a uma grade de ar para introdução de ar pressurizado. Isto permite a pressurização do compar- timento e pode servir também como uma fonte alternativa do sistema de su- porte à vida. Em uma modalidade, o compartimento de passageiro 1 se co- necta a uma grade de ar primário de baixa pressão.

Em algumas modalidades da invenção, o compartimento de passageiro 1 é de clima controlado através de um sistema de ar condicio- nando no interior.

Em certas modalidades, o compartimento de passageiro 1 com- preende uma válvula de alívio dormente que pode abrir ao ambiente exterior. Em uma modalidade, a válvula de alívio dormente está localizada na parte inferior do compartimento de passageiro 1 próximo ao assento do piloto e abre para a zona livre de inundação nos trabalhos de corpo superior 37. A válvula de alívio dormente tipicamente estará aberta enquanto a embarcação está operando na superfície da água e tipicamente estará fechada durante um mergulho. A válvula pode ser aberta durante um mergulho para certas emergências ou durante certas circunstâncias normais certas se o compar- timento de passageiro 1 opera como um casco à pressão ambiente. Em uma modalidade, a válvula de exaustão está localizada abaixo da parte inferior do compartimento de passageiro 1 dentro da área do casco de superfície 42. A válvula de alívio dormente pode ser usada para aliviar qualquer vácuo parci- al criado dentro do compartimento de passageiro vedado, assegurando a abertura fácil de uma escotilha. A válvula de alívio dormente pode servir também como um dreno para a água de condensação que pode se acumular no compartimento de passageiro 1 desde um sistema de ar condicionando ou outra fonte. Ela permite adicionalmente a uma escotilha ser fechada sem estar sendo feita uma vedação completa enquanto a embarcação está ope- rando na superfície da água. Finalmente, a válvula de alívio dormente pode permitir também ao ar de uma grade de ar, tal como a grade de ar primário de baixa pressão, se presente, ou a grade de armazenamento de ar de alta pressão, a ser introduzido no compartimento de passageiro 1, durante um mergulho para certas operações à pressão ambiente.

A habilidade do compartimento de passageiro para pressurizar desde uma grade de ar primário de baixa pressão ou grade de armazena- mento de ar de alta pressão em certas modalidades, combinada com a vál- vula de alívio dormente, permite vários modos diferentes de suporte à vida e operações à pressão ambiente da embarcação. Pode ser usado um sistema de respirar semifechado ou aberto, quando a embarcação está submersa, em pressão ambiente ou uma atmosfera. No evento de uma penetração a- través do casco ou outra falhar o que permite o ingresso da água, a pressu- rização ambiente pode diminuir a velocidade do vazamento e prevenir água de subir acima da altura da penetração dentro do compartimento de passa- geiro 1. Adicionalmente, a embarcação pode ser usada para descomprimir mergulhadores sofrendo de doença de descompressão. Isto é realizado co- locando o mergulhador no compartimento de passageiro de casco de pres- são e tomando a embarcação para uma profundidade apropriada na água, onde o compartimento de passageiro é então pressurizado a pressão ambi- ente. A embarcação então sobe à superfície ao longo do período de tempo apropriado para descompressão apropriada.

Em uma modalidade, o compartimento de passageiro 1é proje- tado para uso semelhante a um sino de mergulhar. O compartimento de passageiro compreende uma escotilha na parte inferior do compartimento.

Em muitas modalidades da invenção, as válvulas de exaustão de lastro 26 estão localizadas dentro do compartimento de passageiro de casco de pressão. Isto permite às válvulas de exaustão de lastro 26 a serem manualmente fechadas na eventualidade de que aconteça falha hidráulica enquanto o lastro está sendo drenado.

Em muitas modalidades, todos os circuitos elétricos de alta am- peragem e outros componentes de sistema que poderiam ser prejudiciais a segurança dos passageiros são localizados fora do compartimento de pas- sageiro 1 ou podem ser isolados para estarem do lado de fora do comparti- mento de passageiro 1.

Em uma modalidade, o compartimento de passageiro 1 inclui bombas de porão que podem ser utilizadas para bombear para fora qualquer água no compartimento enquanto na superfície. A água é bombeada para fora abrindo uma válvula que está normalmente fechada para proteger o cir- cuito de porão e compartimento de passageiro 1 de pressão ou ingresso de água durante um mergulho. Em uma modalidade da presente invenção, armadura pode ser

adicionada ao exterior do compartimento de passageiro para fornecer prote- ção aumentada contra balas ou outras armas. O compartimento de passa- geiro de casco de pressão já é resistente a pequenas armas de fogo na mai- oria das modalidades devido a sua construção e formas pesadas. Muitas das modalidades do compartimento de passageiro 1

descritas aqui fornecem vantagens de segurança sobre barcos e submarinos existentes. O compartimento de passageiro de casco de pressão bem cons- truído fornece maior proteção aos passageiros da ação de ondas enquanto a embarcação estiver na superfície. O compartimento de passageiro 1 pode ser completamente vedado e pode fazer uso dos sistemas de suporte à vida existentes enquanto na superfície, tornando mais seguro em tempo ruim. Estes sistemas de suporte à vida fornecem também segurança adicional na eventualidade que a embarcação afunde. Se entrar água ao compartimento de passageiro 1 durante um mergulho devido à falha parcial de uma pene- tração através do casco, uma bolha de ar suficiente poderá existir no com- partimento de passageiro 1 para sobrevivência dos passageiros até voltar à superfície porque as penetrações podem estar localizadas no terço inferior do compartimento de passageiro 1. Adicionalmente, o compartimento de passageiro 1 tipicamente não tem nenhum contato com a água enquanto a embarcação estiver na superfície o que ajuda a prevenir inundar devido à ação de onda enquanto a escotilha está aberta.

Casco de Superfície

Embarcações pequenas típicas, capazes de operação debaixo d'água têm habilidades de navegação muito escassas ou inexistentes na superfície da água. Elas normalmente contam com navios mãe ou barcaças para levá-las para um local de mergulho. Tais embarcações que fazem uso de um casco de pressão, tipicamente têm um projeto muito profundo quando na superfície. Normalmente, somente uma escotilha e um convés de topo se salientam acima da água. A navegação de superfície é essencialmente não existente tanto devido ao projeto profundo quanto à falta de suficiente potên- cia. O projeto profundo enquanto na superfície reduz a visibilidade acima da água e cria uma quantidade enorme de arrasto, que causa à embarcação a perder velocidade e exige grandes quantidades de energia para movê-la à frente. A embarcação da presente invenção é a primeira embarcação de ta- manho relativamente pequeno a ser completamente capaz de operação de- baixo d'água e navegação de superfície robusta. A invenção objeto inclui um casco de superfície 42 que está em

contato com a água enquanto a embarcação está operando na superfície. O casco de superfície 42 provê uma quantidade significativa de deslocamen- to enquanto na superfície, resultando em um projeto raso para a embarca- ção como um típico barco de superfície existente. Em muitas modalidades, o casco de superfície 42 é montado na metade inferior de uma estrutura cen- tral 8. Em modalidades adicionais, o casco de superfície se conecta direta- mente ao compartimento de passageiro 1 ou aos trabalhos de corpo superior 37 ou a ambos.

Em modalidades da invenção, o casco de superfície 42 compre- ende o conjunto de lastro principal interno 2 e pode alojar também compo- nentes de embarcação tais como tanques de ar (13,14, 33) ou células de combustível 17. Em certas modalidades, o casco de superfície 42 aloja car- ga comercial adicional ou carregamento. O casco de superfície 42 circunda o conjunto de compartimento de motor de superfície 20 em muitas modalida- des.

Em certas modalidades, o casco de superfície 42 possui uma série de portas de casco 18 que podem ser abertas, permitindo o desloca- mento criado pelo casco a ser diminuído se o piloto assim deseja.

O uso de um casco de superfície 42 ajuda a criar quantidades significativas de deslocamento de água enquanto a embarcação está na su- perfície da água. Isto prove elevação e permite à embarcação ter um projeto muito semelhante a um típico barco de superfície. Adicionalmente, o casco de superfície 42 é a primeira linha de defesa contra o afundamento da em- barcação, tendo algumas características semelhantes àquelas de uma em- barcação de superfície de duplo casco.

Em muitas modalidades, o casco de superfície 42 protege com- ponentes dentro da embarcação da maioria razoável de ameaças de forma- ção de água quando a embarcação estiver na superfície da água. Carga comercial ou carregamento adicionais podem ser alojados no casco de su- perfície 42 em certas modalidades. Qualquer projeto de casco de barco de superfície existente pode ser usado como o casco de superfície 42 da pre- sente invenção. As diferentes formas de casco podem permitir mudanças na flutuação de superfície global, capacidade de levantamento debaixo d'água, velocidades de superfície, desempenho de qualidades náuticas, estabilida- de, e eficiência de combustível. Qualquer material ou materiais apropriados podem ser usados para construir o casco de superfície, incluindo alumínio, fibra de vidro, e material compósito.

Embarcações típicas capazes de operação debaixo d'água nor- malmente usam uma casco de deslocamento. Adicionalmente, muitas em- barcações de superfície usam uma forma de casco de deslocamento. Um casco de deslocamento desloca água enquanto a embarcação se move. Os cascos de deslocamento requerem uma relação de potência para peso rela- tivamente baixa e resulta em alta economia de combustível.

Em certas modalidades, um casco de deslocamento é usado como o casco de superfície 42. Qualquer casco de deslocamento existente pode ser usado. Em certas modalidades da invenção, é usado um casco de deslocamento com uma curva afiada, um lado inferior e popa substancial- mente curvados, e um projeto bastante raso. Exemplos de cascos de deslo- camento que podem ser usados inclui os mono cascos padrão do estilo de navio, um casco na forma de catamarã, e um casco na forma de "trimaran". Em uma modalidade, é usado um casco de deslocamento de Casco Duplo de Área de Plano de Água Pequena (SWATH).

Modalidades usando um casco de deslocamento como o casco de superfície 42 pode ter motores de superfície pequenas 31 e um compar- timento de motor de superfície pequeno 20 devido a um menor requisito de HP.

Embarcações de casco de deslocamento são limitadas em sua velocidade à frente pelo arrasto e o comprimento da embarcação. Um navio de um dado comprimento não pode ir mais rápido do que sua velocidade de casco devido à ação de onda que ele cria enquanto ele se move para a fren- te, e a ação de onda é determinada pelo comprimento da embarcação. Uma embarcação de casco de deslocamento tentando exceder sua velocidade de casco empurrará para cima sobre uma onda de curva. No sentido de alcançar uma velocidade mais alta do que a velo-

cidade de casco, outras forças devem ser usadas. A elevação hidrodinâmi- ca, resultante do movimento de uma embarcação pode ser usado para ultra- passar a velocidade de casco. A elevação hidrodinâmica vem da tendência de uma embarcação de elevar-se na frente quando a água coleta contra a frente da curva enquanto ela se move à frente. Com a suficiente força axial das máquinas e um projeto de casco apropriado, uma embarcação pode al- cançar uma quantidade de elevação hidrodinâmica bastante significativa pa- ra montar para montar sobre topo de sua própria onda curva e planar. Planar é semelhante a saltar sobre a superfície semelhante a uma pedra, ao invés de empurrar através da superfície, como com um casco de deslocamento. Planar permite aumentos significativos na velocidade de uma embarcação, devido a que a embarcação não está mais limitada a sua velocidade de cas- co. O arrasto é também minimizado já que mais da embarcação é erguida fora da água comparado com um casco de deslocamento.

Cascos de planar permitirem embarcações a alcançar velocida- des muito maiores embora diminuindo a capacidade de carga comercial e eficiência de combustível.

Em muitas modalidades, um casco de planar é usado como o casco de superfície 42. Qualquer existindo planejando casco projetar talvez usado. Pode ser usado qualquer projeto de casco de planar existente. Em certas modalidades da invenção, é usado um casco de planar com um lado inferior substancialmente plano, uma proa curvada, e um escudo de painel de popa plano. Este casco de planar requer uma relação potência para peso mais alta para alcançar planar através da elevação hidrodinâmica. Em mui- tas modalidades, a embarcação é capaz de alcançar operação de superfície em altas velocidades, bem acima de 32,18 km (20 milhas) por hora. Em cer- tas modalidades, a embarcação é capaz de alcançar velocidades durante a operação de superfície de pelo menos 48,28 km (30 milhas) por hora. Em outras modalidades, a embarcação é capaz de alcançar velocidades durante a operação de superfície de pelo menos 64,37 km (40 milhas) por hora. Em modalidade adicional, a embarcação é capaz de alcançar velocidades duran- te a operação de superfície de pelo menos 95,56 km (60 milhas) por hora.

Embarcações típicas capazes de operação debaixo d'água são a forma errada, muito pesada, muito grande, se assentam muito baixo na água quando na superfície e/ou têm muito pouca potência para alcançar qualquer quantidade significativa de elevação hidrodinâmica enquanto na superfície da água. A presente invenção é a primeira embarcação incorporando um casco de pressão para operação debaixo d'água que é também capaz de usar casco de planar. Sistema de Lastro

A embarcação do objeto da invenção tem um sistema de lastro que a permite operar tanto quando submersa quanto quando na superfície da água. O sistema de lastro compreende o sistema de lastro principal, o sistema de lastro de compensação, e zonas de lastro semicontroláveis que podem ser parcialmente controladas quando a embarcação estiver na super- fície da água.

Sistema de Lastro Principal

O sistema de lastro principal é tipicamente um sistema em está- gios de compartimentos de lastro completamente controláveis, ou tanques de lastro, isto é usado em condições normais para permitir à embarcação subir para a superfície e subir acima da linha de água, para submergir, e pa- ra atingir flutuação próxima à neutra debaixo da superfície. O sistema de lastro principal inclui pelo menos um, mas preferencialmente uma pluralidade de portas de casco 18 no lado inferior da embarcação. As portas de casco 18 são portas que podem abrir para permitir a água a entrar ou sair do sis- tema, e que podem fechar, vedada a água para vedar o sistema contra a entrada da água. A água flui através das portas de casco 18 pelo efeito da gravidade ou pressão de ar. A embarcação pode opcionalmente incluir uma bomba 19 ou sistema de bomba para acelerar o fluxo da água através das portas de casco 18. Tais sistemas de bombas e bomba são bem-conhecidos para pessoas que têm habilidade ordinária na técnica.

Em muitas modalidades da invenção, cada porta de casco 18 se conecta através de uma bomba ao lastro principal interno 2. O lastro princi- pai interno 2 está freqüentemente localizado completamente dentro do casco de superfície 42 da embarcação e inclui um ou mais compartimentos de las- tro. Em uma modalidade, o lastro principal interno 2 inclui quatro comparti- mentos de lastro: dois à frente, e dois na popa, que enchem simultaneamen- te sob condições normais. Os compartimentos de lastro são separados den- tro da área de lastro principal interna por paredes laterais e vedados com revestimentos de lastro 28. Os revestimentos de lastro 28 fornecem uma vedação hermética a gás e podem ser feito de um material de plástico durá- vel. Cada compartimento de lastro principal interno é conectado por uma conexão hermeticamente vedada a gás à grade de ar de emergência, atra- vés da qual ar pode ser introduzido no compartimento. Em uma modalidade, cada compartimento de lastro principal interno é fechado hermeticamente somente no topo e lados e está aberto na parte inferior para uma zona de lastro semicontrolável livre de inundação na parte inferior do interior do cas- co de superfície 42, que enche através das portas de casco comuns 18. Em uma modalidade alternativa, cada compartimento de lastro principal interno é completamente vedado no fundo e enchido através da sua própria porta de casco 18 ou pluralidade de portas de casco 18. Uma bomba 19 pode opcio- nalmente ser usada para acelerar o enchimento dos compartimentos de las- tro com água.

Em uma modalidade da invenção, os compartimentos de lastro principal interno fornecem espaço para a localização de componentes de sistema modular, os quais podem ser adicionados ou removidos dependen- do da configuração desejada da embarcação. Os compartimentos podem ser penetrados por conectores vedados hermeticamente a gás para permitir co- nexão dos componentes às grades de armazenamento de ar de alta pres- são, ar primário de baixa pressão, ar de emergência, compensação de ar à pressão ambiente, elétrica, hidráulica, e/ou de combustível. Em uma modali- dade, os tanques de armazenamento de ar (13,14, 33) estão localizados dentro dos compartimentos de lastro principal interno. Adicionalmente com- ponentes modulares em modalidades adicionais podem incluir tanques de banco de bateria, células de combustível 17, ou qualquer outro componente que poderia ser compensado à pressão ou incluso em um tanque de sub- mersão, ou que é inerentemente vedado hermeticamente a água e resistente a pressão.

Em muitas modalidades da invenção, cada compartimento de lastro principal interno conecta a um compartimento de lastro principal exter- no correspondente 7 através de uma conexão sinfonada 44. Cada conexão sinfonada 44 compreende um tubo conetivo que sai do compartimento de lastro principal interno no topo, curvando para cima através da válvula de lastro principal 27, e descendente na parte inferior do compartimento de las- tro principal externo 7. A conexão sinfonada 44 força o lastro a operar em série, já que um compartimento de lastro principal interno deve encher com- pletamente antes que a água transborde nele dentro de um compartimento de lastro principal externo 7. Em certas modalidades da invenção, o lastro principal externo compreende dois tanques laterais externos 15, localizados a bombordo e estibordo, cada um dos quais é dividido adicionalmente em um comparti- mento à frente e à popa. Os compartimentos de lastro principal externo 7 são completamente vedados em todos os lados. Os compartimentos de las- tro principais externos 7 são preferencialmente inerentemente vedados her- meticamente a água e a gás, mas eles podem ser revestidos com revesti- mentos de lastro de plástico 28 para uma vedação hermética a gás. Em cer- tas modalidades, os tanques laterais 15 podem ser fixados na embarcação com somente parafusos, facilitando assim a intercambiabilidade. O tamanho, material, tamanho de compartimento, e localização exata dos tanques late- rais 15 pode variar dependendo da configuração da embarcação.

Cada compartimento de lastro principal externo 7 se conecta a uma válvula de exaustão 26 que sai do tanque através de uma porta de e- xaustão 21 que permite aos tanques a ventilar para fora enquanto o sistema enche com água. Em certas modalidades, um ventilador de exaustão pode ser incluído dentro da porta de exaustão 21 para acelerar a drenagem de ar do sistema. Cada compartimento de lastro principal externo 7 adicionalmente se conecta através de uma conexão vedada hermeticamente a gás às gra- des de ar através das quais ar de compensação de pressão pode ser intro- duzido dentro do compartimento ou exaurido, ou através do qual ar pressuri- zado pode ser adicionado para drenar os tanques. Uma bomba ou pluralida- de de bombas de porão podem opcionalmente ser incluída na parte inferior dos compartimentos de lastro principal externo 7 para remover água adicio- nal como necessitado.

Em uma modalidade alternativa da invenção, os tanques laterais podem ser construídos como embarcações de pressão, resistentes à pressão e não requerendo compensação à pressão.

Em uma modalidade alternativa adicional da invenção, não exis- te nenhuma conexão entre os compartimentos de lastro principal interno e principal externo 7. Ao invés, cada compartimento de lastro enche separa- damente através de sua própria porta de casco 18 e drenagem através de suas próprias válvulas de exaustão 26.

Em uma modalidade alternativa adicional, não existe nenhum compartimento de lastro externo 7. É usado somente lastro interno, que po- de ser projetado para inundar em série ou simultaneamente. Em modaiida- des alternativas adicionais, caixas bolsas de ar ("airbags") estruturais veda- das hermeticamente a água ou vedadas hermeticamente a gás podem ser usadas nos compartimentos de lastro interno ou externo.

Quando modalidades da embarcação da presente invenção es- tão operando na superfície da água, o sistema de lastro principal é comple- tamente ou substancialmente drenado da água e é vedado contra a intrusão de água. As portas de casco 18 permanecem geralmente fechadas, e todas as válvulas de sistema de lastro permanecem fechadas. Nenhum ar ou água entra ou sai do sistema. O sistema de lastro principal, porém, pode ser usa- do para fazer ajustes a compensação do barco através da adição de peque- nas quantidades de água através das portas de casco 18, como necessita- do.

Em modalidades da invenção, antes da submersão da embar- cação desde cima da superfície para abaixo da superfície, um deve ser exe- cutada uma verificação de pré- mergulho. Durante a verificação de pré- mer- gulho as portas de casco 18 são abertas, mas as válvulas de exaustão 26 e as válvulas de lastro principal 27 permanecem fechadas. A água flui dentro dos compartimentos de lastro principal através da força da gravidade, mas não pode encher o compartimento porque o ar comprime dentro até que a força exercida pela pressão de ar causa a água a parar de entrar no compar- timento.

Em uma modalidade da presente invenção, durante o processo de submersão normal em que as transições da embarcação de operação de superfície para operação submarina, o sistema de lastro principal inunda em série. A água é permitida entrar no sistema de lastro já que as portas de casco 18 permanecem aberta, e ambas as válvulas de lastro principal 27 e válvulas de exaustão 26 são abertas, permitindo ao ar a drenar do sistema. Em modalidades alternativas, a embarcação pode compreender bombas e/ou ventiladores de exaustão para acelerar o processo por indução de bomba de água ou ventiladores de exaustão para drenagem de ar. A água flui para dentro através das portas de casco 18 (e, se presente, através de um sistema de bomba), e dentro dos compartimentos de lastro interno. En- quanto os compartimentos de lastro principal interno enchem, o ar escapa através das conexões sinfonadas 44, através das válvulas de lastro principal abertas 27, para dentro dos compartimentos de lastro principal externo 7, e para fora através das válvulas de exaustão abertas 26 e portas de exaustão 21. Uma vez que os compartimentos de lastro principal interno estão com- pletamente cheios com a água e drenados de ar, a água flui através do arco de cada conexão sinfonado 44, através da válvula de lastro principal 27, e na parte inferior dos compartimentos de lastro principal externo 7. Os comparti- mentos de lastro principal externo 7 continuam a encher até que a embarca- ção submerge e alcança flutuação próxima a neutra. No ponto em que a flu- tuação próxima à neutra é atingida, as válvulas de lastro principal 27 e as válvulas de exaustão 26 são fechadas, prendendo um volume fixo de ar nos compartimentos de lastro principal externo 7. Alternativamente, em modali- dades em que os compartimentos de lastro interno e externo não são conec- tados, o lastro inunda em estágios pela abertura temporizada das portas de casco 18 e válvulas. As portas de casco dos compartimentos de lastro prin- cipal interno 18 e válvulas de exaustão 26 são abertas primeiro e os compar- timentos estão completamente cheios. Os compartimentos externos são en- tão abertos enchidos até que flutuação próxima à neutra seja alcançada, então fechados.

Em certas modalidades, enquanto a embarcação está submersa

debaixo d'água, as portas de casco 18 permanecem abertas à água. Nem o sistema de bomba nem os ventiladores de exaustão estão ativos, se partes da modalidade. Os compartimentos de lastro principal interno permanecem completamente cheios. As válvulas de lastro principal 27 permanecem fe- chadas; e a relação de água para volume de água nos compartimentos de lastro principal externo 7 permanece constante a menos que deliberadamen- te variado pelo piloto operando a embarcação. Enquanto a embarcação mergulha e a pressão ambiente externa sobe, é adicionado ar a conexão de grade de ar para os compartimentos de lastro principal externo 7 como ne- cessário para compensar a pressão deles. A compensação à pressão ambi- ente mantém a integridade estrutural destes compartimentos em profundida- de. Embora ar seja adicionado enquanto a profundidade aumenta, não existe nenhuma mudança no volume de ar presente no compartimento devido a compressão devido à compressão. Nenhuma compensação à pressão é re- querida no lastro principal interno 2, já que ele permanece completamente cheio com água.

Em modalidades da invenção, durante o processo normal de subir à superfície, água é drenada do sistema e ar é adicionado ao sistema no processo reverso ao processo de submersão. As portas de casco 18 permanecem abertas para permitir a água a sair do sistema. A válvula de lastro principal 27 no arco de conexão sinfonado 44 é aberta. O ar é injetado nos compartimentos de lastro principal externo 7 através do conector de sis- tema de grade de ar, empurrando a água para fora através da conexão sin- fonado 44 e no lastro principal interno 2. A água que inunda no lastro princi- pal interno 2 dos compartimentos de lastro principal externo 7 por sua vez empurra a água de lastro principal interno para fora através das portas de casco 18. Depois que o lastro principal externo está completamente drenado da água de lastro, e cheio com ar, o ar drenagem a conexão sinfonado 44 de água e a água de lastro principal interno começa a drenar através das portas de casco 18. Em certas modalidades são usadas bombas para ajudar a ex- pelir água do sistema. Uma vez que o lastro principal interno 2 está substan- cialmente drenado de água e cheio com ar, as portas de casco 18 fecham. Qualquer água restante é bombeada para fora. Uma vez que o sistema de lastro principal está completamente drenado da água, a válvula de lastro principal 27 e a válvula de exaustão 26 são fechadas e o sistema é nova- mente tampado para o ambiente. Sistema de Lastro de Compensação

O sistema de lastro principal pode ser suplementado por um sis- tema de lastro de compensação, que inclui uma série de compartimentos de lastro menores usados para ajustar a atitude ou compensação da embarca- ção. Em muitas modalidades da presente invenção, dois compartimentos de lastro de compensação à frente 3 são localizados à frente dos compartimen- tos de lastro principal externo 7, dentro de cada tanque lateral 15. Dois com- partimentos adicionais de sistema de lastro de compensação são localizados à popa na parte da embarcação dos trabalhos de corpo superior 37, um a bombordo e um a estibordo. Em uma modalidade, pelo menos dois compar- timentos de lastro de compensação 3 são localizados dentro de cada tanque lateral 15. Em muitas modalidades, o lastro os compartimentos de lastro de compensação incluem tanques de estabilidade 4. O tamanho e material dos tanques de estabilidade 4 pode variar dependendo da configuração da em- barcação. Tanques de estabilidade maiores 48 podem ser usados adicionar estabilidade durante o processo de submersão na eventualidade de que car- gas mais pesadas sejam contemplados para serem carregadas na parte su- perior da embarcação. Os tanques de estabilidade maior 48 podem ser tam- bém usados com carga comercial aumentada.

Em muitas modalidades, os tanques de estabilidade 4 ajudam a estabilizar a embarcação enquanto ela faz transições da superfície da água para um estado submerso. Enquanto a embarcação afunda, e seu centro de gravidade e centro de flutuação se tornam iguais, os tanques de estabilidade 4 permanecem apenas acima da linha da água. Na eventualidade de que a embarcação começa a balançar, o tanque de estabilidade 4 sobre o lado baixo do barco introduzirá a água e fornecerá deslocamento adicional, deste modo estabilizando a embarcação e inibindo o balanço. Em modalidades da invenção, os compartimentos de sistema de

lastro de compensação 3 são construídos para serem vedados à água e ve- dados a gás. Em modalidades alternativas, os compartimentos de sistema de lastro de compensação 3 podem ser revestidos com revestimentos de lastro de plástico duráveis 28 para fornecer uma vedação hermética a gás. Em uma modalidade da presente invenção, cada tanque de las-

tro de compensação se conecta a uma bomba (ou pluralidade de bombas) e sistema de válvula que extrai água de uma zona de lastro semi controlável 9. Água pode ser adicionada a cada compartimento ou removida como deseja- do pela operação do sistema de bomba. Cada compartimento de lastro de compensação 3 é adicionalmente conectado através de uma conexão veda- da hermeticamente a gás às grades de ar, através das quais ar pode ser introduzido no compartimento ou exaurido como necessário para compensar em pressão o tanque ou para forçar água para fora dos compartimentos.

Em modalidades da invenção, durante a submersão da embar- cação, o sistema de lastro de compensação pode ser usado para alcançar compensação absoluta e flutuação neutra depois que o sistema de lastro principal é usado para alcançar flutuação próxima à neutra. Enquanto a em- barcação está completamente submersa, os compartimentos de sistema de lastro de compensação 3 são variados em sua relação de água para volume de água como necessitado através da adição ou remoção de água das bom- bas, e a adição ou remoção de ar da grade de ar. Este processo é controla- do pelo piloto da embarcação para ajustar a compensação e flutuação neu- tra da embarcação como desejado. Cada compartimento de sistema de las- tro de compensação 3 opera independentemente dos outros para permitir ajuste pleno de compensação. Enquanto a embarcação mergulha e a pres- são ambiente externa sobe, ar é adicionado aos componentes de lastro de compensação 3, como necessário para compensá-los em pressão através da conexão de grade de ar.

Em uma modalidade alternativa da embarcação, os tanques de lastro de compensação podem ser construídos como vasos de pressão que não necessitam de compensação de pressão. Zonas de Lastro Semicontrolável

Em certas modalidades da invenção, a embarcação compreen- de pelo menos uma zona de lastro adicional semicontrolável 9 que perma- nece substancialmente seca enquanto a embarcação está operando na su- perfície, mas inunda completamente com água quando a embarcação está submersa debaixo da água. Devido a que estas zonas permanecem abertas ao ambiente, elas mantêm pressão ambiente em profundidade. Em muitas modalidades, as zonas de lastro semicontrolável têm pelo menos 60% de seu volume total livre da água enquanto a embarcação está operando na superfície. Preferencialmente, pelo menos 65% de seu volume total está livre da água durante a operação de superfície. Mais preferencialmente, pelo me- nos 70% de seu volume total está livre da água durante a operação de su- perfície. Até mais preferencialmente, pelo menos 75% de seu volume total está livre da água durante a operação de superfície.

Em uma modalidade, uma zona de lastro semicontrolável 9 cir- cunda o compartimento de motor de superfície 20. Em uma modalidade, esta zona enche e drena através de uma conexão para as portas de casco 18 que estão por baixo dos compartimentos de lastro principal interno. Em uma modalidade alternativa, esta zona enche ou drenagem através de sua pró- pria porta de casco ou pluralidade de portas 18. As zonas de lastro semicon- troláveis podem opcionalmente incluir uma bomba ou pluralidade de bombas 19 para ajudar a encher e drenar. Em uma modalidade, quando a embarca- ção está na superfície depois de ser submersa, a zona de lastro semicontro- lável 9 circundante o compartimento da motor de superfície 20 drenagem água através de uma válvula de aleta de uma só via. Em modalidades inclu- indo uma bomba 19, a bomba 19 é usada para ajudar acelerar a indução ou a drenagem da água. Em uma modalidade, uma zona de lastro semicontrolável 9, tal

como uma zona de borda livre de lastro semicontrolável, está localizada na parte da embarcação dos trabalhos de corpo superior 37. Em muitas modali- dades da invenção, uma zona de borda livre está substancialmente incluída em todos os lado exceto a parte inferior (que é aberta à área de lastro semi- controlável circundando o compartimento do motor de superfície), prevenin- do qualquer quantidade significativa de água de entrar na zona durante a operação de superfície. Um dreno de uma só via saindo do lado inferior da zona de borda livre permite a água a sair durante o processo de subir à su- perfície ou durante uma tempestade, mas só permite quantidades pequenas de água para entrar quando a embarcação opera na superfície. O dreno de uma via reside acima da linha de água durante a operação de superfície típi- ca. Quando a embarcação está submersa debaixo da água, as zona de bor- da livre inundam completamente através de uma conexão para a zona de lastro semicontrolável inferior 9 circundante o compartimento de motor de superfície 20, e o ar drena através de válvulas de aleta de uma via 41' no topo. Quando a embarcação está sobre a superfície da água, a zona de bor- da livre fornece deslocamento de borda livre. Quando a embarcação está subindo à superfície depois de estar submersa, enquanto a embarcação so- be, a zona de borda livre sobe acima da linha da água e água escapa atra- vés dos drenos e através das portas de casco através da conexão à zona de lastro semicontrolável inferior. Em modalidades alternativas, a zona de borda livre pode utilizar

convés com furos pequenos no topo para permitir o ar escapar durante um mergulho, em vez das válvulas de aleta de uma só via. Características Adicionais de Sistema de Lastro

A quantidade de lastro usada na embarcação variará depen- dendo da modalidade e dependendo de vários fatores, incluindo a quantida- de total de peso que será incluída na embarcação. Em muitas modalidades o volume combinado de todos os compartimentos de lastro completamente controlável da embarcação é de aproximadamente 125% a aproximadamen- te 315% do volume do deslocamento fixo total do compartimento de passa- geiro da embarcação. Em uma modalidade da invenção, o volume combina- do de de todos os compartimentos de lastro completamente controlável da embarcação é de aproximadamente 200% do volume do deslocamento fixo total do compartimento de passageiro 1. Adicionalmente, em muitas modali- dades, o volume combinado de todos os compartimentos de lastro comple- tamente controlável da embarcação deveria ser de aproximadamente 75% a aproximadamente 125% do volume total de deslocamento de superfície da embarcação. Em uma modalidade, o volume combinado de todos os com- partimentos de lastro completamente controlável é aproximadamente 100% do volume total do deslocamento de superfície. O sistema de lastro da embarcação do objeto da invenção so-

mente necessita de pressão de ar e gravidade para substancialmente encher ou drenar o sistema de água. Se uma modalidade inclui bombas e/ou venti- Iadores de exaustão, o sistema de lastro ainda operará se as bombas e/ou ventiladores de exaustão falham. Quando a embarcação está sobre a super- fície da água, a bolsa de ar presa no sistema de lastro principal provê grau de proteção para a embarcação. Na eventualidade de que as portas de cas- co 18 paralisam abertas ou ainda que o casco de superfície 42 rompe, a embarcação não afundará, enquanto o ar permanece preso dentro dos com- partimentos de lastro. Água

somente pode entrar através das portas de casco 18 ou uma ruptura de casco de superfície 42 em uma quantidade suficiente para com- primir o ar dentro do compartimento. Uma vez que a pressão de ar no com- partimento iguala a força da água que empurrando para dentro, a embarca- ção estabilizará e permanecerá na superfície.

O sistema de lastro permite também à embarcação a endireitar a si mesmo se ela se tornar invertida na superfície. O piloto da embarcação pode iniciar o processo de submersão ainda que a embarcação esteja de cabeça para baixo na superfície. O sistema inundará ao contrário, com as portas de exaustão permitindo água nos compartimentos de lastro principal externo 7, os quais por sua vez inundam os compartimentos de lastro princi- pal interno, com ar escapando das portas de casco 18. Uma vez que a em- barcação submerge, o centro de gravidade da embarcação estará acima de seu centro de flutuação, causando a ele inverter a si próprio e a retornar a sua orientação normal debaixo d'água.

O piloto pode então iniciar o processo de subir à superfície e re- tornar à superfície na orientação apropriada. A compartimentalização do sis- tema de lastro permite à embarcação a retornar a superfície até mesmo no caso de uma brecha. Cada compartimento pode ser enchido com ar inde- pendentemente, e somente uma fração da reserva de flutuação total é ne- cessária para subir à superfície. Em muitas modalidades, até mesmo na e- ventualidade de que o compartimento de passageiro 1 foi rompido e enchido com água, a flutuação de reserva no sistema de lastro principal é suficiente para devolver o barco para a superfície se existe ar suficiente para estabele- cer flutuação positiva em profundidade. Embora os compartimentos de lastro principal interno tipicamen- te estejam completamente cheios com água quando a embarcação está submersa, pode ser injetado dentro deles ar desde a grade de ar de emer- gência para formar uma fonte de reserva de flutuação sem a ajuda do siste- ma elétrico ou hidráulico ou uma grade de ar, como a grade de ar primário de baixa pressão ou a grade de armazenamento de ar de alta pressão. Em muitas modalidades, as conexões sinfonada 44 previnem o ar de escapar do lastro principal interno 2, até mesmo no caso de falha de válvula ou uma brecha de conexão do compartimento de lastro principal externo 7. O projeto da conexão sinfonada 44 é passivo e não conta com válvulas, e a grade de ar de emergência é redundante para a grade de ar primário de baixa pres- são, se presente. Em modalidades sem uma grade de ar de baixa pressão, a grade de ar de emergência é redundante para a grade de armazenamento de ar de alta pressão. Deste modo, uma falha total das grades elétrica hi- dráulica, e ar primário de baixa pressão (ou armazenamento de ar de alta pressão) não terá nenhum efeito na habilidade do piloto de ativar a flutuação de reserva para trazer a embarcação para a superfície. Em certas modalida- des, uma força de levantamento de reserva flutuante maior do que 12,000 libras, aproximadamente metade da flutuação variável total destas modali- dades da embarcação, pode ser ativada através do enchimento dos compar- timentos de lastro principal interno com ar. Esta flutuação é mais do que su- ficiente para trazer a embarcação para a superfície da água.

Em uma modalidade da invenção, a embarcação compreende um peso de queda de emergência. No caso de perda da habilidade de en- cher quaisquer dos compartimentos de lastro principal com ar enquanto a embarcação está submersa, o peso de queda de emergência pode ser solto para trazer a embarcação para a superfície baseado no deslocamento fixo. Deste modo, para modalidades incluindo um peso de queda, o peso de que- da de emergência deve pesar suficientemente de forma que quando ele for solto, a embarcação pesa menos do que o peso da quantidade total da água deslocada pelo volume do deslocamento fixo. O peso de queda de emer- gência deve pesar também suficientemente de forma tal que quando ele es- tiver preso, o peso total da embarcação é maior do que o peso da quantida- de total da água deslocada pelo volume do deslocamento fixo.

A embarcação, do objeto da invenção, fornece deslocamento significativamente mais variável do que embarcações de superfície típicas ou embarcações típicas capazes de operação debaixo d'água. Esta quantidade extraordinária de deslocamento variável é crucial em permitir a embarcação ter as capacidades de mergulhar e operar debaixo d'água de um submarino típico e as capacidades de navegação marinha robustas de um típico barco de superfície. Adicionalmente, esta grande proporção de deslocamento vari- ável permite um alto grau de configurabilidade já que adicionar ou remover componentes não terá um efeito significativo na habilidade da embarcação de operar na superfície, mergulhar debaixo da água, operar debaixo da água, ou retornar à superfície.

Quando a embarcação da presente invenção está na superfície da água, uma quantidade grande de seu volume reside acima da linha da água no sentido de permitir a ela alcançar habilidades robustas de navega- ção marinha semelhantes a um barco de superfície típico. Isto leva a pro- blemas potenciais em tentar submergir que são resolvidos pelo sistema de lastro singular. Quando em sua altura máxima acima da água, o centro de gravidade da embarcação, que é seu centro geométrico de massa, está aci- ma de seu centro de flutuação, que é o centro geométrico da força flutuante agindo na embarcação. Enquanto a embarcação submerge debaixo da á- gua, seu centro de flutuação sobe e cruza seu centro de gravidade. Quando o centro de flutuação e centro de gravidade são iguais, qualquer embarca- ção estaria em um ponto de instabilidade e em perigo de balançar lateral- mente já que as forças de gravidade e flutuação cancelam-se uma à outra. No sentido de evitar o balanço lateral e ter a habilidade de endireitar a si mesma se acontece o balanço, as modalidades da presente invenção tem uma distribuição cuidadosamente equilibrada de peso, fazem uso de tan- ques de estabilidade 4 montados nas laterais dos trabalhos de corpo superi- or 37, e incorporam deslocamento de borda livre que permanece acima da linha da água enquanto o centro de gravidade cruza o centro de flutuação durante o processo de submersão.

Os tanques de estabilidade 4 ajudam a estabilizar a embarcação enquanto submersa debaixo da água como parte do sistema de lastro de compensação. Enquanto a embarcação submerge e o centro de gravidade cruza o centro de flutuação, os tanques de estabilidade 4 permanecem ape- nas justamente acima da linha da água. Se a embarcação começa a balan- çar lateralmente, o tanque de estabilidade 4 no lado inferior da embarcação introduz água para fornecer deslocamento adicional e estabiliza a embarca- ção para inibi-la de balançar lateralmente. A parte da zona de borda livre do lastro semicontrolável que permanece acima da linha da água enquanto o centro de gravidade cruza o centro de flutuação fornece deslocamento de borda livre que serve ao mesmo propósito. Em modalidades com capacida- des mais altas de carregamento nos trabalhos de corpo superior 37, os tan- ques de estabilidade 4 podem ser maiores para compensar a ameaça adi- cional de balançar lateralmente que vem com um centro de gravidade mais alto.

Trabalhos de Corpo Superior

A invenção objeto inclui um conjunto de trabalhos de corpo su- perior 37, que é um conjunto primário que tipicamente circunda pelo menos a maioria da metade inferior do compartimento de passageiro I, se esten- dendo lateralmente de qualquer lado do compartimento de passageiro 1 e, em muitas modalidades, acima do compartimento de passageiro 1 na trasei- ra. Os trabalhos de corpo superior 37 podem ser conectados a uma estrutura central 8 através de parafusos ou cola ou outros meios, e em muitas modali- dades podem ser combinados com o casco de superfície 42, formando a metade superior da concha da embarcação.

Em uma modalidade da presente invenção, o conjunto de traba- lhos de corpo superior 37 serve como o exterior superior da embarcação. Em certas modalidades, o conjunto de trabalhos de corpo superior 37 com- preende o pouso, o interceptor 10, as montagens de tanque de estabilidade, e as zonas do lastro semicontrolável de borda livre. O conjunto de trabalhos de corpo superior 37 pode alojar também componentes adicionais da em- barcação ou tanques incluindo tanques de banco de bateria, células de combustível, ou tanques de ar.

Em uma modalidade, o conjunto de trabalhos de corpo superior 37 compreende compartimentos para o armazenamento de carga comercial ou suprimentos consumíveis como garrafas de oxigênio, materiais de purifi- car de dióxido de carbono, suprimentos, munições, ou equipamento de su- porte de mergulhador tais como veículos de propulsão de mergulhador.

Qualquer pouso apropriado pode ser usado no conjunto de tra- balhos de corpo superior 37. Em uma modalidade, o pouso inclui um convés

recreativo aberto e espaço de sentar para passageiros. Em uma modalidade alternativa, o pouso compreende braços manipuladores 55 e prateleiras ou poços 54 para permitir a carga comercial ser carregada ou descarregada enquanto a embarcação está submersa debaixo da água. Em uma modali- dade alternativa adicional, o pouso inclui armas montadas 53.

Em certas modalidades, o conjunto de trabalhos de corpo supe-

rior 37 compreende revestimento de armadura. Em uma modalidade, o con- junto de trabalhos de corpo superior 37 compreende também pontos de fixa- ção ou poços 54 para arma ou tanques sensores e armazenamento para munições.

Em muitas modalidades da invenção, o conjunto de trabalhos de

corpo superior 37 compreende pontos rígidos, que são usados para a insta- lação de componentes. Os pontos rígidos podem ter também fixações de grade para distribuição de ar, potência elétrica, ou potência hidráulica, como desejado.

Em muitas modalidades, o interceptor 10 se estende acima do

compartimento de motor de superfície 20 na traseira da embarcação. O in- terceptor 10 pode ser usado como uma montagem para equipamento opcio- nal, inclusive radar, GPS, comunicação, ou outras antenas. Em uma modali- dade, o interceptor 10 pode ser configurado para uso como um plano de

mergulho enquanto a embarcação está debaixo d'água. Em uma modalidade adicional, o interceptor 10 é usado como um ponto de montagem para toma- da de ar e portas de exaustão. Em muitas modalidades do objeto da invenção, o conjunto de trabalhos de corpo superior 37 inclui montagens para tanques de estabilida- de 4 localizados na popa da embarcação. Em uma modalidade, o conjunto de trabalhos de corpo superior 37 inclui montagens para pelo menos dois tanques de estabilidade 4. Em uma certa modalidade, as montagens para os tanques de estabilidade podem estar localizadas no interceptar 10.

Em muitas modalidades, o conjunto de trabalhos de corpo supe- rior 37 compreende uma zona de deslocamento de borda livre. A zona de deslocamento de borda livre inclui uma zona de lastro semicontrolável 9 que permite o ingresso limitado de água enquanto a embarcação está na super- fície mas inunda completamente quando a embarcação está submersa de- baixo da água. A zona de deslocamento de borda livre é substancialmente encerrada de todos os lados exceto a parte inferior, prevenindo qualquer quantidade significativa de água de entrar na zona quando a embarcação estiver na superfície. Um dreno de uma só via na parte inferior do zona de borda livre permite a água a sair durante o processo de subir à superfície ou durante uma tempestade, mas permite somente quantidades pequenas de água para entrar quando a embarcação operar na superfície. O dreno reside acima da linha de água durante operação de superfície típica. Quando a embarcação está submersa debaixo da água, as zona de borda livre inun- dam completamente através de uma conexão de uma só via para a zona de lastro semicontrolável circundando o compartimento de motor de superfície 20, e o ar drenagem via válvulas de aleta de uma só via 41 no topo. Quando a embarcação está na superfície da água, a zona de deslocamento de borda livre fornece deslocamento de borda livre. Quando a embarcação está su- bindo à superfície depois de estar submersa, enquanto a embarcação sobe, a zona de deslocamento de borda livre sobe acima da linha da água e água escapa através dos drenos. Em modalidades alternativas, a zona de deslo- camento de borda livre pode utilizar pouso com pequenos intervalos no topo para permitir ao ar escapar durante um mergulho, ao invés de válvulas de aleta de uma só via 41.

O conjunto de trabalhos de corpo superior 37 pode ser de qual- quer forma e pode ser construído de quaisquer materiais apropriados. Os exemplos de materiais que podem ser usados incluem fibra de vidro, fibra de carbono, alumínio, outro metal ou material compósito, e qualquer combina- ção destes materiais. Em uma modalidade, o conjunto de trabalhos de corpo superior 37 é construído com o mesmo material como o casco de superfície 42.

O tamanho e forma do conjunto de trabalhos de corpo superior 37 podem variar dependendo da função principal desejada para a embarca- ção. Em uma modalidade, o conjunto de trabalhos de corpo superior 37 é dimensionado e conformado para dar um grau maior de deslocamento de borda livre durante o cruzamento do centro de flutuação e centro de gravida- de que acontece durante um mergulho. Em outra modalidade, o conjunto de trabalhos de corpo superior 37 recebe uma forma mais hidrodinâmica para permitir velocidades de embarcação maior. Em uma modalidade alternativa, o conjunto de trabalhos de corpo superior 37 é dimensionado e conformado para sua estética ser atrativa. O pouso é conformado para permitir melhor visualização desde o compartimento de passageiro 1. Sistema de Combustível e de Motor de superfície

O sistema de combustível e motor de superfície de modalidades da presente invenção permite alcance sem precedente, velocidade, e dura- ção de missão para uma embarcação pequena capaz de operação debaixo d'água. A embarcação tipicamente leva bastante combustível para longa du- ração de missão, permitindo o desenvolvimento desde a terra bem como também desde uma embarcação maior. A embarcação tem também a habili- dade de viajar na superfície da água em velocidades altas enquanto gerando potência, recarregando baterias, e regenerando armazenamentos de ar. Embarcações pequenas típicas capazes de operação debaixo d'água con- tam com um navio mãe para alcançar um local de mergulho e em fontes ex- ternas para a potência, recarregar bateria, recarregar ar de armazenamento. A embarcação, do objeto da invenção, é também muito mais se-

gura do que embarcações pequenas típicas capazes de operação debaixo d'água. O sistema de propulsão de superfície atua como um auxílio para o sistema de propulsão energizado por bateria, debaixo d'água, e a embarca- ção pode subir para a superfície e retornar a terra de uma missão debaixo d'água até mesmo se seu sistema de propulsão debaixo d'água falha. O sis- tema de combustível e de motor de superfície do objeto da invenção inclui pelo menos uma célula de combustível 17, pelo menos uma grade de com- bustível, pelo menos uma motor de superfície 31, pelo menos um equipa- mento de motor de superfície 32, pelo menos um acionamento de saída, e pelo menos um compartimento de motor de superfície 20. Células de Combustível de Deslocamento Variável No sentido de que uma embarcação possa submergir por si

própria debaixo d'água, ela deve atingir um nível de flutuação que é quase completamente neutro. Já que combustíveis baseados em petróleo são flu- tuantes debaixo da água, usando-os torna difícil de atingir flutuação próxima à neutra. Adicionalmente, embarcações que se movem sobre a superfície requerem potência para car-

regar grandes quantidades de combustível. Uma embarcação típica capaz de operação debaixo d'água que carrega combustível deve compensar pelo nível de combustível variável ao longo do curso de uma missão. Quando o combustível está em um casco de pressão, o deslocamento devido ao tan- que de combustível é fixo enquanto o peso do combustível varia. A embar- cação deve carregar peso suficiente para superar a flutuação do tanque quando vazio. Este peso extra requer mais energia para mover a embarca- ção.

A embarcação da presente invenção é singular dentre as em- barcações pequenas capazes de operação debaixo da água já que ela pode carregar uma quantidade grande de combustível. As células de combustível de deslocamento variável ajudam a tornar isto possível.

Modalidades do objeto da invenção armazenam seu combustí- vel em pelo menos uma célula de combustível 17. Em muitas modalidades a pelo menos uma célula de combustível 17, é uma célula de combustível de deslocamento variável. Uma célula de combustível de deslocamento variável compreende uma bolsa de combustível feito de um material flexível que re- side dentro do lastro principal interno 2 ou dentro de uma zona livre de inun- dação dentro da embarcação. Em muitas modalidades, o material flexível é um material de polímero flexível. Uma bomba de combustível extrai combus- tível da célula por vácuo como necessitado, reduzindo o deslocamento da célula. Mais água entra na embarcação enquanto o deslocamento, da célula é reduzido. Isto nega a necessidade para peso adicional para atingir flutua- ção próxima à neutra. Este requisito de peso inferior permite, modalidades da embarcação a reter um desenho superficial e para planar para alcançar altas velocidades na superfície da água, se desejado. A embarcação da presente invenção é capaz de submergir não

importando quanto combustível permanece a bordo. As células de combustí- vel de deslocamento variável levam a embarcação a se tornar mais pesadas debaixo da água enquanto o combustível é consumido. Deste modo, o esta- do mais flutuante da embarcação é com uma carga cheia de combustível. Células de combustível adicionais 50 podem ser adicionadas a-

justando o peso global da embarcação. Em uma modalidade, aproximada- mente 149,29 kg (400 libras) de peso devem ser adicionadas por 200 galões de combustível adicional a serem adicionados à embarcação.

Em uma modalidade, a embarcação compreende quatro células de combustível de deslocamento variável, duas a estibordo e duas a bom- bordo, com uma à frente e uma na popa em cada lado. Nesta modalidade, cada célula de combustível de deslocamento variável comporta aproxima- damente 125 galões de combustível a diesel. Em modalidades alternativas, podem ser usadas células de combustível de deslocamento mais ou menos variável, e podem ser usadas células de combustível de deslocamento vari- áveis de tamanhos diferentes.

Em modalidades que compreendem uma célula de combustível 17 à frente e uma na popa em um lado da embarcação, a célula de combus- tível de deslocamento variável à frente pode ser fixada à célula de combustí- vel de deslocamento variável da popa por uma linha de combustível comum. A linha de combustível pode ser uma mangueira ou um tubo, e ele incorpora preferencialmente uma válvula de retenção de uma só via permitindo o com- bustível fluir da célula à frente para a célula na popa somente. Isto é feito já que a embarcação se assenta na superfície tipicamente com a frente mais alta do que a traseira, permitindo combustível a drenar da frente para a tra- seira. Também, a embarcação tipicamente tem a frente inferior do que a tra- seira quando debaixo d'água. Devido à flutuação do combustível, isto permi- tirá também o combustível a drenar da frente até a traseira. Prendendo o combustível nas células de combustível traseiro 17 reduz a quantidade de deslocamento no centro de gravidade enquanto a embarcação está na su- perfície e o centro de flutuação quando a embarcação está debaixo d'água. Em muitas modalidades, as células de combustível de desloca-

mento variável são ancoradas para baixo de forma elas ficarão no lugar ape- sar de sua flutuação debaixo d'água.

As células de combustível de deslocamento variável podem ser enchidas com um material defletor esponjoso poroso, que causa às células a recuperar sua forma original uma vez o vácuo é aliviado. Em uma modalida-

η

de, o material defletor compreende aproximadamente 10% do volume inter- no da célula de combustível de deslocamento variável. O material defletor ajuda no processo reabastecer de combustível já que as células expandem automaticamente quando o sistema é aberto para reabastecer. Já que o combustível não é muito compressível, o diferencial de

pressão entre o interior e exterior das células de combustível de desloca- mento variável é muito perto de 0. Isto permite às células de combustível de deslocamento variável a manter pressão ambiente quando a embarcação está submersa. Grade de Combustível

A grade de combustível conecta as células de combustível de deslocamento variável às máquinas de superfície 31. A grade de combustí- vel compreende pelo menos uma linha de combustível conetiva, pelo menos uma bomba de combustível; pelo menos uma porta de reenchimento, e pelo menos uma válvula para controlar fluxo de combustível. Já que as células de combustível de deslocamento variável mantêm pressão ambiente, as linhas de combustível da grade de combustível sobem para pressão ambiente. Em certas modalidades, a pelo menos uma motor de superfície 31 na outra ex- tremidade da grade de combustível é envolvida em um tanque à pressão ambiente, e nenhum diferencial de pressão existe no sistema de combustí- vel. Em modalidades alternativas, a(s) máquina(s) de superfície 31 são Ioca- Iizada em um casco de pressão, mantendo uma pressão de uma atmosfera. Nestas modalidades, uma válvula deve ser adicionada às linhas de combus- tível da grade de combustível para prevenir o diferencial de pressão de em- purrar combustível dentro do compartimento de motor de superfície 20. Motor de superfície

A embarcação da presente invenção usa pelo menos uma motor

de superfície 31. Muitos tipos diferentes de máquinas podem ser usados. Em muitas modalidades, é usado um motor de combustão. Em uma modalidade, é usada uma máquina diesel a bordo. Em outra modalidade, é usada uma turbina.

Em uma modalidade, são usadas duas máquinas marinhas a

diesel a bordo de 440 HP. Em uma modalidade alternativa, são usadas duas máquinas de turbina conformadas cilíndricas. Em uma modalidade, cada uma das máquinas de turbina são máquinas de 1,200 HP. Em uma modali- dade alternativa, cada uma das máquinas de turbina são máquinas de 1,400 HP.

Em certas modalidades da invenção, a relação de potência para peso da embarcação durante a operação de superfície é de pelo menos 1 HP por 22,68 kg (50 libras) de peso total da embarcação. Em outras moda- lidades, a relação de potência para peso da embarcação durante a operação

de superfície é de pelo menos 1 HP por 13,61 kg (30 libras). Em outras mo- dalidades, a relação de potência para peso da embarcação durante a opera- ção de superfície é de pelo menos 1 HP por 9,07 kg (20 libras). Em modali- dades adicionais a relação de potência para peso da embarcação durante a operação de superfície é de pelo menos 1 HP por 4,53 kg (10 libras).

Em uma modalidade, o sistema de resfriamento de máquina é

aberto à água, requerendo compensação à pressão ambiente. Em uma mo- dalidade alternativa, o compartimento de motor de superfície 20 é um casco de pressão, e uma válvula é usada para fechar o sistema de resfriamento fora da água. Acionamento de Saída

As máquinas de superfície 31 conectam o acionamentos de saí- da no lado de fora do compartimento da motor de superfície 20. Pode ser usado qualquer padrão marítimo de acionamento de saída comumente co- nhecido na técnica.

Em certas modalidades, são usados acionamentos de jato. Compartimento de Motor de superfície O compartimento de motor de superfície 20 protege as máqui-

nas de superfície 31 e outro equipamento de pressão e intrusão de água incluso quando a embarcação está em profundidade debaixo da água. Em muitas modalidades, as máquinas de superfície 31 são montadas no com- partimento de motor de superfície 20 e então, mais tarde, aparafusadas so- bre a embarcação, permitindo fácil troca. Em certas modalidades, compres-

*

sores e alternadores são montados no compartimento de motor de superfície 20. Componentes montados no compartimento de motor de superfície 20 podem ser removidos para conserto. Em muitas modalidades, componentes eletrônicos e outros que precisariam ser normalmente mantidos fora da água são montados no compartimento de motor de superfície 20, permitindo custo de construção inferior e melhorando a segurança de fogo mantendo tais componentes fora do compartimento de passageiro 1.

O compartimento de motor de superfície 20 pode ser construído de muitos materiais diferentes e em muitas formas diferentes. Em uma mo- dalidade, o compartimento de motor de superfície 20 é feito de um material com um alto nível de resistência à ameaça do Instituto Nacional de Justiça (NU).

Em muitas modalidades, o compartimento de motor de superfí- cie 20 é o segundo maior compartimento de deslocamento fixo, somente depois do compartimento de passageiro 1. O compartimento de motor de superfície 20 pode ser também um conjunto mais pesado depois que seus componentes estão instalados. Reconfigurar o compartimento de motor de superfície 20 requer tipicamente mudanças de orçamento de peso. Ajustes aos tanques laterais 15 podem compensar mudanças de peso.

O compartimento de motor de superfície 20 aumenta a seguran- ça da embarcação separando o sistema de máquinas e de combustível de outras partes da embarcação, incluindo o compartimento de passageiro 1. Isto abaixa grandemente o risco de dano devido a fogo.

Em muitas modalidades o compartimento de motor de superfície é um tanque de submersão compensado à pressão ambiente. Um tanque de submersão compensado à pressão ambiente mantém o peso global da embarcação baixo e permite ao compartimento de motor de superfície 20 a ser construído com superfícies planas. Utilizando superfícies planas permite ao compartimento de motor de superfície 20 a ser localizado dentro dos con- fins exteriores da embarcação, reduzindo a quantidade de deslocamento fixo requerido da embarcação. Em muitas modalidades, o compartimento de motor de superfí-

cie compensado à pressão ambiente 20 inclui um leitor de núcleo ambiente 22. O leitor de núcleo ambiente 22 pode compreender um peço de tubo mon- tada verticalmente dentro do compartimento de motor de superfície compen- sado à pressão ambiente 20. Em uma modalidade, o tubo é de aproximada- mente 457,2 mm (18" de comprimento. O tubo é aberto no topo para interior do compartimento de motor de superfície 20 e abre na parte inferior para zona de lastro semicontrolável livre de inundação circundando o comparti- mento. Dentro do tubo, é montado pelo menos um gatilho de flutuador. Em uma modalidade, são montados três gatilhos de flutuador e cada um é sepa- rado do próximo por uma conexão de cerca de três polegadas a mais ou menos quatro polegadas. Enquanto a pressão da água ambiente aumenta quando a embarcação vai para debaixo d'água a água eleva-se no tubo. Quando água passa pelos dois primeiros gatilhos de flutuador, dois interrup- tores elétrico são fechados. Quando o segundo interruptor fecha, uma válvu- Ia elétrica abre para distribuir ar de uma grade de ar, tal como a grade de ar primário de baixa pressão ou a grade de armazenamento de ar de alta pres- são. O ar da grade de ar é diretamente lançado no compartimento da motor de superfície 20. Em certas modalidades, são usados um único gatilho de flutuador e um único interruptor elétrico.

Em muitas modalidades, enquanto a pressão dentro do compar- timento de motor de superfície compensado à pressão ambiente 20 se torna ligeiramente mais alta que a pressão ambiente exterior, o ar força a água para fora do leitor de núcleo ambiente até os flutuadores caem e ambos os interruptores reabrem, detendo o fluxo de ar. Em modalidades alternativas, pode ser usado qualquer flutuador, válvula, gatilho, sensor de pressão, ou medidor comumente conhecido na técnica para regular o ar. Em muitas modalidades, reguladores em linha abaixo são colo-

cados em várias localizações na embarcação para compensar a sobre pres- surização resultante das diferenças de pressurização resultante devido à distancia do leitor de núcleo ambiente 22. Cada 304,8 mm (12 polegadas) acima do gatilho do leitor de núcleo ambiente 22 adiciona uma diferença de pressão positiva adicional de aproximadamente 3,07 kPa (0,445 psi) compa- rado ao gatilho do leitor de núcleo ambiente 22. Em certas modalidades da presente invenção, cada componente que tem um regulador abaixo em linha tem também uma válvula de purgação independente para permiti-lo ventilar.

Em muitas modalidades, o tubo de leitor de núcleo ambiente tem um terceiro flutuador no topo do tubo. Se a água alcança este flutuador, um alarme de advertência é ativado no painel de controle no compartimento de passageiro 1 indicando que a grade de compensação de ar à pressão ambiente não está distribuindo suficiente ar para prevenir a intrusão de á- gua. As causas incluem a embarcação descendo a uma taxa que é muito rápida para a grade de compensação de ar à pressão ambiente compensar, ou um mau funcionamento do sistema. No caso de um tal alarme, um piloto da embarcação deve cessar de descer na água.

Quando a embarcação está na superfície da água, uma ventila- ção no compartimento de motor de superfície compensado à pressão ambi- ente 20, permanece aberta. Em muitas modalidades, a ventilação está no topo do compartimento de motor de superfície 20. Em uma modalidade, um sistema de snorquel é adicionado ao compartimento de motor de superfície para fornecer ar para as máquinas de superfície quando a embarcação está debaixo da água, mas muito próxima à superfície.

Quando a embarcação está na superfície e quase mergulhando debaixo da água, a ventilação no compartimento de motor de superfície 20 é fechada. O ar pressurizado é liberado dentro do compartimento de motor de superfície 20 compensado à pressão ambiente desde a grade de ar. Em uma modalidade, cabeçotes e sistema de bloqueio hidráulicos no topo da tampa de compartimento de motor de superfície 11 previnem qualquer pres- são positiva de abrir a tampa 11. As máquinas de superfície 31 permitem ar dentro de sua estrutura, resultando em nenhum diferencial de pressão líqui- do entre seu interior e exterior.

Enquanto a embarcação está debaixo da água subindo em dire- ção à superfície, o ar expandindo no compartimento de motor de superfície ventilará para ambiente exterior sem precisar abrir quaisquer válvulas. Em muitas modalidades, a embarcação tem tubulações de egresso de ar suficientemente dimensionadas para uma ascensão muito rápida no caso de uma emergência. Em muitas modalidades, a tubulação de egresso de ar é moldada em uma conexão sinfonada para prevenir a intrusão da água em profundidade.

Em muitas modalidades, a tampa da ventilação do comparti-

mento de motor de superfície é localizada da localização do gatilho de leitor de núcleo ambiente. Isto garante que ar é ventilado para fora do comparti- mento de motor de superfície 20, se um vazamento desenvolve na tampa 11, ao invés da água entrando. Adicionalmente, devido à diferença de pres- são próxima a 0 Pa (0 psi) entre o interior e exterior do compartimento de motor de superfície 20, qualquer vazamento seria um fio de água lento. Se o sistema de gatilho de flutuador fosse falhar, a embarcação ainda está apro- priadamente compensada a ar para profundidade de falha. A embarcação somente requereria uma pequena subida para retornar à segurança. Em certas modalidades da presente invenção o compartimento

de motor de superfície 20 é um compartimento de máquina de casco de pressão. Um compartimento de máquina de casco de pressão não requer nenhuma compensação de ar e é útil para embarcações que irão a níveis extremamente profundos debaixo de água, como mais de 457,2 m (1,500 pés). Uma válvula deve ser incluída para isolar completamente o sistema de exaustão quando a embarcação está submersa debaixo da água. Usando um compartimento de máquina de casco de pressão, o peso da embarcação aumenta devido à necessidade para construção de material pesado e um projeto esférico ou cilíndrico. Penetrações através do casco resistentes à pressão são usadas para todas as conexões elétrica, hidráulica, e de ar. Adicionalmente, os eixos de saída das máquinas de superfície 31 devem ter uma vedação hermética especial à água resistente à pressão onde eles sa- em do compartimento de máquina de casco de pressão e conectam aos a- cionamentos de saída.

Em muitas modalidades, os acionamentos de saída são conecta- dos à grade de compensação de ar à pressão ambiente. Isto fornece com- pensação de pressão quando a embarcação está em profundidade debaixo da água. A vedação padrão 24 em um típico acionamento de saída comum na técnica é vedada hermeticamente à água.

Em uma modalidade, são usadas transmissões de acionamento de saída de 2 para 1 em cada motor de superfície 31, dando um total de 4609,8 N.m (3.400 pé-libras) de torque entregue aos propulsores.

Em muitas modalidades, um túnel do compartimento de motor de superfície à pressão ambiente 20 aloja os eixos de acionamento de saída. O túnel se une ao alojamento de acionamento de saída 23 formando uma conexão vedada hermeticamente à água. Isto serve para ajudar a prevenir a água de entrar no compartimento de motor de superfície 20. Em certas mo- dalidades, a vedação do eixo de saída é protegida ventilando o alojamento interno conectando-o através de uma linha hermética a gás fixada ao com- partimento de motor de superfície compensado à pressão ambiente 20, as- segurando um diferencial de pressão de quase 0 Pa (0 psi) entre a pressão interna e a pressão externa da água. Grades de Ar

A invenção objeto inclui pelo menos uma grade de ar a qual po- de ser usada para fornecer ar a certas partes da embarcação. A invenção objeto usa a grade de ar ou pluralidade de grades de ar para armazenar ar e oxigênio renovável. Adicionalmente, a invenção objeto pode armazenar mui- to mais ar do que embarcações pequenas típicas capazes de operação de- baixo d'água. A habilidade de armazenar grandes quantidades de ar permite a modalidades da presente invenção a drenar seus compartimentos de lastro principal, compensar à pressão seu grande compartimento de motor de su- perfície 20 e compartimentos de lastro secundário, fornecer sistema de su- porte à vida ou trazer o compartimento de passageiro 1 para a pressão am- biente se desejado, permitir subida à superfície no caso de falha de potência ou hidráulica, e fornecer sistema de suporte à vida de reserva.

Enquanto as embarcações não-militares típicas capazes de ope- ração debaixo d'água são muito limitadas em seus sistemas de suporte à vida pelo fato de que eles levam somente uma quantidade limitada de purifi- cadores de dióxido de carbono e oxigênio puro, certas modalidades da pre- sente invenção armazenam suprimentos de ar renováveis que podem ser usados como uma fonte alternativa do sistema de suporte à vida, em adição a carregar purificadores de dióxido de carbono e oxigênio puro. Isto diminui a quantidade de oxigênio puro que deve ser usado enquanto a embarcação está debaixo d'água.

Em muitas modalidades, a invenção objeto tem quatro ou cinco sistemas de grade de ar. Estes sistemas de grade são a grade de armaze- namento de ar de alta pressão, a grade de ar de emergência, a grade de compensação de ar à pressão ambiente, a grade de oxigênio e, em certas modalidades a grade de ar primário de baixa pressão. Os sistemas de grade podem ser interconectados e podem compartilhar recursos comuns. Grade de Armazenamento de Ar de Alta Pressão

A grade de armazenamento de ar de alta pressão inclui pelo menos um compressor de alta pressão de Ar de Respiração Auto-Contido (SCBA) 34 e pelo menos um tanque de armazenamento SCBA de alta pres- são 14. Eles estão freqüentemente conectados usando mangueiras, válvu- las, e reguladores que são conhecidos na técnica. Em uma modalidade, a grade de armazenamento de ar de alta pressão comprime ar da superfície e o armazena. Em uma modalidade, a grade de armazenamento de ar de alta pressão armazena o ar a aproximadamente 5,000 psi. Em certas modalida- des, o pelo menos um compressor SCBA de alta pressão 34 está localizado no compartimento de motor de superfície 20 e acionado pelas máquinas de superfície 31. Em uma modalidade, a taxa combinada total em que todos os compressores operam é de pelo menos mais ou menos 0,56 m (20 pés cúbi- cos) por minuto. Em outra modalidade, a taxa combinada total em que todos os compressores operam é de pelo menos mais ou menos 1,13 metros (40 pés cúbicos) por minuto. Em muitas modalidades, os compressores remo- vem umidade e contaminantes de ar em excesso através de uma série de separadores da água e filtros para assegurar que o ar terá níveis baixos de umidade e outros contaminantes.

Em muitas modalidades, cada um dos tanques de armazena- mento 14 da grade de armazenamento de ar de alta pressão armazena aproximadamente 12,7 m (450) a aproximadamente 14,15 m (500 pés cúbi- cos) de ar a alta pressão, tal como 34,48 mPa (5.000 psi). Em uma modali- dade, a capacidade de armazenamento total de todos os tanques de arma- zenamento é mais ou menos 113,26 metros (4,000 pés cúbicos). Em outra modalidade, a capacidade de armazenamento total de todos os tanques de armazenamento é mais ou menos 141,4 metros (5.000 pés cúbicos). A ca- pacidade de armazenamento total é limitada somente pelo espaço disponível para os tanques de armazenamento adicionais.

Em certas modalidades, a grade de armazenamento de ar de alta pressão pode ser usada através de uma válvula de flutuação para recarregar tanques SCUBA externos, se tais tanques estão sendo usados por mergu- lhadores.

Grade de Ar de Emergência

A grade de ar de emergência é um sistema de reserva para as grades de ar primário. Ela pode fornecer ar para a embarcação no caso de uma falha de sistema: e ele não requer e nenhuma potência elétrica ou hi- dráulica, para operar. Em muitas modalidades, a grade de ar de emergência inclui pe- lo menos um tanque de ar de reserva de emergência 33 que é isolado dos tanques de armazenamento dos outros sistemas de grade de ar. O tanque de reserva recebe ar durante o processo de recarga via uma válvula de uma só via. A grade de ar de emergência pode entregar ar diretamente ao tanque de reserva até os compartimentos de lastro principal interno usando uma série de mangueiras e conectores conhecidos na técnica.

Em muitas modalidades, pelo menos uma válvula de agulha es- tá localizada no compartimento de passageiro 1 da embarcação a qual pode ser manualmente aberta para ativar as linhas de purgação de lastro de e- mergência. Se desejado, o piloto da embarcação pode abrir a pelo menos uma válvula de agulha para injetar ar diretamente no sistema de lastro prin- cipal interno. Quando a embarcação está na superfície da água, o tanque de ar de reserva de emergência 33 pode ser manualmente usado para drenar o lastro principal externo depois de um mergulho.

Em muitas modalidades, o ar da grade de ar de emergência é armazenado em alta pressão. Em uma modalidade o ar da grade de ar de emergência é armazenado no tanque de ar de reserva de emergência 0,23 mPa (33) a 34,48 mPa (5.000 psi).

Em certas modalidades, a grade de ar de emergência pode ser injetada em cabeçotes hidráulicos através de uma válvula especial. Se o sis- tema hidráulico da embarcação falha, a grade de ar de emergência pode permitir aos cabeçotes hidráulicos a funcionarem como cabeçotes pneumáti- cos.

Em uma modalidade, o tanque de ar de reserva de emergência 33 pode ser conectado à grade primária via uma válvula para fornecer ar adicional se a grade primária necessita mais ar. Grade de Ar Primário de Baixa Pressão

A grade de ar primário de baixa pressão recebe ar dos tanques de armazenamento de grade de armazenamento de ar de alta pressão. Os tanques de armazenamento de alta pressão conectam através reguladores abaixo. Em uma modalidade do objeto da invenção, a pressão de ar da gra- de de ar primário de baixa pressão é de 1,65 mPa (240 psi). Os reguladores abaixo podem ser fixados e válvulas, mangueiras, e conectores podeM ser escolhidos para dar uma pressão mais alta, se desejado, acima da pressão do sistema de ar de alta pressão. Em modalidades do objeto da invenção, a grade de ar primário

de baixa pressão drenagem os compartimentos de lastro, ventila tubos de bateria de hidrogênio durante carregamento, supre o compartimento de pas- sageiro do sistema de vitalização, supre o sistema de respiração e conver- são de compartimento de passageiro, supre o suporte umbilical de mergu- lhador, e/ou fornece ar para a grade de compensação de ar à pressão ambi- ente. Em certas modalidades, a grade de ar primário de baixa pressão exe- cuta todas estas tarefas.

Em certas modalidades, ar da grade de ar primário de baixa pressão é usado para drenar água dos compartimentos de lastro da embar- .15 cação no final de um mergulho. Isto pode ser feito quando a embarcação estiver subindo e está em um ponto justamente abaixo da superfície da água. Válvulas elétricas ou hidráulicas são usadas para liberar ar da grade primária no lastro secundário.

Em muitas modalidades, a grade de ar primário de baixa pres- são compreende válvulas elétricas nos tubos de bateria. Enquanto as bateri- as carregam, a válvula abre automaticamente, e ar flui no tubo de bateria em uma taxa baixa. Quando a pressão de ar no tubo de bateria alcança uma certa pressão, uma válvula de retenção na outra extremidade do tubo de bateria abre, assim ventilando para fora do ambiente qualquer hidrogênio que possa ter sido produzido no processo de carregamento da bateria. Em uma modalidade, a certa pressão necessária para abrir a válvula de reten- ção é 3,45 kPa (0,5 psi).

Em muitas modalidades, a grade de ar primário de baixa pres- são compreende uma linha vedada hermeticamente a gás que vai para o compartimento de passageiro 1. A linha de gás vedado hermeticamente vai através de uma válvula que pode ser aberta ou fechada manualmente. Quando a válvula está aberta, o ar é permitido entrar no compartimento de passageiro 1 e pode ser ventilado através da válvula de alívio dormente do compartimento de passageiro. Esta característica permite à escotilha do compartimento de passageiro I a ser completamente fechada enquanto ain- da refrescando o ar do compartimento de passageiro 1. Isto é especialmente útil quando a embarcação está na superfície da água, mas as ondas ou tem- po tornam um problema ter a escotilha aberta.

Em certas modalidades, a grade de ar primária de baixa pressão pode ser usada para pressurizar o compartimento de passageiro I, se dese- jado. Uma válvula de injeção pode ser aberta para permitir ao ar da grade de ar primário a entrar no compartimento de passageiro 1. Em uma modalidade, a válvula é aberta e fechada manualmente. Em uma modalidade alternativa, a pressão no compartimento de passageiro 1 é regulada por um sistema de medidor. Uma vez que a pressão dentro do compartimento de passageiro 1 é ligeiramente mais alta do que a pressão ambiente fora do compartimento de passageiro 1, pode ser usado um circuito respirar aberto ou semifechado. Em um circuito de respirar aberto, a válvula de alívio dormente do comparti- mento de passageiro 1 está aberta enquanto o ar SCBA da grade de ar pri- mário de baixa pressão é continuamente entregue. Isto permite a ser usado menos armazenamento de oxigênio puro, resultando na habilidade de ficar debaixo da água por períodos de tempo mais longos. Em um circuito de res- pirar semifechado, é usado um purificador de dióxido de carbono, permitindo o mesmo ar a ser reciclado e resultando em um tempo diminuído para resta- belecer o ar SCBA quando a embarcação estiver na superfície da água.

Em uma modalidade, é usado um compressor para liberar ar do compartimento de passageiro 1. O compartimento de passageiro 1 é manti- do em pressão interna de uma atmosfera, e os armazenamentos de ar SC- BA renovável são usados para suporte de vida. Em uma modalidade, os ar- mazenamentos de ar SCBA são usados em um circuito de respirar aberto. Em uma modalidade alternativa, os armazenamentos de ar SCBA são usa- dos em um circuito de respirar semifechado.

Em certas modalidades, a grade de ar primário de baixa pressão é usada para fornecer ar para um ou mais mergulhadores usando uma co- nexão de partida. Um regulador SCBA pode ser usado, e cada mergulhador conecta na grade de ar primário de baixa pressão usando um suporte umbi- lical. Isto permite que os mergulhadores fiquem fora em um mergulho por períodos de tempo mais longos superando a restrição de armazenamentos de ar de mergulhador pequenos típicos.

Grade de Compensação de Ar à pressão ambiente

A grade de compensação de ar à pressão ambiente fornece ar a tanques de submersão, câmaras e compartimentos à pressão ambiente, pa- ra permiti-los manter pressão ambiente e evitar deformação e intrusão de água quando a embarcação está fundo debaixo da água. Este sistema for- nece a embarcação com a opção de ser construída com materiais que são de peso mais leve que seriam tipicamente necessários para resistir a pres- são. Este sistema fornece a vantagem adicional de permitir tanques de sub- mersão, câmaras, e outros componentes a serem construídos em várias formas geométricas, não somente limitadas a esferas e cilindros que são típicos de vasos resistentes a pressões.

Outra vantagem provida pela grade de compensação de ar à pressão ambiente é que podem ser usados na embarcação em tais profun- didades, componentes fora de estante, não pretendidos para uso em profun- didades de alta pressão debaixo da água. Compensar estes componentes a ar nega a necessidade para desenvolvimento ou prova especial e permite qualquer componente vedado resistente a água a ser modificado e fixado à grade de compensação de ar à pressão ambiente para prevenir deformação e/ou intrusão de água. Em muitas modalidades, componentes são fixados à grade de compensação de ar à pressão ambiente via uma mangueira de ventilação.

Em muitas modalidades, a grade de compensação de ar à pres- são ambiente extrai ar da grade de armazenamento de ar de alta pressão. O ar regulado abaixo por um leitor de núcleo ambiente 22 que mede a pressão externa ambiente e equaliza a pressão através da grade de compensação de ar à pressão ambiente para igualar a pressão externa ambiente. Em uma modalidade adicional, a grade de compensação de ar à pressão ambiente extrai ar da grade de ar primário de baixa pressão.

Em uma modalidade, o leitor de núcleo ambiente 22 inclui um pedaço de tubo montado verticalmente dentro do compartimento de motor de superfície compensado à pressão ambiente 20. Em uma modalidade, o tubo é de 457,2 mm (18 polegadas) de comprimento aproximadamente. O tubo é aberto no topo para dentro do compartimento de motor de superfície e abre na parte inferior para a zona de lastro semicontrolável livre de i- nundação circundando o compartimento. Dentro do tubo, é montado pelo menos um gatilho de flutuador. Em uma modalidade, três gatilhos de flutua- dor são montados e cada um deles é separado do próximo por uma conexão de cerca de três polegadas a mais ou menos quatro polegadas. Enquanto a pressão da água ambiente aumenta quando a embarcação vai para debaixo da água, a água eleva o tubo. Quando água passa pelos dois primeiros gati- lhos de flutuador, dois interruptores elétricos são fechados. Quando o se- gundo interruptor fecha, uma válvula elétrica abre para entregar ar de um grade de ar, como a grade de ar primário de baixa pressão ou a grade de armazenamento de ar de alta pressão. O ar da grade de ar é diretamente liberado no compartimento de motor de superfície 20. Em certas modalida- des, são usados um gatilho de flutuador singular e um interruptor elétrico singular.

Em certas modalidades, o ar da grade de compensação de ar à pressão ambiente é distribuído via um coletor de núcleo ambiente que co- necta via mangueiras de ventilação ou tubulações a tanques, câmaras, e outros componentes fixados à grade de compensação de ar à pressão am- biente. Mangueiras de ventilação levam desde o coletor de núcleo ambiente até todos os componentes e câmaras que são compensados a ar. Qualquer caixa razoavelmente vedada a gás pode ser usada para o coletor de núcleo ambiente. Em muitas modalidades, o compartimento de motor de superfície serve como o coletor de núcleo ambiente. Em muitas modalidades, enquanto a pressão dentro do coletor

de núcleo ambiente se torna ligeiramente mais alta do que a pressão externa ambiente, o ar força a água para fora do leitor núcleo ambiente 22 até que os flutuadores caem e os interruptores reabrem. Em modalidades alternati- vas, qualquer flutuador, válvula, gatilho, sensor de pressão, ou metro comu- mente conhecido na técnica pode ser usado para regular o ar.

Enquanto a embarcação sobe em direção à superfície quando ela está debaixo da água, a pressão externa ambiente da água decresce e o ar na grade de compensação de ar de compensação à pressão ambiente se expande. Em muitas modalidades, as válvulas usadas para a distribuição de ar do ambiente da grade de compensação de ar são fechadas, e o ar em expansão sai para o ambiente através de aberturas de ventilação no coletor de núcleo ambiente por via de uma conexão sinfonada ou qualquer forma de válvula de uma via comumente conhecida na técnica. Em um modalidade, componentes ventilam de retorno para o coletor de núcleo ambiente enquan- to o ar expande. Em uma modalidade alternativa, componentes ventilam di- retamente para o ambiente externo via válvulas de retenção ou segurança colocadas nos componentes.

Em muitas modalidades, são colocados reguladores em linha abaixo em várias localizações na embarcação para compensar por sobre pressurização resultante de diferenças de pressurização devido à distância do leitor de núcleo ambiente 22. Cada 304,8 mm (12") acima o gatilho do leitor de núcleo ambiente 22 adiciona uma diferença de pressão positiva adi- cional de aproximadamente 3,07 kPa (0,445 psi) comparado ao gatilho do leitor de núcleo ambiente 22. Em certas modalidades da presente invenção, cada componente que tem um regulador em linha abaixo tem também uma válvula de purgação independente para permiti-lo ventilar. Em muitas modalidades, o tubo do leitor de núcleo ambiente tem

um terceiro flutuador no topo do tubo. Se a água alcança este flutuador, um alarme de advertência é ativado no painel de controle no compartimento de passageiro indicando que a grade de compensação de ar à pressão ambien- te não está distribuindo suficiente ar para prevenir a intrusão da água. As causas incluem a embarcação descendo a uma taxa que é muito rápida para a grade de compensação de ar à pressão ambiente compensar, ou um mau funcionamento do sistema. No caso de tal alarme, um piloto da embarcação deve cessar a descida na água.

Em diversas modalidades, vários componentes da embarcação incluem válvulas de retenção para prevenir sobre pressurização. Em uma modalidade, os compartimentos de lastro de tanque lateral compreendem válvulas de retenção que permitem ao ar ventilar para fora se a pressão in- terna excede a pressão ambiente externa por mais do que mais ou menos 13,79 kPa (2 psi).

Qualquer componente pode ser diretamente compensado por ar conectando à grade de compensação de ar a pressão ambiente via uma mangueira de ventilação ou sendo incluso em um compartimento ou tanque de submersão que é conectado à grade de compensação de ar à pressão ambiente. Em certas modalidades da invenção, o compartimento de motor de superfície 20, os compartimentos de lastro de tanque lateral, os aciona- mentos de saída, certas cúpulas de radar e certas cúpulas de antena, os reservatórios hidráulicos, e os tanques de lastro de compensação 3 podem todos serem diretamente compensados a ar por conexão à grade de com- pensação de ar à pressão ambiente via uma mangueira de ventilação.

Em uma modalidade, a grade de compensação de ar à pressão ambiente compartilha linhas de ar com a grade de armazenamento de ar de alta pressão. Em uma modalidade adicional, a grade de compensação de ar à pressão ambiente compartilha linhas de ar com a grade de ar primário de baixa pressão.

Em muitas modalidades, a embarcação usa acionamentos de saída com compensação de ar direta da grade de compensação de ar à pressão ambiente. Típicos acionamentos de saída são vedados hermetica- mente à água mas podem resistir somente um diferencial de pressão de cer- ca de 68,95 kPa (10 psi) entre o interior e exterior do acionamento de saída. Conectando os acionamentos de saída à grade de compensação de ar à pressão ambiente, o diferencial de pressão de grade dos acionamentos de saída permanece próximo a 0 Pa (0 psi), prevenindo a água de entrar no acionamento de saída. Grade de Oxigênio A grade de oxigênio compreende pelo menos um tanque de oxi- gênio 13 e uma conexão para o compartimento de passageiro 1. Em certas modalidades, a grade de oxigênio compreende também válvulas e conecto- res de regulador conhecidos na técnica.

Em certas modalidades, um composto purificador de dióxido de

carbono trabalha em conjunto com um tanque ou tanques de oxigênio 13. Pode ser usado qualquer composto purificador de dióxido de carbono co- nhecido na técnica. Em uma modalidade, são usados cartuchos enchidos com lima de soda como um composto purificador de dióxido de carbono. Em modalidades da invenção, o oxigênio é manualmente intro-

duzido ao compartimento de passageiro 1 usando uma válvula. Em modali- dades alternativas, o oxigênio é introduzido ao compartimento de passageiro 1 usando um sistema de metro comumente conhecido na técnica.

Materiais composto purificador de dióxido de carbono e oxigênio devem ser, tipicamente, reabastecidos quando a embarcação não está no mar.

Sistema Elétrico

As embarcações típicas capazes de operação debaixo d'água fazem uso de energia elétrica já que máquinas de combustão não podem ser usada em qualquer profundidade significativa debaixo da água. A maioria das embarcações contam com armazenamento de bateria e potência gerada enquanto na superfície. Alguns submarinos muito grandes levam reservas de combustível e baterias significativas. A embarcação da presente invenção é a primeira embarcação relativamente pequena capaz de operação debaixo d'água que pode gerar e armazenar sua própria potência para um mergulho, enquanto levando reservas de combustível significativas e

tendo alcance suficiente para fazer uso das reservas de com- bustível. O tempo total de mergulho e tempo de propulsão por desenvolvi- mento é muito mais alto do que embarcações pequenas típicas capazes de operação debaixo d'água já que a invenção objeto pode recarregar suas próprias baterias.

A invenção objeto tem um sistema elétrico que compreende pelo menos um alternador, pelo menos uma bateria, e pelo menos uma grade elétrica. Em muitas modalidades, o sistema elétrico compreende uma série de alternadores conectados às máquinas de superfície 31 que geram eletri- cidade, um banco de baterias para armazenamento de potência e uma grade elétrica de instalação elétrica, relês, e interruptores que fornecem potência para os componentes elétricos da embarcação.

Em modalidades da invenção, quando a embarcação está ope- rando na superfície da água, ela usa suas máquinas de superfície 31 para propulsão e gera sua própria potência de armazenamentos de combustível via seus alternadores. Enquanto na superfície, os alternadores fornecem potência para os componentes elétricos das máquinas e energizam as gra- des elétricas para operar sistemas auxiliares que a embarcação pode incluir, tais como luzes, sensores, equipamento de comunicações, e um sistema de ar condicionando. Adicionalmente, os alternadores carregam as baterias no banco de bateria 12 para armazenar potência. Quando a embarcação está submersa debaixo da água, as máquinas de superfície 31 devem estar inati- vas, e o armazenamento de bateria provê potência para os sistemas elétri- cos. Motores elétricos ou impulsores axiais são principalmente usados para propulsão e direção da embarcação. Em modalidades alternativas, motores elétricos acionam bombas hidráulicas para impulsores axiais a potência hi- dráulica. O armazenamento de bateria energiza os motores ou impulsores axiais, bem como também os sistemas auxiliares de mergulho que a embar- cação pode incluir, como luzes, sensores, equipamento de comunicações, e um sistema de ar condicionando. Os motores e impulsores axiais permitem a embarcação a navegar debaixo da água em velocidades comumente atingi- das por pequeno submersíveis típicos.

Em muitas modalidades, a embarcação da presente invenção tem três sistemas elétricos, incluindo um sistema elétrico primário, um siste- ma elétrico secundário, e um sistema elétrico suplementar. Cada sistema pode compreender uma série de bancos de bateria autocontidos 12. O nível de voltagem e tipo de corrente para cada sistema variarão dependendo em que tarefa específica a embarcação pode ser esperada executar, e qualquer voltagem apropriada pode ser usada para cada sistema. Em uma modalida- de, o sistema elétrico primário é de corrente contínua de 96 volts (VDC)1 o sistema elétrico secundário é de 12 VDC1 e o sistema elétrico suplementar é de 110 volts de corrente alternada (VAC). Em modalidades da invenção, o sistema elétrico primário inclui

bancos de baterias conectados em série. Em uma modalidade, cada banco de bateria compreende oito baterias de 12 Volts, dando uma voltagem total de sistema de 96 V. Em uma modalidade alternativa, cada banco de bateria inclui oito baterias de 30 Volts para uma voltagem de sistema total de 240 V. Em modalidades alternativas adicionais, um número diferente de baterias e/ou um sistema total diferente de voltagem pode ser usada. Os bancos de bateria de sistema elétrico primário são conectados à grade elétrica, e o sis- tema elétrico primário armazena a maioria da potência necessitada para a operação da embarcação enquanto está submersa na água, incluindo suprir diretamente potência motora para os impulsores axiais ou para as bombas hidráulicas que acionam os impulsores axiais. O sistema elétrico primário recarrega também o sistema elétrico secundário por meio de conversores DC-DC.

Em muitas modalidades, os bancos primários de bateria são contidos dentro de tanques de submersão individuais compreendendo tan- ques ou tubos de casco de pressão compensados à pressão ambiente. Os tanques ou tubos contendo os bancos primários de bateria podem ser posi- cionados em qualquer lugar sobre ou na embarcação, incluindo dentro dos tanques de lastro principal ou somente debaixo do convés dentro do módulo de trabalhos de corpo superior 37. Os tanques ou tubos segurando cada banco primário de bateria são tipicamente projetados com uma relação de flutuação para peso de aproximadamente 1 de forma que eles estarão pró- ximos à flutuação neutra. Adicionalmente, os tubos podem ser localizados para equilibrar e estabilizar a embarcação enquanto ela transita de um esta- do na superfície para um estado submerso.

O número de bancos primários de bateria variará, e pode ser usado qualquer número apropriado. Em uma modalidade, são usados quatro bancos de bateria contidos em tubos de casco de pressão. Em uma modali- dade alternativa, são usados seis bancos de bateria contidos em tanques compensados à pressão ambiente.

Em muitas modalidades, cada banco primário de bateria é proje- tado de tal forma que ele possa ser rapidamente e facilmente desconectado da grade elétrica. Isto permite a bancos inteiros ou a baterias individuais se- rem mudados modularmente para consertos ou manutenção, bem como também para atualização de bateria ou mudanças no tipo de bateria. Cada bateria no sistema elétrico primário pode ser conectada a um sensor de for- ma que ela pode ser individualmente monitorada, e cada banco pode ser manualmente desligado para isolá-lo em uma emergência ou enquanto a manutenção puder ser executada.

Em modalidades da invenção, o sistema elétrico secundário compreende bancos de baterias conectados em paralelo. Em uma modali- dade, é usado um banco de bateria compreendendo duas baterias de 12 V. Duas baterias adicionais de 12 Vs estão presentes e tipicamente se mantém desconectadas, mas podem ser conectadas quando necessitadas como uma suprimento de reserva. Em modalidades adicionais, podem ser usados um número diferente de baterias, baterias com voltagens mais altas ou inferio- res, e/ou bancos de bateria adicionais. O banco de baterias do sistema elé- trico secundário é conectado a uma grade elétrica, e o sistema elétrico se- cundário fornece potência para iluminação e controles da cabina do piloto (compartimento de passageiro) e para partida de máquina quando a embar- cação estiver na superfície da água. O sistema elétrico secundário fornece também potência para o sistema elétrico suplementar por meio de um inver- sor de CC-CA.

As baterias de sistema elétrico secundário podem estar locali- zadas em qualquer lugar na embarcação ou sobre ela, incluindo o comparti- mento de motor de superfície 20 ou o compartimento de passageiro 1. Em muitas modalidades os bancos de bateria secundários são contidos dentro de tanques de submersão compreendendo tanques individuais compensa- dos à pressão ou em tubos de casco de pressão. Os tanques ou tubos con- tendo os bancos de bateria secundários podem ser posicionados em qual- quer lugar na embarcação ou sobre ela, incluindo dentro dos tanques de las- tro principal ou justamente debaixo do convés dentro do módulo de trabalhos de corpo superior 37. Os tanques ou tubos segurando cada banco de bateria secundário são tipicamente projetados com uma relação de flutuação para peso de aproximadamente 1 de forma que estarão próximos à flutuação neu- tra. Adicionalmente, os tubos podem ser localizados de forma a equilibrar e estabilizar a embarcação enquanto ela transita de um estado na superfície para um estado submerso. Em muitas modalidades, cada banco de bateria secundário é

projetado de tal forma que ele possa ser rapidamente e facilmente desco- nectado da grade elétrica. Isto permite a bancos inteiros ou a baterias indivi- duais a serem trocados modularmente para consertos ou manutenção, bem como também para atualizações de bateria ou mudanças no tipo de bateria. Qualquer tipo de bateria ou sistema de baterias apropriados

com armazenamento suficiente podem ser usados tanto para as baterias de sistema elétrico primário quanto secundário. Em certas modalidades da in- venção, as baterias individuais usadas tanto nos bancos de bateria do sis- tema elétrico primário quanto no sistema elétrico secundário são do tipo de chumbo-ácido, de material de vidro absorvido (AGM). As baterias AGM tipi- camente alcançam uma taxa rápida de recarga (aproximadamente 30 minu- tos para recarregar para 80% da capacidade) sem causar qualquer diminui- ção significativa na vida da bateria. Em modalidades alternativas, podem ser usadas baterias de prata-zinco. Cada bateria em um dado banco de bateria não necessita ser

do mesmo tipo, e muitos sistemas diferentes de baterias e diferentes bateri- as são conhecidas na técnica.

Em muitas modalidades, os bancos de bateria de sistema elétri- co primário são recarregados por pelo menos um alternador. Em uma moda- lidade, os bancos primários de bateria são de 96 V e são carregados por dois alternadores de 48V conectados em série. Os alternadores são conec- tados às máquinas de superfície via um acionamento de polia, permitindo as baterias primárias a serem recarregadas quando a embarcação estiver na superfície e as máquinas de superfície estão rodando. Em uma modalidade alternativa, são usados dois alternadores de 96 Vs em paralelo para carregar os bancos primários de bateria de 96 Vs. Em uma modalidade adicional, é usado um alternador de 96 V para carregar bancos primários de bateria de 96 V. Em ainda uma modalidade adicional, é usado um alternador de 240 V para carregar os bancos primários de bateria de 240 Vs. As baterias secun- dárias podem ser também carregadas por pelo menos um alternador adicio- nal. Em uma modalidade, dois alternadores de 12 V carregam duas baterias secundárias de 12 Vs.

• Em modalidades da invenção, os bancos de bateria 12 são e- quipados com alarmes de sensor de pressão e de água. Os bancos de bate- ria 12 também ventilam para fora qualquer gás produzido durante o processo recarregamento.

Em muitas modalidades da invenção, o sistema elétrico suple-

mentar é um sistema de corrente alternada. Em uma modalidade, a volta- gem do sistema elétrico suplementar é 110 V. Toda a potência elétrica de corrente alternada de sistema elétrico suplementar vem, tanto do inversor de CC-CA do sistema elétrico secundário, quanto de fonte externa, tais como potência de litoral disponível em marinas. Quando conectado à potência ex- terna, um carregador de bateria carrega lentamente os bancos primários de bateria a plena capacidade. O sistema elétrico suplementar carrega energiza quaisquer dispositivos de corrente alternada conectados à embarcação. Isto pode incluir um sistema de condicionamento de ar de corrente alternada no compartimento de passageiro bem como qualquer dispositivo conectado no compartimento de passageiro, que opera na mesma voltagem como o siste- ma elétrico suplementar. Em uma modalidade, o sistema elétrico suplemen- tar é de 110 VCA, e um computador de 110 V, ferramenta de potência, ou outro dispositivo pode ser conectado no compartimento de passageiro e ex- trair potência do sistema elétrico suplementar.

Em muitas modalidades da invenção, todos os fios de alta volta- gem nos sistemas elétricos e grade elétrica são mantidos fora do comparti- mento de passageiro 1. Isto reduz o risco de fogo no compartimento de pas- sageiro 1. Sistema Hidráulico

Muitas modalidades do objeto da invenção incluem pelo menos um sistema hidráulico para ajudar a transferência de potência ao longo da embarcação. Os sistemas hidráulicos transferem potência a cabeçotes que podem ser usados para operar planos de mergulho, o escotilha, a tampa do compartimento de motor de superfície 11, e a direção e compensação de acionamento de saída. Em certas modalidades, os sistemas hidráulicos co- mandam válvulas ao longo da embarcação, tal como no sistema de lastro. Em certas modalidades, os sistemas hidráulicos transferem potência para os impulsores axiais.

Em muitas modalidades, a embarcação do objeto da invenção inclui três sistemas hidráulicos separados: o sistema de propulsão hidráulica, o sistema hidráulico auxiliar, e o sistema de controle hidráulico. Os três sis- temas podem compartilhar um reservatório comum, mas cada sistema tem tipicamente uma fonte de potência separada.

O sistema de propulsão hidráulica: usa pelo menos um motor elétrico energizado pelo sistema elétrico primário. Em uma modalidade, o sistema de propulsão hidráulica usa dois motores elétricos energizados pelo sistema elétrico primário. Em uma modalidade, o sistema elétrico primário que fornece potência aos motores elétricos compreendem bancos de bateri- as conectadas em série dando uma saída total de 96 volts de corrente contí- nua. Os motores elétricos acionam bombas hidráulicas que suprem potência fluídica para os impulsores axiais. Podem ser usadas válvulas solenoides para controle direcional. Em muitas modalidades, o sistema de propulsão hidráulica fornece potência para uma bomba de evacuação de casco. A bomba de evacuação de casco ejeta água do interior do casco para o sub- marino a subir para a superfície desde um estado submerso. Usando um sistema hidráulico para energizar os impulsores axi-

ais abaixa o custo de construir e aumenta a flexibilidade na montagem dos impulsores axiais. Em muitas modalidades, a embarcação compreende vál- vulas de controle que permitem um único motor elétrico para energizar vá- rios impulsores axiais.

Em muitas modalidades, o sistema hidráulico controla a entrega de HP ao longo da embarcação, funcionando como uma transmissão efetiva.

O sistema hidráulico auxiliar usa bombas hidráulicas para gerar

potência fluídica. As bombas hidráulicas são acionadas pelas máquinas de superfície 31. Em uma modalidade, a embarcação tem duas bombas hidráu- licas, cada uma delas acionada por uma motor de superfície 31. Em uma modalidade, uma bomba hidráulica energiza o sistema de direção hidráulica para os acionamentos de saída de superfície e outra bomba aciona o com- pressor de ar usado para recarregar o suprimento de ar da embarcação. Em uma modalidade alternativa, os fluxos de saída de todas as bombas hidráuli- cas são combinados para energizar o sistema de direção para os aciona- mentos de saída de superfície, o compressor de ar usado para recarregar o suprimento de ar da embarcação, e os alternadores de alta voltagem. Em uma modalidade adicional, os fluxos de saída de todas as bombas hidráuli- cas são combinados para energizar qualquer outro dispositivo que deve ex- trair potência das máquinas de superfície 31.

O sistema hidráulico de controle usa uma unidade do potência hidráulica acionado pelo sistema elétrico secundário para encher um acumu- Iador hidráulico. O acumulador hidráulico armazena fluido sob pressão para ser usado por cilindros hidráulicos ao longo da embarcação. Os cilindros hi- dráulicos que usam o fluido armazenado pelo acumulador hidráulico atuam a ventilação de entrada da motor de superfície, válvulas de controle de lastro, escotilha principal, e planos de mergulho. Em muitas modalidades, a unida- de de potência hidráulica é uma bomba hidráulica com um motor de elétrico acoplado próximo. Em muitas modalidades, o sistema elétrico secundário que aciona a unidade de potência hidráulica compreende bancos de bateria conectados em paralelo que dão uma saída de 12 volts de corrente contí- nua.

Em muitas modalidades, o acumulador hidráulico inclui um inter- ruptor. Quando o fluido armazenado é usado e drenado do acumulador hi- dráulico até uma certa pressão, o interruptor ativa a unidade de potência hi- dráulica para preencher o acumulador hidráulico. O uso de um acumulador hidráulico fornece a vantagem de não ter que ativar a unidade de potência hidráulica em qualquer momento que é usado um atuador. Ao invés, a uni- dade de potência hidráulica é ativada somente quando a pressão cai abaixo de um certo ponto. No caso de falha da unidade de potência hidráulica, o acumulador hidráulico permite também a operação dos atuadores por um período limitado de tempo até que o fluido armazenado seja completamente drenado.

A invenção objeto será agora descrita com referência a exem-

plos de configurações específicas da embarcação.

Deve ser entendido que os exemplos e modalidades descritos aqui são somente para propósitos ilustrativos. Muitas configurações e varia- ções diferentes são possíveis, como foi descrito, e são para serem incluídas dentro do espírito e campo de ação desta invenção. Exemplo 1

A modalidade seguinte da presente invenção é uma configura- ção que pode ser útil para propósitos recreacionais ou esportivos.

É usada uma estrutura central, compreendendo uma viga em I ou tubulação de caixa ou metal resistente à corrosão ou material compósito. É incluída amarração cruzada apropriada para resistir às condições do mar. Os conjuntos primários fixados à estrutura central incluem um compartimen- to de passageiro, um casco de superfície, um conjunto de trabalhos de corpo superior, um compartimento de motor de superfície, tanques laterais, e lastro principal interno.

O compartimento de passageiro é montado à estrutura central via uma série de conexões de metal ou material compósito resistente à cor- rosão. Ele compreende um casco cilíndrico de pressão externa com extremi- dades hemisféricas. O casco de pressão é dimensionado para uma profun- didade de 7,61 m (250 pés) com um fator de segurança de 16 e é de 4,57 m (15 pés) de comprimento e 1,22 m (4 pés) em diâmetro externo. A espessura de material, qualidade, e técnica de construção satisfaz os padrões da A- gência Americana de Navios (ABS) para a capacidade de profundidade e fator de segurança.

O interior do compartimento de passageiro é equipado com uma estrutura de metal ou tubo de caixa composto na qual os componentes inte- riores são montados. A decoração do interior é de estilo luxuoso com assen- to para cinco passageiros, incluindo um piloto, em uma única fila de assen- tos. É incluído um condicionador de ar montado na traseira. A frente tem um painel de controle e tela de exibição permitindo a operação de todos os sis- temas da embarcação, sensores, e instrumentos, conectados via um compu- tador montado atrás do painel.

O casco de superfície conecta à estrutura central tanto com a- desivo quanto usando parafusos conectados a furos de montagem pré- perfurados. Ele é um casco conformado em V de planar do estilo de barco a motor, e com os tanques laterais fixados, o perfil de superfície da embarca- ção está na forma geral de um "trimaran". O calado em água salgada é mais ou menos 508-609 mm (20-24 polegadas), e a embarcação desloca mais ou menos 11,19 toneladas (30.000 libras) de água com mais ou menos 1,96 metros cúbicos (520 galões) de combustível e uma carga comercial modera- da.

O interior do casco de superfície contém os compartimentos de

lastro principal interno completamente e sua subjacente zona de lastro semi- controlável livre de inundação, que por sua vez aloja as células de combustí- vel e tanques de ar. O casco de superfície contém também o compartimento de motor de superfície e uma zona livre de inundação de lastro semicontro- lável circundando a popa de compartimento de motor de superfície. O exteri- or do casco de superfície combina no topo aos trabalhos de corpo superior via adesivo ou uma vedação de gaxeta.

O compartimento de motor de superfície é uma caixa construída de metal resistente a corrosão ou material compósito, e uma porta de venti- lação comandada hidraulicamente no topo fornece influxo de ar. Uma gaxeta maior, articulada na traseira e comandada por meios hidráulicos, veda toda a parte de topo do compartimento. O compartimento de motor de superfície é compensado à pressão em profundidade e tem um volume de cerca de 3,08 metros (109 pés cúbicos).

São usados dois compressores de ar SCBA de 34,47 mPa (5.000 psi) para carregar o sistema de ar e estão localizados no comparti- mento de motor de superfície e acionados por meios hidráulicos. Oito tan- ques, localizados nos compartimentos de lastro principal interno, armazenam 14,16 metros (500 pés cúbicos) cada a 31,02 mPa (4.500 psi), com um em reserva conectado à grade de ar de emergência. O sistema de ar primário opera a 1,65 mPa (240 psi) via reguladores abaixo. O leitor de núcleo ambi- ente compreende um tubo padrão e um mecanismo flutuador de três gati- lhos, e o compartimento de motor de superfície funciona como o coletor de núcleo ambiente.

Os tanques de oxigênio estão localizados no conjunto de traba- lhos de corpo superior e estão conectados ao compartimento de passageiro. Oxigênio suficiente está presente para suprir 48 horas do sistema de suporte à vida para cinco pessoas, de acordo com padrões da ABS. Um purificador de dióxido de carbono do tipo cartucho é montado no compartimento de passageiro com armazenamento suficiente para operação de 48 horas.

Os tanques laterais são compensados a ar e cada um deles é dividido internamente em dois compartimentos principais de lastro externo e um compartimento de lastro de compensação à frente. Cada tanque lateral tem mais ou menos 8,53 m (28 pés) de comprimento, e o volume combinado dos tanques laterais é mais ou menos 59,47 m (195 pés). Os trabalhos de corpo superior são montados à estrutura central via parafusos em pontos de montagem pré-perfurados. Os trabalhos de corpo superior compreendem um casco de fibra de vidro moldado em duas plataformas laterais estendendo-se longitudinalmente flanqueando o compartimento de passageiro, cada um com mais ou menos 0,5 m (3 pés) de largura e aproximadamente 3,96 m (13 pés) de comprimento. Escadas de fibra de vidro moldada em ambos os Ia- dos descem para o convés traseiro, que é mais ou menos de 3,05 m (10 pés) de largura e de mais ou menos 1,22 m (4 pés) de profundidade e prove assento para seis passageiros. Um interceptor se estende acima da cobertu- ra de compartimento de motor de superfície e é usado para montar antenas e a cúpula de radar.

O interior dos trabalhos de corpo superior é oco e aloja os qua- tro bancos de bateria e as zonas livres de inundação. As partes superior e inferior dos trabalhos de corpo superior, têm uma série de válvulas de uma só via, permitindo água e ar a entrar e sair do conjunto durante a submersão e subida à superfície. A parte inferior está aberta na traseira para a seção livre de inundação de lastro semicontrolável circundando o compartimento de motor de superfície. As portas de casco abrem para as áreas livres de inundação no

casco de superfície inferior para encher ou drenar o sistema de lastro. Bom- bas são usadas para ajudar na indução e expulsão de água. Os quatro com- partimentos de lastro principal interno são caixas retangulares abertas no fundo revestidas com revestimentos de lastro e se combinam para dar um volume de 4,81 metros (170 pés cúbicos). Conexões sinfonada conectam cada compartimento de lastro principal interno a cada compartimento de las- tro principal externo, e a válvula de tubo de exaustão está localizada no compartimento de passageiro.

O sistema de lastro de compensação compreende tanques de estabilidade montados em direção à traseira acima do convés e tanques de compensação à frente localizados nos tanques laterais. Os compartimentos de lastro de compensação são compensados a ar e se combinam para dar 0,53 metros flHH^·)de volume.

A potência de superfície é fornecida por dois motores marítimos diesel a bordo de 440 HP através de uma transmissão de relação de engre- nagem dois para um, gerando mais ou menos 4.609 N.m (3.400 pé-libras) de torque à força axial máxima. Acionamentos de saída, que são compensados à pressão em profundidade, fornecem propulsâo de superfície. Quatro célu- las de combustível de deslocamento variável revestidas de defletor colapsá- vel de cerca de 0,49 metros cúbicos (HH) cada uma são localizadas dentro dos compartimentos de lastro principal interno.

Dois alternadores, acionados pelas máquinas de superfície, for- necem potência para o sistema elétrico. Quatro bancos de bateria, cada um deles encaixado em um tanque de submersão, provêm armazenamento elé- trico para o sistema elétrico primário, que opera a 96 VDC. Cada tanque de submersão é um casco de pressão tubular de material e construção dimen- sionado para a profundidade máxima com fator de segurança. Cada banco de bateria tem oito baterias de célula seca do tipo AGM de chumbo- ácido de 12 volts, conectadas em série.

O sistema elétrico secundário opera a 12 VCC, e é provido ar- mazenamento elétrico por duas baterias de célula seca do tipo AGM de chumbo- ácido montadas no compartimento de motor de superfície, com uma bateria de reserva de emergência adicional. O sistema elétrico suple- mentar, que opera a 110 VCA, é provido por um inversor montado no com- partimento de motor de superfície e fixado ao sistema elétrico secundário.

Uma série de bombas localizadas no compartimento de motor de superfície gera potência hidráulica que é distribuída para a grade hidráuli- ca. As bombas são energizadas por motores elétricos conectados à grade de sistema elétrico primário. Impulsores hidráulicos axiais principais monta- dos na traseira dos trabalhos de corpo superior, em ambos os lados do con- vés traseira, fornecem propulsão de sub-superfície. Tubos de impulsão hi- dráulica à frente e na popa provêm controle de guinada.Planos de mergulho retráteis montados na parte da frente do conjunto de trabalhos de corpo su- perior ajudam o controle de arfagem e de balanço.

As máquinass de superfície acionam bombas via partidas de po- tência para prover potência para o sistema hidráulico auxiliar, o qual prove compensação e direção aos acionamentos de saída. O sistema de controle hidráulico comanda válvulas, planos de mergulho, e ventilações, e é aciona- do por uma bomba fixada a um motor elétrico energizado pela grade de sis- tema elétrico secundário com potência armazenada em um acumulador.

A embarcação é equipada com GPS, radar, sonar de sensore- amento para a frente e para trás, piloto automático, e plotagem de carta. An- tenas externas são compensadas à pressão.

A embarcação inteira tem mais ou menos 9,75 m (32 pés) de comprimento e mais ou menos 8,53 m (28 pés) de comprimento na linha de água. A viga total com tanques laterais instalados é de mais ou menos 4,11 m (13.5 pés), e o calado é de mais ou menos 508 mm (20 polegadas). A al- tura é mais ou menos 1,8 m (6 pés), 254 mm (10 polegadas) da quilha até o topo do compartimento de passageiro e mais ou menos 2,59 m (8.5 pés) da quilha até o topo do interceptor. A embarcação pesa mais ou menos 9,7 to- neladas (26.000) libras quando seca. Exemplo 2

A modalidade seguinte da presente invenção é uma configura- ção que pode ser útil para propósitos militares.

Uma estrutura central é usada, compreendendo uma vida em I ou tubulação de caixa de metal ou material compósito resistente a corrosão. Armação cruzada apropriada é incluída para resistir às condições do mar. Os conjuntos primários fixados à estrutura central incluem um compartimen- to de passageiro, um casco de superfície, um conjunto de trabalhos de corpo superior, um compartimento de motor de superfície, tanques laterais, e lastro principal interno.

O compartimento de passageiro é montado à estrutura central via uma série externa conexões de metal ou materiais compostos resistentes à corrosão. Ele compreende um casco cilíndrico de pressão externa com extremidades hemisféricas. O casco de pressão é dimensionado para uma profundidade de 182,8 m (600 pés) com um fator de segurança de sete é de 4,57 m (15 pés) de comprimento e 1,22 m (4 pés) em diâmetro externo. A espessura de material, qualidade, e técnica de construção satisfaz aos padrões da Agência Americana de Navios (ABS) para a capacidade de pro- fundidade e fator de segurança.

O interior do compartimento de passageiro é equipado com uma estrutura de metal ou tubo de caixa composto na qual os componentes inte- riores são montados. O interior orientado longitudinalmente permite assento para cinco passageiros, incluindo um piloto. É incluído um condicionador de ar montado na traseira. A frente tem um painel de controle e múltiplas telas de exibição permitindo a operação de todos os sistemas da embarcação, sensores, e instrumentos, conectados via um computador montado atrás do painel. Controles de co-piloto são incluídos na área geral de assentos.

O casco de superfície conecta à estrutura central tanto com adesivo quanto usando parafusos conectados a furos de montagem pré- perfurados. Ele é um casco conformado em V de casco de planar do estilo de barco a motor, e com os tanques laterais fixados, o perfil de superfície da embarcação é na forma geral de um "trimaran". O calado em água salgada é mais ou menos 508-609,6 mm (20-24 polegadas), e a embarcação desloca mais ou menos 11,19 toneladas (30.000 libras) de água com mais ou menos 1,96 metros cúbicos (520 galões) de combustível e uma carga comercial moderada.

O interior do casco de superfície contém os compartimentos de lastro principal interno completamente e sua subjacente zona de lastro semi- controlável livre de inundação, que por sua vez aloja as células de combustí- vel e tanques de ar. O casco de superfície contém também o compartimento de motor de superfície e uma zona livre de inundação de lastro semicontro- lável circundando a popa de compartimento de motor de superfície. O exteri- or do casco de superfície combina no topo aos trabalhos de corpo superior via adesivo ou uma vedação de gaxeta. Disposições de torpedo são incluídas no casco de superfície

com conexões para a grade elétrica para prover controle de fogo por compu- tador.

O compartimento de motor de superfície é uma caixa construída de metal resistente a corrosão ou material compósito, e uma porta de venti- lação comandada hidraulicamente no topo fornece influxo de ar. Uma gaxeta maior, articulada na traseira e comandada por meios hidráulicos, veda toda a parte de topo do compartimento. O compartimento de motor de superfície é compensado à pressão em profundidade e tem um volume de cerca de 311 metros (110 pés cúbicos). Os materiais usados para a construção do com- partimento são de um alto nível NIJ de resistência à intimidação.

São usados dois compressores de ar SCBA de 34,48 mPa (5.000 psi) para carregar o sistema de ar e estão localizados no comparti- mento de motor de superfície e acionados por meios hidráulicos. Oito tan- ques, localizados nos compartimentos de lastro principal interno, armazenam 500 pés cúbicos cada a 31,02 mPa (4.500 psi), com um em reserva conec- tado à grade de ar de emergência. O sistema de ar primário opera a 1,65 mPa (240 psi) via reguladores abaixo. O leitor de núcleo ambiente compre- ende um tubo padrão e um mecanismo flutuador de três gatilhos, e o com- partimento de motor de superfície funciona como o coletor de núcleo ambi- ente.

Os tanques de oxigênio estão localizados no conjunto de traba- Ihos de corpo superior e estão conectados ao compartimento de passageiro. Oxigênio suficiente está presente para suprir 48 horas do sistema de suporte à vida para cinco pessoas, de acordo com padrões da ABS. Um purificador de dióxido de carbono do tipo cartucho é montado no compartimento de passageiro com armazenamento suficiente para operação de 48 horas. Os tanques laterais são compensados a ar e cada um deles é

dividido internamente em dois compartimentos principais de lastro externo e um compartimento de lastro de compensação à frente. Cada tanque lateral tem mais ou menos 8,53 metros (28 pés) de comprimento, e o volume com- binado dos tanques laterais é mais ou menos 5,92 metros cúbicos (195 pés cúbicos). Os tanques laterais são construídos de um material com um alto nível NIJ de resistência à intimidação.

Os trabalhos de corpo superior são montados à estrutura central via parafusos em pontos de montagem pré-perfurados. Os trabalhos de cor- po superior compreendem um casco de alumínio moldado em duas plata- formas laterais estendendo-se longitudinalmente flanqueando o comparti- mento de passageiro, cada um com mais ou menos 0,5 m (3 pés) de largura e aproximadamente 3,96 m (13 pés) de comprimento. Escadas de alumínio em ambos os lados descem para o convés traseira, que é mais ou menos de 3,048 (10 pés) de largura e de mais ou menos 1,22 m (4 pés) de profundida- de. O perfil é minimizado para radar, e é usado um revestimento de absor- ção de radar.

As plataformas traseira e lateral têm pontos rígidos e fixações de grade onde montagens de armas e lançadores de mísseis podem ser fi- xados. Adicionalmente, são construídos poços dentro das plataformas de forma que armas e mísseis possam ser retraídos dentro de tanques de sub- mersão. Tanques de submersão estão presentes também para alojar muni- ções.

O interior dos trabalhos de corpo superior é oco e aloja os qua- tro bancos de bateria e as zonas livres de inundação. As partes superior e inferior dos trabalhos de corpo superior, têm uma série de válvulas de uma só via, permitindo água e ar a entrar e sair do conjunto durante a submersão e subida à superfície. A parte inferior está aberta na traseira para a seção livre de inundação de lastro semi- controlável circundando o compartimento de motor de superfície.

As portas de casco abrem para as zonas livres de inundação de lastro semicontrolável no casco de superfície inferior para encher ou drenar os sistemas de lastro. Bombas são usadas para ajudar na indução e expul- são de água. Os quatro compartimentos de lastro principal interno são cai- xas retangulares abertas no fundo revestidas com revestimentos de lastro e se combinam para dar um volume de 4,81 m (170 pés cúbicos). Conexões sinfonada conectam cada compartimento de lastro principal interno a cada compartimento de lastro principal externo, e a válvula de tubo de exaustão está localizada no compartimento de passageiro.

O sistema de lastro de compensação inclui tanques de estabili- dade montados em direção à traseira acima do convés e tanques de com- pensação à frente localizados nos tanques laterais. Os compartimentos de lastro de compensação são compensados a ar e se combinam para dar 0,53 metros (19 pés cúbicos) de volume.

A potência de superfície é fornecida por dois motores a turbina de 1400 HP. Acionamentos de jato os quais são compensados à pressão em profundidade, provêm propulsão de superfície. Quatro células de combustí- vel de deslocamento variável revestidas de defletor colapsável de cerca de 0,49 metros cúbicos (130 galões) cada uma são localizadas dentro dos com- partimentos de lastro principal interno. Dois alternadores, acionados pelas máquinas de superfície, for- necem potência para o sistema elétrico. Quatro bancos de bateria, cada um deles encaixado em um tanque de submersão, provêm armazenamento elé- trico para o sistema elétrico primário, que opera a 96 VCC. Cada tanque de submersão é um casco de pressão tubular de material e construção dimen- sionada para a profundidade máxima com fator de segurança. Cada banco de bateria tem oito baterias de célula de 12 volts, de prata-zinco conectadas em série.

O sistema elétrico secundário opera a 12 VCC, e é provido ar- mazenamento elétrico por duas baterias de prata-zinco montadas no com- partimento de motor de superfície, com uma bateria de reserva de emergên- cia adicional. O sistema elétrico suplementar, que opera a 110 VCA, é provi- do por um inversor montado no compartimento de motor de superfície e fixa- do ao sistema elétrico secundário. Uma série de bombas localizadas no compartimento de motor

de superfície gera potência hidráulica que é distribuída para a grade hidráuli- ca. As bombas são energizadas por motores elétricos conectados à grade de sistema elétrico primário. Impulsores hidráulicos axiais principais monta- dos na traseira dos trabalhos de corpo superior, em ambos os lados do con- vés traseira, fornecem propulsão de sub-superfície. Tubos de impulsão hi- dráulica à frente e na popa provêm controle de guinada.

As máquinas de superfície acionam bombas via partidas de po- tência para prover potência para o sistema hidráulico auxiliar, o qual prove compensação e direção aos acionamentos de saída. O sistema de controle hidráulico comanda válvulas, planos de mergulho, e ventilações, e é aciona- do por uma bomba fixada a um motor elétrico energizado pela grade de sis- tema elétrico secundário com potência armazenada em um acumulador.

A embarcação é equipada com GPS militar, radar, sonar de sensoreamento para a frente e para trás, piloto automático, e plotagem de carta. Antenas externas são compensadas à pressão. Dispositivos de comu- nicação militar adicionais estão presentes nos tanques de submersão.

A embarcação inteira tem mais ou menos 9,75 m (32 pés) de comprimento e mais ou menos 8,53 m (28 pés) de comprimento na linha de água. A viga total com tanques laterais instalados é de mais ou menos 4,11 m (13.5 pés), e o calado é de mais ou menos 1016 mm (20 polegadas). A altura é mais ou menos 1,83 m (6 pés), 254 mm (10 polegadas) da quilha até o topo do compartimento de passageiro. A embarcação pesa mais ou menos 9,7 toneladas (26.000 libras) quando seca.e preso ao sistema elétrico se- cundário. Exemplo 3

A modalidade seguinte da presente invenção é uma configura- ção que pode ser útil para propósitos industriais.

É usada uma estrutura central, compreendendo uma viga em I ou tubulação de caixa ou metal resistente à corrosão ou material compósito. É incluída amarração cruzada apropriada para resistir às condições do mar. Os conjuntos primários fixados à estrutura central incluem um compartimen- to de passageiro, um casco de superfície, um conjunto de trabalhos de corpo superior, um compartimento de motor de superfície, tanques laterais, e lastro principal interno.

O compartimento de passageiro é montado à estrutura central via uma série de conexões de metal ou material compósito resistente à cor- rosão. Ele compreende um casco cilíndrico de pressão externa com extremi- dades hemisféricas. O casco de pressão é dimensionado para uma profun- didade de 182,8 m (600 pés) com um fator de segurança de sete e é de 4,57 m (15 pés) de comprimento e 1,22 m (4 pés) em diâmetro externo. A espes- sura de material, qualidade, e técnica de construção satisfaz os padrões da Agência Americana de Navios (ABS) para a capacidade de profundidade e fator de segurança. A extremidade frontal é composta de acrílico, e existe também acrílico nas partes inferior e superior do compartimento de passa- geiro.

O interior do compartimento de passageiro é equipado com uma estrutura de metal ou tubo de caixa composto na qual os componentes inte- riores são montados. O interior inclui um beliche de dobrar para acomoda- ções de dormir, um dispositivo de serviço de saúde pública marítimo, e as- sento para dois passageiros incluindo o piloto. A frente tem um painel de controle e tela de exibição permitindo a operação de todos os sistemas da embarcação, sensores, e instrumentos, conectados via um computador mon- tado atrás do painel.

O casco de superfície conecta à estrutura central tanto com a-

desivo quanto usando parafusos conectados a furos de montagem pré- perfurados. Ele é um casco de deslocamento. O calado em água salgada é mais profundo do que dos exemplos anteriores e a embarcação desloca mais ou menos 14,93 toneladas (40.000 libras) de água com uma carga de combustível cheia carga comercial pesada.

O interior do casco de superfície contém os compartimentos de lastro principal interno completamente e sua subjacente zona livre de inun- dação, que por sua vez aloja as células de combustível e tanques de ar. O casco de superfície contém também o compartimento de motor de superfície e uma seção livre de inundação circundando a popa de compartimento de motor de superfície. O exterior do casco de superfície combina no topo aos trabalhos de corpo superior via adesivo ou uma vedação de gaxeta. Parte do casco de superfície é construído de acrílico para prover uma janela de visua- lização através do fundo do compartimento de passageiro. O compartimento de motor de superfície é uma caixa construída

de metal resistente a corrosão ou material compósito, e uma porta de venti- lação comandada hidraulicamente no topo fornece influxo de ar. Uma gaxeta maior, articulada na traseira e comandada por meios hidráulicos, veda toda a parte de topo do compartimento. O compartimento de motor de superfície é compensado à pressão em profundidade e tem um volume de aproximada- mente 1,69 metros (60 pés cúbicos).

São usados dois compressores de ar SCBA de 34,47 mPa (5.000 psi) para carregar o sistema de ar e estão localizados no comparti- mento de motor de superfície e acionados por meios hidráulicos. Oito tan- ques, localizados nos compartimentos de lastro principal interno, armazenam 14,15 metros (500 pés cúbicos) cada a 31,02 mPa (4.500 psi), com um em reserva conectado à grade de ar de emergência. O sistema de ar primário opera a 1,65 mPa (240 psi) via reguladores abaixo. O leitor de núcleo ambi- ente compreende um tubo padrão e um mecanismo flutuador de três gati- lhos, e o compartimento de motor de superfície funciona como o coletor de núcleo ambiente.

Os tanques de oxigênio estão localizados no conjunto de traba- lhos de corpo superior e estão conectados ao compartimento de passageiro. Oxigênio suficiente está presente para suprir 48 horas de suporte à vida para duas pessoas, de acordo com padrões da ABS. Um purificador de dióxido de carbono do tipo cartucho é montado no compartimento de passageiro com armazenamento suficiente para operação de 48 horas.

Os tanques laterais são compensados a ar e cada um deles é dividido internamente em dois compartimentos principais de lastro externo e um compartimento de lastro de compensação à frente. Cada tanque lateral tem mais ou menos 8,53 m (28 pés) de comprimento, e o volume combinado dos tanques laterais é mais ou menos 9,91 metros cúbicos (1350 pés).

Os trabalhos de corpo superior são montados à estrutura central via parafusos em pontos de montagem pré-perfurados. Os trabalhos de cor- po superior compreendem um casco de fibra de vidro moldado em duas pla- taformas laterais estendendo-se longitudinalmente flanqueando o comparti- mento de passageiro, cada um com mais ou menos 0,5 m (3 pés) de largura e aproximadamente 3,96 m (13 pés) de comprimento. Escadas de fibra de vidro moldada em ambos os lados descem para o convés traseiro, que é mais ou menos de 10 pés de largura e de mais ou menos 1,22 m (4 pés) de profundidade e prove assento para seis passageiros. Quatro células de com- bustível extra, dobrando a carga de combustível, estão presentes no conjun- to de trabalhos de corpo superior. Estão também presentes montagens para dois braços manipuladores.

O interior dos trabalhos de corpo superior é oco e aloja os qua- tro bancos de bateria e as zonas livres de inundação. As partes superior e inferior dos trabalhos de corpo superior, têm uma série de válvulas de uma só via, permitindo água e ar a entrar e sair do conjunto durante a submersão e subida à superfície. A parte inferior está aberta na traseira para a seção livre de inundação de lastro semi- controlável circundando o compartimento de motor de superfície.

As portas de casco abrem para as áreas livres de inundação no casco de superfície inferior para encher ou drenar o sistema de lastro. Bom- bas são usadas para ajudar na indução e expulsão de água. Os quatro com- partimentos de lastro principal interno são caixas retangulares abertas no fundo revestidas com revestimentos de lastro e se combinam para dar um volume de 4,81 metros (170 pés cúbicos). Conexões sinfonada conectam cada compartimento de lastro principal interno a cada compartimento de Ias- tro principal externo, e a válvula de tubo de exaustão está localizada no compartimento de passageiro.

O sistema de lastro de compensação compreende tanques de estabilidade montados em direção à traseira acima do convés e tanques de compensação à frente localizados nos tanques laterais. Os compartimentos de lastro de compensação são compensados a ar e se combinam para dar 0,53 metros (19 pés cúbicos) de volume.

A potência de superfície é fornecida por um único motor maríti- mo a diesel, a bordo, de 440 HP através de uma transmissão de relação de engrenagem dois para um, gerando mais ou menos 4609 N.m (3.400 pé- libras) de torque à força axial máxima. Acionamentos de saída, que são compensados à pressão em profundidade, fornecem

propulsão de superfície. Quatro células de combustível de des- locamento variável revestidas de defletor colapsável de cerca de 0,49 metros cúbicos (130 galões) cada uma são localizadas dentro dos compartimentos de lastro principal interno.

Dois alternadores, acionados pelas máquinas de superfície, for- necem potência para o sistema elétrico. Quatro bancos de bateria, cada um deles encaixado em um tanque de submersão, provêm armazenamento elé- trico para o sistema elétrico primário, que opera a 96 VDC. Cada tanque de submersão é um casco de pressão tubular de material e construção dimen- sionado para a profundidade máxima com fator de segurança. Cada banco de bateria tem oito baterias de célula seca do tipo AGM de chumbo- ácido de 12 volts, conectadas em série.

O sistema elétrico secundário opera a 12 VCC1 e é provido ar- mazenamento elétrico por duas baterias de célula seca do tipo AGM de chumbo- ácido montadas no compartimento de motor de superfície, com uma bateria de reserva de emergência adicional. O sistema elétrico suple- mentar, que opera a 110 VCA1 é provido por um inversor montado no com- partimento de motor de superfície e fixado ao sistema elétrico secundário.

Uma série de bombas localizadas no compartimento de motor de superfície gera potência hidráulica que é distribuída para a grade hidráuli- ca. As bombas são energizadas por motores elétricos conectados à grade de sistema elétrico primário. Impulsores hidráulicos axiais principais monta- dos na traseira dos trabalhos de corpo superior, em ambos os lados do con- vés traseiro, fornecem propulsão de sub-superfície. Tubos de impulsão hi- dráulica à frente e na popa provêm controle de guinada. As máquinas de superfície acionam bombas com correia para

prover potência ao sistema hidráulico auxiliar, o qual prove compensação e direção aos acionamentos de saída. O sistema de controle hidráulico co- manda válvulas, planos de mergulho, e ventilação, e é acionado por uma bomba fixada a um motor elétrico energizado pela grade de sistema elétrico secundário com potência armazenada em um acumulador.

A embarcação é equipada com GPS, radar, sonar de sensore- amento para a frente e para trás, piloto automático, e plotagem de carta. Antenas externas são compensadas à pressão.

A embarcação inteira tem mais ou menos 9,75 m (32 pés) de comprimento e mais ou menos 8,53 m (28 pés) de comprimento na linha de água. A viga total com tanques laterais instalados é de mais ou menos 41,15 m (13.5 pés), e o calado é de mais ou menos 1016 mm (40 polegadas). A altura é mais ou menos 1,83 m (6 pés), 254 mm (10 polegadas) da quilha até o topo do compartimento de passageiro. A embarcação pesa mais ou menos 11,97 kg (30.000 libras) quando seca.

Claims (413)

1. Submarino de finalidade configurável que compreende: um casco de superfície; um compartimento de motor de superfície alojando pelo menos um motor; um sistema de lastro que compreende pelo menos um compar- timento de lastro; e um compartimento de passageiro; em que o compartimento de passageiro está montado tal que quando o submarino navega na superfície de um corpo de água, pelo menos a maioria do volume do compartimento de passageiro está acima da linha d'água.

2. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito compartimento de passageiro compreende um casco de pressão.

3. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito compartimento de passageiro compreende um compartimento de passageiro em pressão ambiente.

4. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito sistema de lastro é um sistema de lastro em estágios.

5. Submarino de acordo com a reivindicação 1, ainda compre- endendo uma estrutura central; em que o casco de superfície, o comparti- mento de motor de superfície, e o compartimento de passageiro cada um é unido à estrutura central.

6. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o siste- ma de lastro compreende pelo menos um compartimento de lastro totalmen- te controlável.

7. Submarino de acordo com a reivindicação 6, em que o volu- me combinado de pelo menos do um compartimento de lastro totalmente controlável é de aproximadamente 125% a aproximadamente 315% do volume total do dito compartimento de passageiro.

8. Submarino de acordo com a reivindicação 7, em que o volu- me combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é aproximadamente 200% do volume total do dito compartimento de passageiro.

9. Submarino de acordo com a reivindicação 6, em que o volu- me combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente con- trolável é de aproximadamente 75% a aproximadamente 125% do volume total do deslocamento de superfície do submarino.

10. Submarino de acordo com a reivindicação 9, em que o vo- lume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente con- trolável é aproximadamente 100% do volume total do deslocamento de su- perfície do submarino

11. Submarino de acordo com a reivindicação 2, em que todas as penetrações através do casco no casco de pressão são localizadas no mais baixo terço do volume do dito casco de pressão.

12. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o cas- co de superfície é um casco de deslizamento.

13. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito casco de superfície é um casco de deslocamento.

14. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito compartimento de motor de superfície é compensado com pressão ambien- te.

15. Submarino de acordo com a reivindicação 14, em que o dito compartimento de motor de superfície contem um leitor de núcleo ambiente.

16. Submarino de acordo com a reivindicação 15, em que o dito leitor de núcleo ambiente compreende um tubo e pelo menos um válvula flutuante.

17. Submarino de acordo com a reivindicação 16, em que o dito tubo tem aproximadamente 457,2 milímetros (18 polegadas) de comprimen- to.

18. Submarino de acordo com a reivindicação 16, em que o dito pelo menos um válvula flutuante é separado de quaisquer outros válvulas flutuante e de ambas as aberturas do dito tubo pelo menos por 76,2 milíme- tros (76,2 milímetros (3 polegadas)).

19. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito pelo menos um motor é conectado a um acionamento da saída.

20. Submarino de acordo com a reivindicação 1, que ainda compreende pelo menos de uma célula de combustível de deslocamento variável.

21. Submarino de acordo com a reivindicação 20, em que a dita pelo menos uma célula de combustível de deslocamento variável é disposta dentro do pelo menos um compartimento de lastro.

22. Submarino de acordo com a reivindicação 20, em que a dita célula de combustível de deslocamento variável compreende um material flexível.

23. Submarino de acordo com a reivindicação 22, em que o dito material flexível é um material de polímero flexível.

24. Submarino de acordo com a reivindicação 1, que ainda compreende trabalhos de corpo superior.

25. Submarino de acordo com a reivindicação 24, em que os di- tos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos uma zona de las- tro semicontrolável.

26. Submarino de acordo com a reivindicação 24, em que os di- tos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos um tanque de estabilidade.

27. Submarino de acordo com a reivindicação 24, em que os di- tos trabalhos de corpo superior compreendem duas plataformas laterais e um convés traseiro.

28. Submarino de acordo com a reivindicação 24, em que os di- tos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos um braço manipu- lador.

29. Submarino de acordo com a reivindicação 24, em que os di- tos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos uma montagem de arma.

30. Submarino de acordo com a reivindicação 24, em que os di- tos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos um poço.

31. Submarino de acordo com a reivindicação 1, que ainda compreende pelo menos um objeto de submersão.

32. Submarino de acordo com a reivindicação 1, ainda compre- endendo pelo menos um objeto de submersão alojando pelo menos uma bateria.

33. Submarino de acordo com a reivindicação 1, que ainda compreende pelo menos uma grade de ar.

34. Submarino de acordo com a reivindicação 33, compreen- dendo uma grade de armazenamento de ar de alta pressão, uma grade de ar de emergência, uma grade de compensação de ar à pressão ambiente, e uma grade de oxigênio.

35. Submarino de acordo com a reivindicação 34, em que a dita grade de armazenamento de ar de alta pressão compreende pelo menos um compressor SCBA1 pelo menos um tanque de armazenamento, pelo menos uma mangueira, e pelo menos uma válvula.

36. Submarino de acordo com a reivindicação 35, em que o dito pelo menos um compressor SCBA é colocado a aproximadamente 34,48 MPa (5.000 psi).

37. Submarino de acordo com a reivindicação 35, em que a dita grade de armazenamento de ar de alta pressão compreende ainda pelo me- nos uma válvula de flutuação.

38. Submarino de acordo com a reivindicação 35, em que a dita grade de ar de emergência compreende pelo menos um tanque de armaze- namento de ar capaz de armazenar o ar a aproximadamente 34,48 MPa (5.000 psi).

39. Submarino de acordo com a reivindicação 34, ainda com- preendendo uma grade de ar primária de baixa pressão que opera em uma pressão de aproximadamente 1,65 MPa (240 psi).

40. Submarino de acordo com a reivindicação 34, em que a dita grade de compensação de ar à pressão ambiente conecta-se a um coletor de núcleo ambiente.

41. Submarino de acordo com a reivindicação 40, em que o dito compartimento de motor de superfície é o dito coletor de núcleo ambiente.

42. Submarino de acordo com a reivindicação 34, em que a dita grade de oxigênio compreende pelo menos um tanque de oxigênio e pelo menos uma conexão ao dito compartimento de passageiro.

43. Submarino de acordo com a reivindicação 1, que ainda compreende material do purificador de dióxido de carbono.

44. Submarino de acordo com a reivindicação 43, ainda com- preendendo pelo menos um tanque de oxigênio, em que o dito pelo menos tanque de oxigênio e o dito material purificador de dióxido de carbono são suficientes para fornecer a manutenção das funções vitais para 5 seres hu- manos adultos por no mínimo 40 horas.

45. Submarino de acordo com a reivindicação 1, que ainda compreende pelo menos de 2 tanques laterais.

46. Submarino de acordo com a reivindicação 45, em que o vo- lume combinado total dos ditos tanques laterais é aproximadamente 5,92 metros cúbicos (195 pés cúbicos).

47. Submarino de acordo com a reivindicação 45, em que o vo- lume combinado total dos ditos tanques laterais é pelo menos 5,66 metros cúbicos (61 m (200 pés) cúbicos).

48. Submarino de acordo com a reivindicação 45, em que cada um dos ditos tanques laterais é dividido internamente em pelo menos 3 compartimentos.

49. Submarino de acordo com a reivindicação 6, compreenden- do pelo menos um compartimento interno de lastro contido dentro do dito casco de superfície e pelo menos um compartimento externo de lastro conti- do dentro de pelo menos um tanque lateral.

50. Submarino de acordo com a reivindicação 49, em que o dito pelo menos um compartimento interno de lastro é conectado a um compar- timento externo de lastro através de uma conexão sifonada.

51. Submarino de acordo com a reivindicação 49, em que o dito pelo menos um compartimento interno de lastro é alinhado com um revesti- mento de lastro.

52. Submarino de acordo com a reivindicação 49, em que dito pelo menos um compartimento interno de lastro está aberto ao ambiente na parte inferior.

53. Submarino de acordo com a reivindicação 49, em que o dito pelo menos um compartimento externo de lastro é compensado à pressão ambiente.

54. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 15,24 m (50 pés).

55. Submarino de acordo com a reivindicação 54, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 10, 67 m (35 pés).

56. Submarino de acordo com a reivindicação 55, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 6,1 m (20 pés).

57. Submarino de acordo com a reivindicação 56, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 3,05 m (10 pés).

58. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito submarino tem uma largura de menos de 6,1 m (20 pés).

59. Submarino de acordo com a reivindicação 58, em que o dito submarino tem uma largura de menos de 3,05 m (10 pés).

60. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito submarino tem uma altura de menos de 3,05 m (10 pés).

61. Submarino de acordo com a reivindicação 60, em que o dito submarino tem uma altura de menos de 1,83 m (6 pés).

62. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito submarino tem um peso seco total entre de aproximadamente 1133 kg (2.500 libras) e de aproximadamente 27215 kg (22394 kg (60.000 libras)).

63. Submarino de acordo com a reivindicação 62, em que o dito submarino tem um peso seco total entre de aproximadamente 1133 kg (2.500 libras) e de aproximadamente 13607 kg (11,97 kg (30.000 libras)).

64. Submarino de acordo com a reivindicação 63, em que o dito submarino tem um peso seco total entre de aproximadamente 1133 kg (2.500 libras) e de aproximadamente 6803 kg (5598 kg (15.000 libras)).

65. Submarino de acordo com a reivindicação 2, em que o dito casco de pressão é avaliada a uma profundidade de pelo menos 15,24 m (50 pés).

66. Submarino de acordo com a reivindicação 65, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade pelo menos de 60,96 m (61 m (200 pés)).

67. Submarino de acordo com a reivindicação 66, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade de pelo menos 182,88 m (600 pés).

68. Submarino de acordo com a reivindicação 67, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade pelo menos de 365,76 m (161 m (200 pés)).

69. Submarino de acordo com a reivindicação 68, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade pelo menos de 457,2 m (1500 pés).

70. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito compartimento de passageiro compreende um condicionador de ar.

71. Submarino de acordo com a reivindicação 2, em que o dito compartimento de passageiro compreende um cilindro com extremidades hemisféricas, em que o diâmetro exterior do dito compartimento de passa- geiro é de aproximadamente 1,21 m (4 pés), e em que o comprimento do dito compartimento de passageiro é de aproximadamente 4,57 m (15 pés).

72. Submarino de acordo com a reivindicação 20, em que a dita célula de combustível de deslocamento variável compreende um defletor.

73. Submarino de acordo com a reivindicação 20, em que o vo- lume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de desloca- mento variável é de pelo menos 189,27 litros (50 galões).

74. Submarino de acordo com a reivindicação 73, em que o vo- lume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de desloca- mento variável é de pelo menos 378,5 litros (100 galões).

75. Submarino de acordo com a reivindicação 74, em que o vo- lume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de desloca- mento variável é de pelo menos 757,1 litros (200 galões).

76. Submarino de acordo com a reivindicação 75, em que o vo- lume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de desloca- mento variável é de pelo menos 1892,7 litros (1,89 metros cúbicos (500 ga- lões)).

77. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito compartimento de passageiro compreende pelo menos uma janela de visão acrílica.

78. Submarino de acordo com a reivindicação 77, em que o dito casco de superfície compreende pelo menos uma janela de visão acrílica.

79. Submarino de acordo com a reivindicação 20, que ainda compreende uma grade de combustível.

80. Submarino de acordo com a reivindicação 79, em que a dita grade de combustível compreende pelo menos uma bomba usada para bombear o combustível para fora da dita pelo menos uma célula de combus- tível de deslocamento variável.

81. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito sistema de lastro compreende pelo menos uma bomba.

82. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito submarino é capaz de operar na superfície em uma velocidade de pelo me- nos 16,09 km (10 milhas) por hora.

83. Submarino de acordo com a reivindicação 82, em que o dito submarino é capaz de operar na superfície em uma velocidade de pelo me- nos 32,18 km (20 milhas) por hora.

84. Submarino de acordo com a reivindicação 83, em que o dito submarino é capaz de operar na superfície em uma velocidade de pelo me- nos 48,28 km (30 milhas) por hora.

85. Submarino de acordo com a reivindicação 84, em que o dito submarino é capaz de operar na superfície em uma velocidade de pelo me- nos de 64,36 km (40 milhas) por hora.

86. Submarino de acordo com a reivindicação 85, em que o dito submarino é capaz de operar na superfície em uma velocidade de pelo me- nos 96,56 km (60 milhas) por hora.

87. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito submarino tem uma relação de peso - potência durante a operação na su- perfície de pelo menos de 1 hp por 23 kg (50 libras).

88. Submarino de acordo com a reivindicação 87, em que a dita relação peso - potência durante a operação na superfície é de pelo menos 1 hp por 16 kg (35 libras).

89. Submarino de acordo com a reivindicação 88, em que a dita relação peso - potência durante a operação na superfície é de pelo menos 1 hp por 11 kg (25 libras).

90. Submarino de acordo com a reivindicação 89, em que a dita relação peso - potência durante a operação na superfície é de pelo menos 1 hp por 4,5 kg (10 libras).

91. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o dito submarino é capaz de operar com segurança por conta própria com passa- geiros humanos por no mínimo 40 horas consecutivas.

92. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o cas- co da superfície, o compartimento de motor de superfície, e o compartimento de passageiro são integrados em um único chassi.

93. Submarino de acordo com a reivindicação 1, em que o cas- co da superfície, o compartimento de motor de superfície, e o compartimento de passageiro cada um compreende membros de reforço.

94. Submarino de acordo com a reivindicação 93, em que os membros de reforço compreendem aço.

95. Submarino de acordo com a reivindicação 93, em que os membros de reforço compreendem material compósito.

96. Submarino de acordo com a reivindicação 93, em que os membros de reforço compreendem alumínio.

97. Submarino de acordo com a reivindicação 93, em que o casco da superfície, o compartimento de motor de superfície, e o comparti- mento de passageiro cada um compreende suporte.

98. Submarino de acordo com a reivindicação 93, em que o casco da superfície, o compartimento de motor de superfície, e o comparti- mento de passageiro cada um compreende furos de montagem pré- perfurados.

99. Submarino de acordo com a reivindicação 5, em que a es- trutura central compreende aço.

100. Submarino de acordo com a reivindicação 5, em que a es- trutura central compreende material compósito.

101. Submarino de acordo com a reivindicação 5, em que a es- trutura central compreende alumínio.

102. Submarino compreendendo: um casco de aplanamento; meios para a propulsão; e um compartimento de passageiro do casco de pressão; em que quando o submarino navegar na superfície de um corpo de água, pelo menos a maioria do compartimento de passageiro do casco de pressão está acima da linha d'água.

103. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o casco de aplanamento tem uma extremidade curva para a frente e uma ex- tremidade severa para trás, e em que os meios para a propulsão fazem com que o submarino se mova em uma maneira para diante da curvar- extremidade ao navegar em sua velocidade mais elevada na superfície da água e quando submerso.

104. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo uma estrutura central, em que o casco de aplanamento, os meios para a propulsão, e o compartimento de passageiro cada um do casco de pressão são unidos à estrutura central.

105. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo um sistema de lastro com pelo menos o um compartimento de lastro totalmente controlável, em que o volume combinado de pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é de aproximadamente 125% a aproximadamente 315% do volume total do dito compartimento de passageiro.

106. Submarino de acordo com a reivindicação 105, em que o volume combinado de pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é aproximadamente 200% do volume total do dito compartimento de passageiro.

107. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo um sistema de lastro com pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável, em que o volume combinado de pelo menos um dos compartimentos de lastro totalmente controlável é de aproximada- mente 75% a aproximadamente 125% do volume total do deslocamento de superfície do submarino.

108. Submarino de acordo com a reivindicação 107, em que o volume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é aproximadamente 100% do volume total do deslocamento de superfície do submarino.

109. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que os meios para a propulsão compreendem um compartimento de motor de su- perfície alojando pelo menos um motor.

110. Submarino de acordo com a reivindicação 109, em que o dito compartimento de motor de superfície é compensado à pressão ambien- te.

111. Submarino de acordo com a reivindicação 110, em que o dito compartimento de motor de superfície contém um leitor de ambiente de núcleo.

112. Submarino de acordo com a reivindicação 111, em que o dito leitor ambiente de núcleo compreende uma tubulação com pelo menos uma válvula de flutuação.

113. Submarino de acordo com a reivindicação 112, em que a dita tubulação tem aproximadamente 457,2 milímetros (18 polegadas de comprimento).

114.Submarino de acordo com a reivindicação 112, em que a dita válvula de flutuação é separada de pelo menos qualquer das outras vál- vulas de flutuação e de ambas as ditas aberturas da tubulação pelo menos por 76,2 milímetros (76,2 milímetros (3 polegadas)).

115. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que qualquer das penetrações de casco no casco de pressão ficam situadas no mais baixo terço do volume do dito casco de pressão.

116. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo pelo menos uma célula de combustível variável de deslocamen- to.

117. Submarino de acordo com a reivindicação 116, ainda com- preendendo um sistema de lastro que compreende pelo menos um compar- timento de lastro, em que a dita uma célula de combustível variável de des- Iocamento é disposta pelo menos dentro de um compartimento de lastro.

118. Submarino de acordo com a reivindicação 109, em que o dito motor é conectado a pelo menos uma movimentação da saída.

119. Submarino de acordo com a reivindicação 116, em que a dita célula de combustível variável de deslocamento compreende um materi- al flexível.

120. Submarino de acordo com a reivindicação 119, em que o dito material flexível é um material de polímero flexível.

121. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo um corpo superior funcional.

122. Submarino de acordo com a reivindicação 121, em que o dito corpo superior funcional compreende pelo menos uma zona semicontro- Iavel do lastro.

123. Submarino de acordo com a reivindicação 121, em que o dito corpo superior funcional compreende pelo menos um tanque de estabili- dade.

124. Submarino de acordo com a reivindicação 121, em que o dito corpo superior funcional compreende 2 plataformas laterais e 1 convés traseiro.

125. Submarino de acordo com a reivindicação 121, em que o dito corpo superior funcional compreende pelo menos um braço manipula- dor.

126. Submarino de acordo com a reivindicação 121, em que o dito corpo superior funcional compreende pelo menos um poço.

127. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo pelo menos um tanque submerso.

128. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo pelo menos um tanque submerso e contendo pelo menos uma bateria.

129. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo pelo menos uma grade de ar.

130. Submarino de acordo com a reivindicação 129, compreen- dendo uma grade de alta pressão de armazenamento de ar, uma grade de compensação à pressão ambiente, e uma grade de oxigênio.

131. Submarino de acordo com a reivindicação 130, em que a dita grade de alta pressão de armazenamento de ar compreende pelo me- nos um compressor SCBA, pelo menos um tanque de armazenamento, pelo menos uma mangueira e pelo menos uma válvula.

132. Submarino de acordo com a reivindicação 131, em que o dito compressor SCBA é calibrado a aproximadamente 34,48 MPa (5.000 psi).

133. Submarino de acordo com a reivindicação 131, em que a dita grade de alta pressão do armazenamento de ar compreende pelo me- nos uma válvula de partida.

134. Submarino de acordo com a reivindicação 130, em que a dita grade de ar de emergência compreende pelo menos um tanque de ar- mazenamento de ar capaz de armazenar o ar a aproximadamente 34,48 MPa (5.000 psi).

135. Submarino de acordo com a reivindicação 130, ainda com- preendendo uma grade primaria de baixa pressão que opera a uma pressão de aproximadamente 1,65 MPa (240 psi).

136. Submarino de acordo com a reivindicação 130, em que a dita grade de compensação à pressão ambiente conecta-se a um distribuidor ambiental central.

137. Submarino de acordo com a reivindicação 136, em que o distribuidor ambiental central também serve como um compartimento de mo- tor de superfície.

138. Submarino de acordo com a reivindicação 130, em que a dita grade de oxigênio compreende pelo menos um tanque de oxigênio e pelo menos uma conexão ao dito compartimento de passageiro.

139. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo um material purificador composto de dióxido de carbono.

140.Submarino de acordo com a reivindicação 139, ainda com- preendendo pelo menos um tanque de oxigênio, em que o dito pelo menos um tanque de oxigênio e o dito material purificador de dióxido de carbono são suficientes para fornecer no mínimo a manutenção das funções vitais a seres humanos adultos durante pelo menos 40 horas.

141. Submarino de acordo com a reivindicação 102, ainda com- preendendo a inclusão pelo menos de 2 tanques laterais.

142. Submarino de acordo com a reivindicação 141, em que o volume combinado total dos ditos tanques laterais é pelo menos de aproxi- madamente 5,92 metros cúbicos (195 pés cúbicos).

143. Submarino de acordo com a reivindicação 141, em que o volume combinado total dos ditos tanques laterais é de pelo menos 5,66 me- tros cúbicos (61 m (200 pés) cúbicos).

144. Submarino de acordo com a reivindicação 141, em que ca- da um dos ditos tanques laterais é dividido internamente por pelo menos 3 compartimentos.

145. Submarino de acordo com a reivindicação 102, compreen- dendo um sistema do lastro, em que o dito sistema do lastro compreende pelo menos um compartimento interno do lastro contido dentro do dito casco de aplanamento e pelo menos um compartimento externo do lastro contido dentro pelo menos de um tanque lateral.

146. Submarino de acordo com a reivindicação 145, em que o dito um compartimento interno do lastro é conectado a pelo menos um com- partimento externo do lastro através de uma conexão sifonada.

147. Submarino de acordo com a reivindicação 145, em que o dito compartimento interno do lastro é alinhado pelo menos com um revesti- mento do lastro.

148. Submarino de acordo com a reivindicação 145, em que o dito pelo menos um compartimento interno do lastro está aberto ao ambiente na parte inferior.

149. Submarino de acordo com a reivindicação 145, em que o dito pelo menos um compartimento externo do lastro é compensado à pres- são ambiente.

150. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 15,24 m (50 pés).

151. Submarino de acordo com a reivindicação 150, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 10,67 m (35 pés).

152. Submarino de acordo com a reivindicação 151, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 6,1 m (20 pés).

153. Submarino de acordo com a reivindicação 152, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 3,05 m (10 pés).

154. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito submarino tem uma largura de menos de 6,1 m (20 pés).

155. Submarino de acordo com a reivindicação 154, em que o dito submarino tem uma largura de menos de 3,05 m (10 pés).

156. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito submarino tem uma altura de menos de 3,05 m (10 pés).

157. Submarino de acordo com a reivindicação 156, em que o dito submarino tem uma altura de menos de 1,83 m (6 pés).

158. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito submarino tem um peso seco total entre aproximadamente 1133 kg (2.500 libras) e de aproximadamente 27215 kg (22394 kg (60.000 libras)).

159. Submarino de acordo com a reivindicação 158, em que o dito submarino tem um peso seco total entre aproximadamente 1133 kg (2.500 libras) e de aproximadamente 13607 kg (11,97 toneladas (30.000 li- bras)).

160. Submarino de acordo com a reivindicação 159, em que o dito submarino tem um peso seco total entre aproximadamente 1133 kg (2.500 libras) e de aproximadamente 6803 kg (5598 kg (15.000 libras)).

161. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade pelo menos de 15,24 m (50 pés).

162. Submarino de acordo com a reivindicação 161, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade pelo menos de 60,96 m (61 m (200 pés)).

163. Submarino de acordo com a reivindicação 162, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade pelo menos de 182,88 m (600 pés).

164. Submarino de acordo com a reivindicação 163, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade pelo menos de 365,76 m (161 m (200 pés)).

165. Submarino de acordo com a reivindicação 164, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade pelo menos de 457,2 m (1500 pés).

166. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito compartimento de passageiro compreende um condicionador de ar.

167. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito compartimento de passageiro compreende um cilindro com extremida- des hemisféricas, em que o diâmetro exterior do dito compartimento de pas- sageiro é aproximadamente 1,22 m (4 pés), e em que o comprimento do dito compartimento de passageiro é aproximadamente 4,57 m (15 pés).

168. Submarino de acordo com a reivindicação 116, em que a dita célula de combustível de deslocamento variável compreende um defle- tor.

169. Submarino de acordo com a reivindicação 116, em que o volume combinado pelo menos de uma dita célula de combustível de deslo- camento variável é pelo menos 189,27 litros (50 galões).

170. Submarino de acordo com a reivindicação 169, em que o volume combinado pelo menos de uma dita célula de combustível de deslo- camento variável é pelo menos 379,54 litros (100 galões).

171. Submarino de acordo com a reivindicação 170, em que o volume combinado pelo menos de uma dita célula de combustível de deslo- camento variável é pelo menos 757,10 litros (200 galões).

172. Submarino de acordo com a reivindicação 171, em que o volume combinado pelo menos de uma dita célula de combustível de deslo- camento variável é pelo menos 1892,7 litros (1,89 metros cúbicos (500 ga- lões)).

173. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito compartimento de passageiro compreende pelo menos uma janela de visão acrílica.

174. Submarino de acordo com a reivindicação 173, em que o dito casco de aplanamento compreende pelo menos uma janela de visão acrílica.

175. Submarino de acordo com a reivindicação 116, compreen- de ainda uma grade do combustível.

176. Submarino de acordo com a reivindicação 116, em que a dita grade do combustível compreende pelo menos uma bomba usada para bombear o combustível fora da dita pelo menos uma célula de combustível de deslocamento variável.

177. Submarino de acordo com a reivindicação 102, que com- preende um sistema de lastro, em que o dito sistema de lastro compreende pelo menos uma bomba.

178. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito submarino é capaz de operação de superfície em uma velocidade pelo menos de 16,09 quilômetros por hora (10 milhas por hora).

179. Submarino de acordo com a reivindicação 178, em que o dito submarino é capaz da operação de superfície em uma velocidade pelo menos de 32,18 quilômetros por hora (20 milhas por hora).

180. Submarino de acordo com a reivindicação 179, em que o dito submarino é capaz da operação de superfície em uma velocidade pelo menos de 48,28 quilômetros por hora (30 milhas por hora).

181. Submarino de acordo com a reivindicação 180, em que o dito submarino é capaz da operação de superfície em uma velocidade pelo menos de 64,37 quilômetros por hora (40 milhas por hora).

182. Submarino de acordo com a reivindicação 181, em que o dito submarino é capaz da operação de superfície em uma velocidade pelo menos de 95,56 quilômetros por hora (60 milhas por hora).

183. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito submarino tem uma relação peso - potência durante a operação de superfície de pelo menos de 1 HP por (23 kg) 50 libras.

184. Submarino de acordo com a reivindicação 183, em que a dita relação de peso-potência durante a operação de superfície é pelo me- nos de 1 HP por 16 kg (35 libras).

185. Submarino de acordo com a reivindicação 184, em que a dita relação de peso-potência durante a operação de superfície é pelo me- nos de 1 HP por 11 kg (25 libras).

186. Submarino de acordo com a reivindicação 185. em que a dita relação de peso-potência durante a operação de superfície é pelo me- nos de 1 HP por 4,5 kg (10 libras).

187. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito submarino é capaz de operar com segurança por conta própria com passageiros humanos no mínimo durante 40 horas consecutivas.

188. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o dito submarino é configurável por objetivo.

189. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o casco de aplanamento e o compartimento de passageiro são integrados em um único chassi.

190. Submarino de acordo com a reivindicação 102, em que o casco de aplanamento e o compartimento de passageiro cada um compre- ende membros de reforço.

191. Submarino de acordo com a reivindicação 190, em que os membros de reforço compreendem aço.

192. Submarino de acordo com a reivindicação 190, em que os membros de reforço compreendem o material compósito.

193. Submarino de acordo com a reivindicação 190, em que os membros de reforço compreendem alumínio.

194. Submarino de acordo com a reivindicação 190, em que o casco de aplanamento e o compartimento de passageiro cada um compre- ende braçadeiras de montagem.

195. Submarino de acordo com a reivindicação 190, em que o casco de aplanamento e o compartimento de passageiro cada um compre- ende furos de montagem pré-perfurados.

196. Submarino de acordo com a reivindicação 104, em que a estrutura central dita compreende aço.

197. Submarino de acordo com a reivindicação 104, em que a dita estrutura central compreende material compósito.

198. Submarino de acordo com a reivindicação 104, em que a dita estrutura central compreende alumínio.

199. Submarino que compreende: um compartimento de passageiro; um sistema de lastro que compreende pelo menos uma zona de lastro semicontrolável; em que a dita pelo menos uma zona de lastro semicontrolável é aberta ao ambiente e é substancialmente livre de água quando o submarino navega na superfície de um corpo de água; e em que a dita pelo menos uma zona de lastro semicontrolável é preenchida com água quando o submarino é submerso; e em que quando o submarino, ao emergir, se levanta a um ponto tal que pelo menos a uma zona de lastro semicontrolável rompe a su- perfície, a seguir pela ação da gravidade a água escoa de pelo menos a maioria do volume verificável da zona de lastro semicontrolável.

200. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito compartimento de passageiro compreende um casco de pressão.

201. Submarino de acordo com a reivindicação 199, ainda com- preendendo uma estrutura central, em que o compartimento de passageiro é o unido a estrutura central.

202. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o sistema de lastro compreende pelo menos um compartimento de lastro to- talmente controlável.

203. Submarino de acordo com a reivindicação 202, em que o volume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é de aproximadamente 125% a aproximadamente 315% do vo- lume total do dito compartimento de passageiro.

204. Submarino de acordo com a reivindicação 203, em que o volume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é aproximadamente 200% do volume total do dito compartimento de passageiro.

205. Submarino de acordo com a reivindicação 202, em que o volume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é de aproximadamente 75% a aproximadamente 125% do volu- me total do deslocamento de superfície do submarino.

206. Submarino de acordo com a reivindicação 205, em que o volume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é aproximadamente 100% do volume total do deslocamento de superfície do submarino.

207. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o submarino, ao emergir, se levanta a um ponto tal que pelo menos uma zona semicontrolável de lastro rompe a superfície, a seguir pela ação da gravida- de a água escoa pelo menos 65% do volume da zona semicontrolável de lastro.

208. Submarino de acordo com a reivindicação 207, em que o submarino, ao emergir, se levanta a um ponto tal que pelo menos uma zona semicontrolável de lastro rompe a superfície, a seguir pela ação da gravida- de a água escoa pelo menos 70% do volume da zona semicontrolável de lastro.

209. Submarino de acordo com a reivindicação 208, em que o submarino, ao emergir, se levanta a um ponto tal que pelo menos uma zona semicontrolável de lastro rompe a superfície, a seguir pela ação da gravida- de a água escoa pelo menos 75% do volume da zona semicontrolável de lastro.

210. Submarino de acordo com a reivindicação 199, ainda com- preende a inclusão de um casco de aplanamento.

211. Submarino de acordo com a reivindicação 199, ainda com- preendendo um compartimento de motor de superfície que aloja pelo menos um motor.

212. Submarino de acordo com a reivindicação 199, ainda com- preendendo a inclusão de pelo menos de uma célula de combustível de des- Iocamento variável.

213. Submarino de acordo com a reivindicação 211, em que a parte da dita pelo menos uma zona semicontrolável de lastro circunda o dito compartimento de motor de superfície.

214. Submarino de acordo com a reivindicação 211, em que o compartimento de superfície do dito motor é compensado à pressão ambi- ente.

215. Submarino de acordo com a reivindicação 214, em que o dito compartimento de motor de superfície contém um leitor de núcleo de ambiente.

216. Submarino de acordo com a reivindicação 215, em que o dito leitor do núcleo de ambiente compreende um tubo e pelo menos uma- válvula de flutuação.

217. Submarino de acordo com a reivindicação 216, em que o dito tubo tem aproximadamente 457,2 milímetros (18 polegadas) de compri- mento.

218. Submarino de acordo com a reivindicação 216, em que a dita pelo menos uma válvula de flutuação é separada de qualquer das outras válvulas de flutuação e de ambas as aberturas do dito tubo por pelo menos por 76,2 milímetros (3 polegadas).

219. Submarino de acordo com a reivindicação 211, em que o dito pelo menos um motor é conectado a um acionador de saída.

220. Submarino de acordo com a reivindicação 212, em que o dito sistema de lastro compreende pelo menos um compartimento de lastro, e em que a dita pelo menos uma célula de combustível de deslocamento variável é disposta dentro de pelo menos de um compartimento de lastro.

221. Submarino de acordo com a reivindicação 212, em que a dita célula de combustível de deslocamento variável compreende um materi- al flexível.

222. Submarino de acordo com a reivindicação 221, em que o dito material flexível é um material de polímero flexível.

223. Submarino de acordo com a reivindicação 199, ainda com- preendendo trabalhos de corpo superior.

224. Submarino de acordo com a reivindicação 223, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos uma zona semi- controlável do lastro.

225. Submarino de acordo com a reivindicação 223, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos um tanque de estabilidade.

226. Submarino de acordo com a reivindicação 223, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem 2 plataformas laterais e 1 convés traseira.

227. Submarino de acordo com a reivindicação 223, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos um braço mani- pulador.

228. Submarino de acordo com a reivindicação 223, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos uma montagem de arma.

229. Submarino de acordo com a reivindicação 223, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos um poço.

230. Submarino de acordo com a reivindicação 199, que com- preende ainda pelo menos de uma cápsula de submersão.

231. Submarino de acordo com a reivindicação 199, ainda com- preendendo pelo menos uma cápsula de submersão alojando pelo menos uma bateria.

232. Submarino de acordo com a reivindicação 199, que com- preende ainda pelo menos de uma grade de ar.

233. Submarino de acordo com a reivindicação 232, que com- preende uma grade de armazenamento de ar à alta pressão, uma grade de ar de emergência, uma grade de compensação de ar à pressão ambiente, e uma grade de oxigênio

234. Submarino de acordo com a reivindicação 233, em que a dita grade de alta pressão de armazenamento de ar compreende pelo me- nos um compressor de SCBA, pelo menos um tanque de armazenamento, pelo menos uma mangueira e pelo menos uma válvula.

235. Submarino de acordo com a reivindicação 234, em que o dito pelo menos um compressor de SCBA é avaliado a aproximadamente 34,47 MPa (5.000 psig).

236. Submarino de acordo com a reivindicação 234, em que a dita grade de alta pressão de armazenamento de ar compreende adicional- mente pelo menos uma válvula de partida.

237. Submarino de acordo com a reivindicação 233, em que a grade dita de ar de emergência compreende pelo menos um tanque de ar- mazenamento de ar capaz de armazenar o ar em aproximadamente 34,47 MPa (5.000 psig).

238. Submarino de acordo com a reivindicação 233, adicional- mente compreendendo uma grade de baixa pressão de ar preliminar que se opere em uma pressão de aproximadamente 1,65 MPa (240 psig).

239. Submarino de acordo com a reivindicação 233, em que a dita grade de compensação de ar à pressão ambiente conecta-se a um dis- tribuidor ambiental do núcleo.

240. Submarino de acordo com a reivindicação 239, em que o dito distribuidor ambiental do núcleo também serve como um compartimento de motor de superfície.

241. Submarino de acordo com a reivindicação 233, em que a dita grade de oxigênio compreende pelo menos um tanque de oxigênio e pelo menos uma conexão ao dito compartimento de passageiro.

242. Submarino de acordo com a reivindicação 199, ainda com- preendendo material do purificador de dióxido de carbono.

243. Submarino de acordo com a reivindicação 242, ainda com- preendendo pelo menos um tanque de oxigênio, em que o dito pelo menos um tanque de oxigênio e o dito material do purificador de dióxido de carbono são suficientes para fornecer no mínimo a manutenção das funções vitais para 5 seres humanos adultos por 40 horas.

244. Submarino de acordo com a reivindicação 199, ainda com- preendendo pelo menos e 2 tanques laterais.

245. Submarino de acordo com a reivindicação 244, em que o volume combinado total dos ditos tanques laterais é aproximadamente 5,92 metros cúbicos (195 pés cúbicos).

246. Submarino de acordo com a reivindicação 244, em que o volume combinado total dos ditos tanques laterais é pelo menos 5,66 metros cúbicos (61 m (200 pés) cúbicos).

247. Submarino de acordo com a reivindicação 244, em que ca- da um dos ditos tanques laterais é dividido internamente pelo menos em 3 compartimentos.

248. Submarino de acordo com a reivindicação 199, compreen- dendo pelo menos um compartimento interno do lastro contido dentro de um casco de superfície e pelo menos um compartimento externo do lastro conti- do dentro de pelo menos um tanque lateral.

249. Submarino de acordo com a reivindicação 248, em que o dito pelo menos um compartimento interno do lastro é conectado a um com- partimento externo do lastro através de uma conexão sifonada.

250. Submarino de acordo com a reivindicação 248, em que o dito pelo menos um compartimento interno do lastro é alinhado com um re- vestimento do lastro.

251. Submarino de acordo com a reivindicação 248, em que o dito pelo menos um compartimento interno do lastro é aberto ao ambiente na parte inferior.

252. Submarino de acordo com a reivindicação 248, em que o dito pelo menos um compartimento externo do lastro é compensado à pres- são ambiente.

253. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 15,24 m (50 pés).

254. Submarino de acordo com a reivindicação 253. em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 10,67 m (35 pés).

255. Submarino de acordo com a reivindicação 254, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 6,1 m (20 pés)

256. Submarino de acordo com a reivindicação 255, em que o dito submarino tem um comprimento de menos de 3,05 m (10 pés).

257. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito submarino tem uma largura de menos de 6,1 m (20 pés).

258. Submarino de acordo com a reivindicação 257, em que o dito submarino tem uma largura de menos de 3,05 m (10 pés).

259. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito submarino tem uma altura de menos de 3,05 m (10 pés).

260. Submarino de acordo com a reivindicação 259, em que o dito submarino tem uma altura de menos de 1,83 m (6 pés).

261. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito submarino tem um peso seco total entre aproximadamente 1133 kg (2.500 libras) e de aproximadamente 27215 kg (22394 kg (60.000 libras)).

262. Submarino de acordo com a reivindicação 261, em que o dito submarino tem um peso seco total entre aproximadamente 1133 kg (2.500 libras) e de aproximadamente 13617 kg (11,97 toneladas (30.000 Ii- bras)).

263. Submarino de acordo com a reivindicação 262, em que o dito submarino tem um peso seco total entre aproximadamente 1133 kg (2.500 libras) e de aproximadamente 6803 kg (5598 kg (15.000 libras)).

264. Submarino de acordo com a reivindicação 200, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade de pelo menos 15,24 m (50 pés).

265. Submarino de acordo com a reivindicação 264, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade de pelo menos 60,96 m (61 m (200 pés)).

266. Submarino de acordo com a reivindicação 265, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade de pelo menos 182,88 m (600 pés).

267. Submarino de acordo com a reivindicação 260, em que o casco de pressão dita é avaliado em uma profundidade pelo menos de 365,76 m (161 m (200 pés)).

268. Submarino de acordo com a reivindicação 266, em que o dito casco de pressão é avaliado a uma profundidade de pelo menos 457,2 m (1500 pés).

269. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito compartimento de passageiro compreende um condicionador de ar.

270. Submarino de acordo com a reivindicação 200, em que o dito compartimento de passageiro compreende um cilindro com extremida- des hemisféricas, em que o diâmetro exterior do dito compartimento de pas- sageiro é de aproximadamente 1,23 m (4 pés), e em que o comprimento do dito compartimento de passageiro é de aproximadamente 4,57 m (15 pés).

271. Submarino de acordo com a reivindicação 212, em que a dita célula combustível variável de deslocamento compreende um defletor.

272. Submarino de acordo com a reivindicação 212, em que o volume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de deslo- camento variável é de pelo menos 189,27 litros (50 galões).

273. Submarino de acordo com a reivindicação 272, em que o volume combinado pelo menos de uma célula de combustível de desloca- mento variável é pelo menos 379,54 litros (100 galões).

274. Submarino de acordo com a reivindicação 273, em que o volume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de deslo- camento variável é de pelo menos 200 galões.

275. Submarino de acordo com a reivindicação 274, em que o volume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de deslo- camento variável é de pelo menos 1,89 metros cúbicos (500 galões).

276. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito compartimento de passageiro compreende pelo menos uma janela de visão acrílica.

277. Submarino de acordo com a reivindicação 276, compreen- dendo ainda um casco de superfície, em que o dito casco de superfície compreende pelo menos uma janela de visão acrílica.

278. Submarino de acordo com a reivindicação 212, compreen- dendo ainda uma grade de combustível.

279. Submarino de acordo com a reivindicação 278, em que a dita grade d combustível compreende pelo menos uma bomba usada para bombear o combustível fora da dita pelo menos uma célula de combustível de deslocamento variável.

280. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito sistema de lastro compreende pelo menos uma bomba.

281. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito submarino é capaz da operação de superfície a uma velocidade de pelo menos 16,09 quilômetros (10 milhas) por hora.

282. Submarino de acordo com a reivindicação 284, em que o dito submarino é capaz da operação de superfície a uma velocidade pelo menos de 32,18 quilômetros (20 milhas) por hora.

283. Submarino de acordo com a reivindicação 282, em que o dito submarino é capaz da operação de superfície a uma velocidade pelo menos de 48,28 quilômetros (30 milhas) por hora.

284. Submarino de acordo com a reivindicação 283, em que o dito submarino é capaz da operação de superfície a uma velocidade pelo menos de 64,37 quilômetros (40 milhas) por hora.

285. Submarino de acordo com a reivindicação 284, em que o dito submarino é capaz da operação de superfície a uma velocidade pelo menos de 95,56 quilômetros (60 milhas) por hora.

286. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito submarino tem uma relação potência-peso durante a operação de su- perfície pelo menos de 1 hp por 23 kg (50 libras).

287. Submarino de acordo com a reivindicação 286, em que a dita relação de potência-peso durante a operação de superfície é pelo me- nos 1 hp por 16 kg (35 libras).

288. Submarino de acordo com a reivindicação 287, em que a dita relação de potência-peso durante a operação de superfície é pelo me- nos 1 hp por 11 kg (25 libras).

289. Submarino de acordo com a reivindicação 288, em que a dita relação de potência-peso durante a operação de superfície é pelo me- nos 1 hp por 4,5 kg (10 libras).

290. Submarino de acordo com a reivindicação 199, em que o dito submarino é capaz de operar por conta própria com segurança passa- geiros humanos durante no mínimo 40 horas consecutivas.

291. Submarino de acordo com a reivindicação 199, compreen- dendo ainda um casco de superfície, em que o casco de superfície e o com- partimento de passageiro são integrados em um único chassi.

292. Submarino de acordo com a reivindicação 199, compreen- dendo ainda um casco de superfície, em que o casco de superfície e o com- partimento de passageiro cada um compreende o membro de reforço.

293. Submarino de acordo com a reivindicação 292, em que os membros de reforço compreendem aço.

294. Submarino de acordo com a reivindicação 292, em que os membros de reforço compreendem material compósito.

295. Submarino de acordo com a reivindicação 292, em que os membros de reforço compreendem alumínio.

296. Submarino de acordo com a reivindicação 292, ainda compreendendo um casco de superfície, em que o casco de superfície e o compartimento de passageiro cada um compreende suporte.

297. Submarino de acordo com a reivindicação 292, compreen- dendo ainda um casco de superfície, em que morre o casco de superfície e o compartimento de passageiro cada um compreende furos de montagem pré- perfurados.

298. Submarino de acordo com a reivindicação 201, em que a estrutura central compreende aço.

299. Submarino de acordo com a reivindicação 201, em que a estrutura central compreende o material compósito.

300. Submarino de acordo com a reivindicação 201, em que a estrutura central compreende alumínio.

301. Submarino que compreende: um compartimento de passageiro; um sistema de lastro que compreende pelo menos um compar- timento do lastro; um distribuidor ambiental do núcleo; e um leitor ambiental do núcleo.

302. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito distribuidor ambiental do núcleo é um compartimento de motor de super- fície alojando pelo menos um motor.

303. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito leitor ambiental do núcleo compreende um tubo pelo menos uma válvula de flutuação.

304. Submarino de acordo com a reivindicação 303, em que o dito tubo tem aproximadamente 457,2 milímetros (18 polegadas) de com- primento.

305. Submarino de acordo com a reivindicação 303, em que a pelo menos uma válvula de flutuação é separada de qualquer das outras válvulas de flutuação e de ambas as aberturas do dito tubo por pelo menos 76,2 milímetros (76,2 milímetros (3 polegadas)).

306. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito compartimento de passageiro compreende um casco de pressão.

307. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda uma estrutura central, em que o compartimento de passageiro é unido à estrutura central.

308. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o sistema de lastro compreende pelo menos um compartimento de lastro to- talmente controlável.

309. Submarino de acordo com a reivindicação 308, em que o volume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é de aproximadamente 125% a aproximadamente 315% do vo- lume total do dito compartimento de passageiro.

310. Submarino de acordo com a reivindicação 309, em que o volume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é de aproximadamente 200% do volume total do dito comparti- mento de passageiro.

311. Submarino de acordo com a reivindicação 308, em que o volume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é de aproximadamente 75% a aproximadamente 125% do volu- me total do deslocamento de superfície do submarino.

312. Submarino de acordo com a reivindicação 311, em que o volume combinado do pelo menos um compartimento de lastro totalmente controlável é aproximadamente 100% do volume total do deslocamento de superfície do submarino.

313. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda um casco de aplanamento.

314. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda pelo menos uma célula de combustível de deslocamento variá- vel.

315. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito pelo menos um motor é conectado a uma movimentação da saída.

316. Submarino de acordo com a reivindicação 314, em que o dito sistema de lastro compreende pelo menos um compartimento de lastro e em que a dita pelo menos uma célula combustível de deslocamento variável é disposta dentro pelo menos de um compartimento de lastro.

317. Submarino de acordo com a reivindicação 314, em que a dita célula de combustível de deslocamento variável compreende um materi- al flexível.

318. Submarino de acordo com a reivindicação 317, em que o dito material flexível é um material de polímero flexível.

319. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda trabalhos de corpo superior.

320. Submarino de acordo com a reivindicação 319, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos uma zona semi- controlável do lastro.

321. Submarino de acordo com a reivindicação 319, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos um tanque da estabilidade.

322. Submarino de acordo com a reivindicação 319, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem 2 plataformas laterais e 1 convés traseiro.

323. Submarino de acordo com a reivindicação 319, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos um braço mani- pulador.

324. Submarino de acordo com a reivindicação 319, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos uma montagem de arma.

325. Submarino de acordo com a reivindicação 319, em que os ditos trabalhos de corpo superior compreendem pelo menos um poço.

326. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda pelo menos um tanque de submersão.

327. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda pelo menos um do tanque de submersão alojando pelo menos uma bateria.

328. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda pelo menos de uma grade de ar.

329. Submarino de acordo com a reivindicação 328, compreen- dendo uma grade de alta pressão do armazenamento de ar, uma grade de ar de emergência, uma grade da compensação de ar à pressão ambiente, e uma grade de oxigênio.

330. Submarino de acordo com a reivindicação 329, em que a dita grade de alta pressão do armazenamento de ar compreende pelo me- nos um compressor SCBA, pelo menos um tanque de armazenamento, pelo menos uma mangueira, e pelo menos uma válvula.

331. Submarino de acordo com a reivindicação 330, em que o dito pelo menos um compressor de SCBA é avaliado em aproximadamente 34,48 MPa (5.000 psi).

332. Submarino de acordo com a reivindicação 330, em que a dita grade de alta pressão do armazenamento de ar compreende ainda pelo menos uma válvula da partida.

333. Submarino de acordo com a reivindicação 330, em que a dita grade de ar de emergência compreende pelo menos um tanque de ar- mazenamento de ar capaz de armazenar o ar em aproximadamente 34,48 MPa (5.000 psi).

334. Submarino de acordo com a reivindicação 329, compreen- dendo ainda uma grade de baixa pressão de ar primário que opera a uma pressão de aproximadamente 1,65 MPa (240 psi).

335. Submarino de acordo com a reivindicação 329, em que a dita grade da compensação de ar à pressão ambiente conecta-se ao distri- buidor do núcleo ambiente.

336. Submarino de acordo com a reivindicação 329, em que a dita grade de oxigênio compreende pelo menos um tanque de oxigênio e pelo menos uma conexão ao dito compartimento de passageiros.

337. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda material purificador de dióxido de carbono.

338. Submarino de acordo com a reivindicação 337, compreen- dendo ainda pelo menos um tanque de oxigênio, em que o dito pelo menos um tanque de oxigênio e o dito material do purificador do dióxido de carbono são suficientes para fornecer suporte à vida para 5 seres humanos adultos por pelo menos 40 horas.

339. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda pelo menos 2 tanques laterais.

340. Submarino de acordo com a reivindicação 339, em que o volume combinado total dos ditos tanques laterais ditos é de aproximada- mente 5,52 metros cúbicos (195 pés cúbicos).

341. Submarino de acordo com a reivindicação 339, em que o volume combinado total dos ditos tanques laterais é de pelo menos 5,66 me- tros cúbicos (61 m (200 pés) cúbicos).

342. Submarino de acordo com a reivindicação 339, em que ca- da um dos ditos tanques laterais é dividido internamente em pelo menos 3 compartimentos.

343. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo pelo menos um compartimento de lastro interno contido dentro de um casco de superfície e pelo menos um compartimento de lastro externo conti- do dentro de pelo menos um tanque lateral.

344. Submarino de acordo com a reivindicação 341, em que o dito pelo menos um compartimento de lastro interno é conectado a um com- partimento de lastro através de uma conexão sifonada.

345. Submarino de acordo com a reivindicação 341, em que o dito pelo menos um compartimento de lastro interno é alinhado com pelo menos um revestimento de lastro.

346. Submarino de acordo com a reivindicação 341, em que o dito pelo menos um compartimento de lastro interno está aberto ao ambiente na parte inferior.

347. Submarino de acordo com a reivindicação 343, em que o dito pelo menos um compartimento de lastro externo é compensado à pres- são ambiente.

348. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito submarino tem um comprimento menor que 15,24 m (50 pés).

349. Submarino de acordo com a reivindicação 348, em que o dito submarino tem um comprimento menor que 10,66 m (35 pés).

350. Submarino de acordo com a reivindicação 349, em que o dito submarino tem um comprimento menor que 6,10 m (20 pés).

351. Submarino de acordo com a reivindicação 350, em que o dito submarino tem um comprimento menor que 3,05 m (10 pés).

352. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito submarino tem uma largura menor que 6,10 m (20 pés).

353. Submarino de acordo com a reivindicação 352, em que o dito submarino tem uma largura menor que 3,05 m (10 pés).

354. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito submarino tem uma altura menor que 3,05 m (10 pés).

355. Submarino de acordo com a reivindicação 354, em que o dito submarino tem uma altura menor que 1,83 m (6 pés).

356. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito submarino tem um peso seco total entre aproximadamente 1134 kg (2.500 libras) e aproximadamente 27215 kg (22394 kg (60.000 libras)).

357. Submarino de acordo com a reivindicação 356, em que o dito submarino tem um peso seco total entre aproximadamente 1134 kg (2.500 libras) e aproximadamente 13607 kg (11,97 toneladas (30.000 li- bras)).

358. Submarino de acordo com a reivindicação 357, em que o dito submarino tem um peso seco total entre aproximadamente 1134 kg (2.500 libras) e aproximadamente 6804 kg (5598 kg (15.000 libras)).

359. Submarino de acordo com a reivindicação 306. em que o dito casco sob pressão é classificado a uma profundidade de pelo menos 15,24 m (50 pés).

360. Submarino de acordo com a reivindicação 359, em que o dito casco sob pressão é classificado a uma profundidade de pelo menos 60,96 m (61 m (200 pés)).

361. Submarino de acordo com a reivindicação 360, em que o dito casco sob pressão é classificado a uma profundidade de pelo menos 182,88 m (600 pés).

362. Submarino de acordo com a reivindicação 361, em que o dito casco sob pressão é classificado a uma profundidade de pelo menos 365,76 m (161 m (200 pés)).

363. Submarino de acordo com a reivindicação 362, em que o dito casco sob pressão é classificado a uma profundidade de pelo menos 457,2 m (1500 pés).

364. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito compartimento de passageiros compreende um condicionador de ar.

365. Submarino de acordo com a reivindicação 306, em que o dito compartimento de passageiros compreende um cilindro com extremida- des hemisféricas, em que o diâmetro externo do dito compartimento de pas- sageiros é de aproximadamente 1,20 m (4 pés), e em que o comprimento do dito compartimento de passageiros é de aproximadamente 4,50 m (15 pés).

366. Submarino de acordo com a reivindicação 314, em que a dita célula de combustível de deslocamento variável compreende um defle- tor.

367. Submarino de acordo com a reivindicação 314, em que o volume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de deslo- camento variável é pelo menos 189,27 litros (50 galões).

368. Submarino de acordo com a reivindicação 367, em que o volume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de deslo- camento variável é pelo menos 378,5 litros (100 galões).

369. Submarino de acordo com a reivindicação 368, em que o volume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de deslo- camento variável é pelo menos 757,1 litros (200 galões).

370. Submarino de acordo com a reivindicação 369, em que o volume combinado da dita pelo menos uma célula de combustível de deslo- camento variável é pelo menos 1892,7 litros (1,89 metros cúbicos (500 ga- lões)).

371. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito compartimento de passageiros compreende pelo menos uma janela de visão acrílica.

372. Submarino de acordo com a reivindicação 371, compreen- dendo ainda um casco de superfície, em que o dito casco de superfície compreende pelo menos uma janela de visão acrílica.

373. Submarino de acordo com a reivindicação 314, compreen- dendo ainda uma grade de combustível.

374. Submarino de acordo com a reivindicação 373, em que a dita grade de combustível compreende pelo menos uma bomba usada para bombear o combustível para fora da dita pelo menos uma célula de combus- tível de deslocamento variável.

375. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o 5 dito sistema de lastro compreende pelo menos uma bomba.

376. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito submarino é capaz de operação na superfície a uma velocidade de pelo menos 16,10 km/h (10 milhas por hora).

377. Submarino de acordo com a reivindicação 376, em que o dito submarino é capaz de operação na superfície a uma velocidade de pelo menos 32,20 km/h (20 milhas por hora).

378. Submarino de acordo com a reivindicação 377, em que o dito submarino é capaz de operação na superfície a uma velocidade de pelo menos 48,28 km/h (30 milhas por hora).

379. Submarino de acordo com a reivindicação 378, em que o dito submarino é capaz de operação de superfície a uma velocidade de pelo menos 64,37 km/h (40 milhas por hora).

380. Submarino de acordo com a reivindicação 379, em que o dito submarino é capaz de operação na superfície a uma velocidade de pelo menos 95,56 km/h (60 milhas por hora).

381. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito submarino tem uma relação potência-peso durante a operação na su- perfície de pelo menos 1 hp por 23 kg (50 libras).

382. Submarino de acordo com a reivindicação 381, em que a dita relação potência-peso durante a operação na superfície é pelo menos 1 hp por 16 kg (35 libras).

383. Submarino de acordo com a reivindicação 382, em que a dita relação potência-peso durante a operação na superfície é pelo menos 1 hp por 11 kg (25 libras).

384. Submarino de acordo com a reivindicação 383, em que a dita relação potência-peso durante a operação na superfície é pelo menos 1 hp por 4,5 kg (10 libras).

385. Submarino de acordo com a reivindicação 301, em que o dito submarino é capaz de operar com segurança por si mesmo com passa- geiros humanos por pelo menos 40 horas consecutivas.

386. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda um casco de superfície, em que o casco de superfície e o com- partimento de passageiros são integrados em um único chassi.

387. Submarino de acordo com a reivindicação 301, compreen- dendo ainda um casco de superfície, em que o casco de superfície e o com- partimento de passageiros cada um compreende membros de reforço.

388. Submarino de acordo com a reivindicação 387, em que os membros de reforço compreendem aço.

389. Submarino de acordo com a reivindicação 387, em que os membros de reforço compreendem material compósito.

390. Submarino de acordo com a reivindicação 387, em que os membros de reforço compreendem alumínio.

391. Submarino de acordo com a reivindicação 387, compreen- dendo ainda um casco de superfície, em que o casco de superfície e o com- partimento de passageiros cada um compreende suportes de montagem.

392. Submarino de acordo com a reivindicação 387, compreen- dendo ainda um casco de superfície, em que o casco de superfície e o com- partimento de passageiros cada um compreendem furos de montagem pré- perfurados.

393. Submarino de acordo com a reivindicação 307, em que a dita estrutura central compreende aço.

394. Submarino de acordo com a reivindicação 307, em que a dita estrutura central compreende material compósito.

395. Submarino de acordo com a reivindicação 307, em que a dita estrutura central compreende alumínio.

396. Método para compensar à pressão ambiente componentes de um submarino, compreendendo: prover um distribuidor central de ambiente; prover um leitor central de ambiente; prover uma fonte de ar de alta pressão que compreende o ar armazenado a uma pressão maior que pressão ambiente; a dita fonte de ar de alta pressão ao dito distribuidor central de ambiente tal modo que a fonte de ar de alta pressão fornece ar ao distribuidor central de ambiente em res- posta à atuação pelo leitor central de ambiente; e prover meios para distribuir ar a partir do distribuidor central de ambiente a pelo menos um outro componente do submarino.

397. Método de acordo com a reivindicação 396, em que o ar é distribuído do distribuidor central de ambiente a pelo menos um componente não projetado para o uso em um submarino, desse modo compensando à pressão ambiente o pelo menos um componente não projetado para o uso em um submarino.

398. Método de acordo com a reivindicação 396, compreenden- do ainda prover um regulador inferior que diminui a pressão de ar fornecido ao distribuidor central de ambiente a partir da fonte de ar de alta pressão.

399. Método de acordo com a reivindicação 396, em que o dis- tribuidor central de ambiente é um compartimento do motor na superfície.

400. Método de acordo com a reivindicação 396, em que os meios para distribuir ar a partir do distribuidor central de ambiente a pelo menos um outro componente do submarino é pelo menos uma grade de ar.

401. Método de acordo com a reivindicação 400, em que a pelo menos uma grade de ar compreende pelo menos um regulador inferior para diminuir a pressão de ar distribuído a pelo menos um componente situado acima do distribuidor central de ambiente.

402. Método de acordo com a reivindicação 401, em que o pelo menos um componente situado acima do distribuidor central de ambiente compreende pelo menos uma válvula.

403. Método de acordo com a reivindicação 396, em que o dito leitor central de ambiente compreende uma tubulação e pelo menos um a- cionador de flutuador.

404. Método de acordo com a reivindicação 403, em que a dita tubulação tem aproximadamente 457,2 mm (18 polegadas) de comprimento.

405. Método de acordo com a reivindicação 403, em que o pelo menos um acionador de flutuador é separado de quaisquer outros acionado- res de flutuador e de ambas as aberturas da dita tubulação por pelo menos 76,2 milímetros (3 polegadas).

406. Método para remover a água do lastro a partir de um sub- marino submersível, compreendendo: prover ar em um primeiro compartimento de lastro totalmente controlável até que o submarino suba o suficiente de modo que uma zona de lastro semicontrolável rompa a superfície; e permitir que a água escoe da zona de lastro semicontrolável pe- la ação da gravidade até que a zona de lastro semicontrolável contenha á- gua em menos do que a metade de seu volume.

407. Método de acordo com a reivindicação 406, compreenden- do ainda abrir pelo menos uma válvula de uma conexão em forma de P que conecta o primeiro compartimento de lastro totalmente controlável a um se- gundo compartimento de lastro totalmente controlável.

408. Método de acordo com a reivindicação 407, em que ar é in- jetado no segundo compartimento de lastro totalmente controlável de tal mo- do que água no segundo compartimento de lastro totalmente controlável sangre para dentro do primeiro compartimento de lastro totalmente controlá- vel através da conexão em forma de P, e então o ar entre no primeiro com- partimento de lastro totalmente controlável através da conexão em forma de P.

409. Método de acordo com a reivindicação 405, compreenden- do permitir que a água escoe da zona de lastro semicontrolável pela ação da gravidade até que a zona de lastro semicontrolável contenha água em me- nos do que 35% de seu volume.

410. Método de acordo com a reivindicação 409, compreenden- do permitir que a água escoe da zona de lastro semicontrolável pela ação da gravidade até que a zona de lastro semicontrolável contenha água em me- nos do que 30% de seu volume.

411. Método de acordo com a reivindicação 410, compreenden- do permitir que a água escoe da zona de lastro semicontrolável pela ação da gravidade até que a zona de lastro semicontrolável contenha água em me- nos do que 25% de seu volume.

412. Método de acordo com a reivindicação 408, em que o pri- meiro compartimento de lastro totalmente controlável é um compartimento de lastro interno principal, e em que o segundo compartimento de lastro to- talmente controlável é um compartimento de lastro externo principal.

413. Método de acordo com a reivindicação 412, em que o pri- meiro compartimento de lastro totalmente controlável está contido dentro de um casco de superfície, e em que o segundo compartimento de lastro total- mente controlável está contido dentro de um tanque lateral.