Ubåtar är fartyg som kan färdas helt under vattenytan. Termen ubåt var ursprungligen en militär förkortning av ordet undervattensbåt.

Det finns både militära och civila utbåtar. De civila används bland annat av forskare, för nöjesturer och för smuggling. Exempel på företag som tillverkar ubåtar för civilt bruk är U-boat Worx, Kemp Marine och US Submarines.

Atomdrivna ubåtar

En atomdriven ubåt har en kärnreaktor ombord som värmer upp vatten så att vattenånga bildas. Vattenångan driver en ångturbin som får en propelleraxel att rotera. Den atomdrivna ubåten är alltså på sätt och vis en ångbåt.

Eftersom kärnreaktorn inte behöver syre kan atomubåten stanna under vattenytan mycket länge – det finns gott om atomubåtar som är konstruerade för att kunna stanna under vattnet i flera månader vid behov. Många atomubåtar laddas dessutom tillräckligt med kärnbränsle för att ubåten ska kunna klara sig i många år utan att behöva någon påfyllning. Vissa atomubåtar laddas med tillräckligt med bränsle för 20 år.

Det flesta atomubåtar är utrustade med dieselmotorer för att kunna generera elektricitet i händelse av reaktorhaveri.

Dieselelektriska ubåtar

Dieselelektriska ubåtar använder sig av en eller flera dieselmotorer när ubåten befinner sig i ytläge, och övergår sedan till att drivas av en eller flera elmotorer när ubåten dyker.

Dieselmotorerna driver en elmotor (vanligen av likströmstyp) som får en propelleraxel att rotera. Hos äldre ubåtar, sådana som tillverkades innan andra världskriget, var det vanligt att dieselmotorn drev propellern direkt, utan någon elmotor som mellanläge. Denna lösning kallas för dieselmekanisk transmission.

De elmotorer som används i undervattensläge hos en dieselelektrisk utbåt drivs av batterier som laddas när ubåten har sina dieselmotorer igång i ytläge. Ubåten kan därmed bara köra i undervattensläge så pass länge som laddningen i batterierna håller för. Det finns dock en lösning som gör ubåten mer uthållig – en snorkel eller luftmast kan stickas upp över vattenytan och göra så att utbåten kan ladda sina batterier utan att själva båten måste gå upp i ytläge. Snorkeln / luftmasten suger in luft och matar den till dieselmotorerna så att de kan hålla igång. Användandet av snorkel / luftmast kräver dock att ubåten befinner sig tillräckligt nära ytan för att snorkeln / luftmasten ska nå upp, och det innebär också en ökad risk för upptäckt eftersom snorkeln / luftmasten sticker upp över vattenytan.

Stirlingmotor

Stirlingmotorn är en lösning som ökar omfattningen på den period som ubåten kan köra i undervattensläge. Många svenska ubåtar använder en stirlingmotor som gör att de kan köra under vattnet i 30 dagar utan att behöva gå upp efter luft. Stirlingmotorn drivs av bränsle (vanligen dieasel eller nafta) + flytande syre. Stirlingmotor driver en generator som i sin tur laddar upp ubåtens batterier.

Den första svenska ubåten med stirlingmotor var HMS Näcken, som försågs med en stirlingmotor när den halvtidsmodifierades år 1988. Den första svenska utbåt som hade stirlingmotor redan från början hette HMS Gotland.

Andra drivmedel

• Försök har gjort med att använda väteperoxid för att driva ubåtar, men i dagsläget räknas väteperoxid som alltför reaktivt för att uppfylla de högt ställda säkerhetskraven för ubåtar.
• I Tyskland utvecklas och testas i skrivande stund bränslecellsdrivna ubåtar.

Dykförmåga

Tryck

Ju längre ned under vattenytan man befinner sig, desto högre är trycket från vattnet. Varje 10 meter innebär en atmosfärs (1 kg/cm²) högre tryck än vid ytan. En ubåt som ska kunna dyka djupt måste därför vara mycket motståndskraft mot tryck.

Flytkraft

En ubåt är utrustad med ballasttankar som enkelt kan släppa in och ut vatten. När ubåten befinner sig i ytläge är ballasttankarna helt tomma på vatten och helt fyllda med luft för att ge maximal flytkraft. När ubåten ska dyka släpps vatten in i ballasttankarna och luft strömmar ut ur, vilket gradvis minskar flytkraften.

För att en ubåt ska kunna ”sväva” på ett visst önskat djup behöver man noga avväga flytkraften så att den blir perfekt anpassad. Detta görs genom att vatten pumpas ut från eller släpps in i en särskild regleringstank. Hur mycket vatten som behövs i regleringstanken beror bland annat på vattnets salthalt och på hur tungt man lastat ubåten med manskap, proviant, torpeder, etc. Hur mycket flytande bränsle man har ombord påverkar också, eftersom det bidrar med flytkraft.

Balans

En ubåts balans påverkas inte bara av hur den är konstruerad utan också av hur den är lastad för tillfället. För att förändra balansen och kompensera för ändringar i lasten flyttar man vatten för- eller akterut till för ändamålet avsedda trimtankar.