เรือดำน้ำคือยานพาหนะใต้น้ำที่ต้องขนส่งและรองรับโดยเรือหรือแท่น ขนาดใหญ่กว่า ซึ่งทำให้เรือดำน้ำแตกต่างจากเรือดำน้ำทั่วไปซึ่งสามารถดำรงชีวิตได้ด้วยตนเองและสามารถปฏิบัติการในทะเลได้อย่างอิสระเป็นเวลานาน^{[ 1 ]}

มีเรือดำน้ำหลายประเภท รวมถึงยานพาหนะที่มีมนุษย์ควบคุม (HOV) และยานพาหนะไร้คนขับ^{[ 2 ]}ซึ่งเรียกกันหลายชื่อ เช่นยานพาหนะควบคุมระยะไกล (ROV) หรือยานพาหนะใต้น้ำไร้คนขับ (UUV) เรือดำน้ำมีประโยชน์หลายอย่าง เช่นสมุทรศาสตร์โบราณคดีใต้น้ำการสำรวจมหาสมุทรการท่องเที่ยวการ บำรุง รักษาและการกู้คืนอุปกรณ์และการถ่ายวิดีโอใต้น้ำ^{[ 3 ]}

เรือดำน้ำขับเคลื่อนด้วยตนเองลำแรกที่มีการบันทึกไว้คือเรือดำน้ำขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยไม้พาย ซึ่งคิดค้นโดยวิลเลียม บอร์น (ประมาณ ค.ศ. 1535 – 1582) และออกแบบและสร้างโดยนักประดิษฐ์ชาวดัตช์คอร์เนลิส เดร็บเบลในปี ค.ศ. 1620 โดยมีการสร้างรุ่นปรับปรุงเพิ่มเติมอีกสองรุ่นในอีกสี่ปีต่อมา^{[ 4 ]}บันทึกร่วมสมัยระบุว่าแบบจำลองสุดท้ายได้รับการสาธิตให้พระเจ้าเจมส์ที่ 1ทรงทอดพระเนตรด้วยพระองค์เอง ซึ่งพระองค์อาจได้เสด็จขึ้นเรือเพื่อทดลองดำน้ำด้วยซ้ำ^{[ 5 ] [ 4 ]}ดูเหมือนว่าจะไม่มีการบันทึกเรือดำน้ำเพิ่มเติมอีกจนกระทั่งถึงเรือเต่า ของบุชเนล ล์

ยานดำน้ำลำแรกที่ใช้ในสงครามได้รับการออกแบบและสร้างโดยนักประดิษฐ์ชาวอเมริกันเดวิด บุชเนลล์ในปี 1775 เพื่อใช้ในการติดตั้งระเบิดกับเรือรบของข้าศึกในช่วงสงครามปฏิวัติอเมริกา อุปกรณ์ดังกล่าวซึ่งถูกขนานนามว่า " เต่า ของบุชเนลล์ " เป็นยานรูปทรงวงรีที่ทำจากไม้และทองเหลือง มีถังบรรจุน้ำเพื่อให้ดำน้ำลงไป และใช้ปั๊มมือสูบน้ำออกเพื่อให้กลับขึ้นสู่ผิวน้ำ ผู้ควบคุมใช้ใบพัดสองใบที่หมุนด้วยมือเพื่อเคลื่อนที่ในแนวดิ่งหรือแนวนอนใต้น้ำ ยานลำนี้มีหน้าต่างกระจกขนาดเล็กอยู่ด้านบน และมีไม้เรืองแสงตามธรรมชาติติดอยู่กับอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อให้สามารถอ่านค่าได้ในที่มืด

ยานโจมตีใต้น้ำ Turtleของบุชเนลล์ถูกนำมาใช้งานครั้งแรกเมื่อวันที่ 7 กันยายน ค.ศ. 1776 ที่ท่าเรือนิวยอร์ก เพื่อโจมตีเรือธงของอังกฤษ คือเรือHMS  Eagleโดยจ่าเอซรา ลีเป็นผู้ควบคุมยานในเวลานั้น ลีสามารถนำTurtle เข้าใกล้ใต้ท้อง เรือEagle ได้สำเร็จ แต่ไม่สามารถติดหัวรบได้เนื่องจากกระแสน้ำแรง

เรือดำน้ำที่มีคนขับส่วนใหญ่ใช้โดยหน่วยรบพิเศษซึ่งสามารถใช้เรือประเภทนี้สำหรับภารกิจเฉพาะทางได้หลากหลาย^{[ 6 ]}

นอกจากขนาดแล้ว ความแตกต่างทางเทคนิคหลักระหว่าง "เรือดำน้ำขนาดเล็ก" กับ "เรือดำน้ำขนาดใหญ่" คือ เรือดำน้ำขนาดเล็กไม่สามารถปฏิบัติการได้ด้วยตนเองอย่างสมบูรณ์ และอาจต้องพึ่งพาเรือสนับสนุนหรือเรือลำอื่นเพื่อเติมพลังงานและก๊าซหายใจ เรือดำน้ำขนาดเล็กโดยทั่วไปมีระยะทำการสั้นกว่า และปฏิบัติการใต้น้ำเป็นหลัก เนื่องจากส่วนใหญ่มีฟังก์ชันการทำงานบนผิวน้ำน้อยมาก เรือดำน้ำขนาดเล็กบางลำปฏิบัติการโดยใช้ "สายเคเบิล" หรือ "สายส่ง" ซึ่งเชื่อมต่ออยู่กับเรือสนับสนุน (เรือดำน้ำ เรือผิวน้ำ หรือแท่นขุดเจาะ) เรือดำน้ำขนาดเล็กสามารถดำลงไปได้ลึกถึงระดับความลึกของมหาสมุทรมากกว่า 10 กิโลเมตร (33,000 ฟุต) ใต้ผิวน้ำ

เรือดำน้ำอาจมีขนาดค่อนข้างเล็ก มีลูกเรือเพียงจำนวนน้อย และไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการอยู่อาศัย

เรือดำน้ำมักมีความคล่องตัวสูงมากโดยอาศัยแรงขับดันหรือเครื่องยนต์ไอพ่นและอาจมีแขนกลที่ควบคุมโดยลูกเรือได้ อย่างคล่องแคล่ว พอสมควร

เทคโนโลยีที่ใช้ในการออกแบบและก่อสร้างเรือดำน้ำ:

• การควบคุมการลอยตัว
• เครื่องขับดันทางทะเล
• ถังรับแรงดันที่มีภาระแรงดันภายนอก
• ระบบช่วยชีวิต
• การคมนาคมทางน้ำ
• แขนกล
• การนำทางเรือดำน้ำ

ความดันสัมบูรณ์:ที่ระดับน้ำทะเล บรรยากาศมีความดันประมาณ 1 บาร์ หรือ 103,000 นิวตัน/ตารางเมตร^ใต้น้ำ ความดันจะเพิ่มขึ้นประมาณ 0.1 บาร์ ทุกๆ เมตรที่ความลึกเพิ่มขึ้น ความดันรวมที่ความลึกใดๆ คือผลรวมของความดันของน้ำที่ความลึกนั้น ( ความดันอุทกสถิต ) และความดันบรรยากาศ ความดันรวมนี้เรียกว่าความดันสัมบูรณ์ และความสัมพันธ์คือ:

ความดันสัมบูรณ์ (บาร์ abs) = ความดันเกจ (บาร์) + ความดันบรรยากาศ (ประมาณ 1 บาร์)

ในการคำนวณความดันสัมบูรณ์ ให้บวกความดันบรรยากาศเข้ากับความดันเกจ โดยใช้หน่วยเดียวกัน การคำนวณโดยใช้ความลึกแทนความดันอาจสะดวกกว่าในการคำนวณเกี่ยวกับการดำน้ำ ในบริบทนี้ ความดันบรรยากาศถือว่าเทียบเท่ากับความลึก 10 เมตร ความลึกสัมบูรณ์ (เมตร) = ความลึกเกจ (เมตร) + 10 เมตร

การวัดความลึก: อุปกรณ์ตรวจสอบความดัน

ความดันมีความสำคัญมากกว่าความลึกเชิงเส้นทั้งในด้านโครงสร้างและสรีรวิทยา ความดันที่ระดับความลึกที่กำหนดอาจแตกต่างกันไปเนื่องจากความหนาแน่นของน้ำที่แตกต่างกัน

เพื่อแสดงความลึกเชิงเส้นในน้ำได้อย่างแม่นยำ การวัดควรใช้หน่วยเมตร (m) หน่วย "เมตรของน้ำทะเล" (msw) ตามนิยามแล้วเป็นหน่วยสำหรับการวัดความดัน

หมายเหตุ:การเปลี่ยนแปลงความลึก 10 เมตร สำหรับการเปลี่ยนแปลงความดัน 1 บาร์ จะเทียบเท่ากับความหนาแน่นของน้ำที่ 1012.72 กก./ ^ลบ.ม.

เรือดำน้ำแบบความดันบรรยากาศเดียวมีตัวเรือที่รักษาความดันภายในให้เท่ากับความดันบรรยากาศที่ผิวน้ำ ซึ่งหมายความว่าตัวเรือจะต้องสามารถทนต่อความดันไฮโดรสแตติกจากน้ำภายนอกได้ ซึ่งอาจมากกว่าความดันภายในหลายเท่า

เรือดำน้ำแบบความดันบรรยากาศจะรักษาความดันภายในและภายนอกเรือให้เท่ากัน ภายในเรือเต็มไปด้วยอากาศที่มีความดันสมดุลกับความดันภายนอก ดังนั้นตัวเรือจึงไม่จำเป็นต้องทนต่อความแตกต่างของความดัน

เทคโนโลยีที่สามคือ "เรือดำน้ำเปียก" ซึ่งหมายถึงยานพาหนะที่อาจมีหรือไม่มีห้องโดยสารปิดมิดชิด แต่ไม่ว่าในกรณีใด ภายในเรือจะเต็มไปด้วยน้ำ ดังนั้นลูกเรือจึงต้องใช้อุปกรณ์ช่วยหายใจใต้น้ำ ซึ่งอาจเป็นชุดดำน้ำที่นักดำน้ำพกติดตัว หรืออาจเป็นอุปกรณ์จ่ายก๊าซหายใจที่เรือบรรทุกไว้

เมื่อวัตถุจุ่มลงในของเหลว วัตถุนั้นจะแทนที่ของเหลวและดันของเหลวออกไป

เมื่อวัตถุจมอยู่ในของเหลวบางส่วน แรงดันที่กระทำต่อส่วนที่จมอยู่จะเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ ดังนั้น วัตถุที่จมอยู่ในของเหลวจะดูเหมือนมีน้ำหนักน้อยลงเนื่องจากแรงลอยตัวนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณของเหลวที่ถูกแทนที่และแรงลอยตัวที่เกิดขึ้นเรียกว่าหลักการของอาร์คิมิดีสซึ่งกล่าวว่า:

"เมื่อวัตถุจมอยู่ในของเหลวทั้งหมดหรือบางส่วน แรงลอยตัวที่วัตถุได้รับจะเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่"

แรงลอยตัวและน้ำหนักเป็นตัวกำหนดว่าวัตถุจะลอยหรือจมในของเหลว ขนาดสัมพัทธ์ของน้ำหนักและแรงลอยตัวจะเป็นตัวกำหนดผลลัพธ์ ซึ่งนำไปสู่สถานการณ์ที่เป็นไปได้สามประการ

แรงลอยตัวติดลบ :เมื่อน้ำหนักของวัตถุมากกว่าแรงลอยตัวที่เกิดจากน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ วัตถุนั้นจะจมลง

สภาวะสมดุลการลอยตัว :หากน้ำหนักของวัตถุเท่ากับแรงลอยตัว วัตถุจะทรงตัวอยู่ในตำแหน่งปัจจุบัน ไม่จมหรือลอยขึ้น

แรงลอยตัวเป็นบวก :เมื่อน้ำหนักของวัตถุน้อยกว่าแรงลอยตัว วัตถุจะลอยขึ้นและลอยอยู่ในน้ำ เมื่อมันถึงผิวน้ำ มันจะโผล่พ้นน้ำบางส่วน ทำให้ลดน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ และส่งผลให้แรงลอยตัวลดลง ในที่สุด แรงลอยตัวที่ลดลงจะสมดุลกับน้ำหนักของวัตถุ ทำให้มันลอยอยู่ในสภาวะสมดุลได้

ระหว่างการปฏิบัติงานใต้น้ำ เรือดำน้ำโดยทั่วไปจะมีแรงลอยตัวเป็นกลางแต่บางครั้งอาจใช้แรงลอยตัวบวกหรือลบเพื่อช่วยในการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง แรงลอยตัวลบอาจมีประโยชน์ในบางครั้งเพื่อช่วยให้เรือจมลงสู่ก้นทะเล และแรงลอยตัวบวกมีความจำเป็นเพื่อให้เรือลอยอยู่บนผิวน้ำ การปรับแรงลอยตัวอย่างละเอียดสามารถทำได้โดยใช้ถังแรงดันแรงลอยตัวแปรผัน หนึ่งถังหรือมากกว่านั้น เป็น ถัง ปรับสมดุล และการเปลี่ยนแปลงแรงลอยตัวอย่างมากที่หรือใกล้ผิวน้ำอาจใช้ถังบัลลาสต์ แรงดันบรรยากาศ ซึ่งจะถูกเติมน้ำจนเต็มระหว่างการปฏิบัติงานใต้น้ำ เรือดำน้ำบางลำใช้บัลลาสต์ภายนอกที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งอาจปล่อยออกมาที่ระดับความลึกในกรณีฉุกเฉินเพื่อให้เรือมีแรงลอยตัวเพียงพอที่จะลอยกลับขึ้นสู่ผิวน้ำได้แม้ว่าจะสูญเสียพลังงานทั้งหมด หรือเพื่อเคลื่อนที่ในแนวดิ่งได้เร็วขึ้น

เรือดำน้ำบางลำสามารถดำลงไปในระดับความลึกมากได้เรือดำน้ำตรีเอสเต (Trieste)เป็นเรือลำแรกที่ไปถึงส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร ซึ่งอยู่ลึกเกือบ 11 กิโลเมตร (36,000 ฟุต) ใต้ผิวน้ำ ณ ก้นร่องลึกมาเรียนาในปี 1960

จีนด้วย โครงการ เจียวหลงในปี 2545 เป็นประเทศที่ห้าที่ส่งคนลงไปใต้ทะเลลึก 3,500 เมตร ต่อจากสหรัฐอเมริกา ฝรั่งเศส รัสเซีย และญี่ปุ่น เมื่อวันที่ 22 มิถุนายน 2555 เรือ ดำน้ำ เจียวหลงได้สร้างสถิติการดำน้ำลึกสำหรับเรือของรัฐ เมื่อเรือดำน้ำสามคนลำนี้ดำดิ่งลงไปในมหาสมุทรแปซิฟิกที่ความลึก 6,963 เมตร (22,844 ฟุต) ^{[ 7 ]}

ในบรรดาเรือดำน้ำที่รู้จักกันดีและใช้งานมานานที่สุดคือเรือวิจัยดำน้ำลึกDSV  Alvinซึ่งบรรทุกผู้คนได้ 3 คนลงไปถึงความลึกสูงสุด 4,500 เมตร (14,800 ฟุต) Alvin เป็นของกองทัพเรือสหรัฐฯและดำเนินการโดยWHOIและในปี 2011 ได้ทำการดำน้ำไปแล้วกว่า 4,400 ครั้ง^{[ 8 ]}

เมื่อวันที่ 26 มีนาคม 2012 เจมส์ คาเมรอนได้ดำดิ่งลงไปถึงก้นของ ชา เลนเจอร์ดีพซึ่งเป็นจุดที่ลึกที่สุดเท่าที่ทราบใน ร่องลึก มาเรียนาโดยใช้เรือดำน้ำที่มีลูกเรือเป็นพาหนะ เรือดำน้ำของคาเมรอนมีชื่อว่าดีปซี ชาเลนเจอร์และดำลงไปได้ลึกถึง 10,908 เมตร (35,787 ฟุต) ^{[ 9 ]}

DSV Limiting Factorซึ่งรู้จักกันในชื่อBakunawaนับตั้งแต่การขายในปี 2022 เป็นยานดำน้ำลึก แบบมีลูกเรือ (DSV) ที่ผลิตโดยTriton Submarinesและเป็นเจ้าของและดำเนินการโดยองค์กรวิจัยสำรวจมหาสมุทร Inkfish ของGabe Newell ตั้งแต่ปี 2022 ^{[ 10 ]}ยานลำนี้ครองสถิติการดำน้ำลึกที่สุดที่มีลูกเรือในมหาสมุทรทั้งห้า Limiting Factorได้รับการสั่งซื้อโดยVictor Vescovoในราคา 37 ล้านดอลลาร์ และดำเนินการโดยองค์กรวิจัยทางทะเลของเขา Caladan Oceanic ระหว่างปี 2018 ถึง 2022 ^{[ 11 ]}ได้รับการรับรองเชิงพาณิชย์โดยDNVสำหรับการดำน้ำที่ระดับความลึกของมหาสมุทรทั้งหมด และดำเนินการโดยนักบิน พร้อมสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับผู้สังเกตการณ์

เรือลำนี้ถูกใช้ในการสำรวจ Five Deeps Expeditionและกลายเป็นเรือดำน้ำที่มีลูกเรือลำแรกที่ไปถึงจุดที่ลึกที่สุดในมหาสมุทรทั้งห้า^{[ 12 ]}มีผู้คนมากกว่า 21 คนได้ไปเยือนChallenger Deepซึ่งเป็นพื้นที่ที่ลึกที่สุดในโลกด้วยเรือ DSV Limiting Factorถูกใช้เพื่อระบุซากเรือพิฆาตUSS  Johnstonที่ความลึก 6,469 เมตร (21,224 ฟุต) และUSS  Samuel B. Robertsที่ความลึก 6,865 เมตร (22,523 ฟุต) ในร่องลึกฟิลิปปินส์ซึ่งเป็นการดำน้ำสำรวจซากเรือที่ลึกที่สุด^{[ 13 ]}นอกจากนี้ยังถูกใช้สำหรับการดำน้ำไปยังเรือดำน้ำฝรั่งเศส Minerve (S647)ที่ความลึกประมาณ 2,350 เมตร (7,710 ฟุต) ในทะเลเมดิเตอร์เรเนียน และRMS  Titanicที่ความลึกประมาณ 3,800 เมตร (12,500 ฟุต) ในมหาสมุทรแอตแลนติก

บริษัทเอกชน เช่นU-boat Worx , Triton Submarines , LLC, SEAmagine Hydrospace และ Sub Aviator Systems (หรือ 'SAS') ได้พัฒนาเรือดำน้ำขนาดเล็กสำหรับการท่องเที่ยว การสำรวจ และการเดินทางผจญภัย บริษัทสัญชาติแคนาดาในบริติชโคลัมเบียชื่อ Sportsub ได้สร้างเรือดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจส่วนบุคคลมาตั้งแต่ปี 1986 ด้วยการออกแบบพื้นเปิด (ห้องนักบินที่น้ำท่วมบางส่วน) ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

บริษัทOceanGate ซึ่งเป็นบริษัทเอกชนของสหรัฐฯ ก็มีส่วนร่วมในการสร้างเรือดำน้ำเช่นกัน แม้ว่าบริษัทจะตกอยู่ภายใต้การตรวจสอบเมื่อเรือดำน้ำลำใหม่ล่าสุดของพวกเขาเกิดระเบิดใต้น้ำโดยไม่มีผู้รอดชีวิต^{[ 18 ]}

ยานดำน้ำขนาดเล็กไร้คนขับที่เรียกว่า "ยานสำรวจใต้น้ำควบคุมระยะไกล" (MROV) หรือ "ยานใต้น้ำควบคุมระยะไกล" (ROUV) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำงานในน้ำที่ลึกเกินไปหรืออันตรายเกินไปสำหรับนักดำน้ำ หรือเมื่อเป็นประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

ยานสำรวจใต้น้ำควบคุมระยะไกล ( ROV ) ใช้ในการซ่อมแซมแท่นขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่งและใช้ในการยึดสายเคเบิลกับเรือที่จมเพื่อยกเรือขึ้น ยานสำรวจใต้น้ำควบคุมระยะไกลเหล่านี้จะเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิลใต้น้ำ (สายเคเบิลหนาที่ให้พลังงานและการสื่อสาร) กับศูนย์ควบคุมบนเรือ ผู้ควบคุมบนเรือจะเห็นภาพวิดีโอและ/หรือภาพโซนาร์ที่ส่งกลับมาจาก ROV และควบคุมเครื่องยนต์ขับเคลื่อนและแขนกลของ ROV จากระยะไกล ซากเรือไททานิกได้รับการสำรวจโดยยานสำรวจใต้น้ำดังกล่าว เช่นเดียวกับการสำรวจโดยเรือที่มีลูกเรือ

ยานใต้น้ำอัตโนมัติ (AUV) คือหุ่นยนต์ที่เดินทางใต้น้ำโดยไม่ต้องอาศัยการควบคุมอย่างต่อเนื่องจากผู้ควบคุม AUV เป็นส่วนหนึ่งของระบบใต้น้ำกลุ่มใหญ่ที่เรียกว่ายานใต้น้ำไร้คนขับ (UUV) ซึ่งเป็นการจัดประเภทที่รวมถึง ยานใต้น้ำควบคุมระยะไกลแบบไม่อัตโนมัติ(ROV) – ซึ่งถูกควบคุมและขับเคลื่อนจากผิวน้ำโดยผู้ควบคุม/นักบินผ่านสายเคเบิลหรือใช้รีโมทคอนโทรล ในการใช้งานทางทหาร AUV มักถูกเรียกว่า ยานใต้น้ำไร้คนขับ (UUV) เครื่องร่อนใต้น้ำเป็นประเภทย่อยของ AUV

เรือดำน้ำประเภทหนึ่งที่มี ห้องปรับ ความดันอากาศและห้องดำน้ำ ในตัว ซึ่งสามารถปล่อยนักดำน้ำลงไปใต้น้ำได้ เช่น:

• Deep Diver  – เรือดำน้ำวิจัย
• เรือ ดำน้ำแอนติโพดส์ (เรือดำน้ำโดยสาร)  – เรือดำน้ำพาณิชย์ที่สร้างขึ้นในปี 1973

• Polmar, Norman (2008). "Bathyscaph" . ศูนย์อ้างอิงออนไลน์ World Book . สืบค้นเมื่อ 26 มกราคม 2008 .

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเรือดำน้ำ

ค้นหาคำว่า "submersible"ใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมเสรี

• วิดีโอการดำน้ำด้วยเรือดำน้ำท่องเที่ยว shipvideos.net