Historia de los submarinos

La historia del submarino se remonta a la antigüedad. La humanidad ha empleado una variedad de métodos para viajar bajo el agua con fines de exploración, recreación, investigación y, sobre todo, de guerra. Si bien los primeros intentos, como los de Alejandro Magno, fueron rudimentarios, la aparición de nuevos sistemas de propulsión, combustibles y sonares impulsó un aumento de la tecnología submarina. La introducción del motor diésel, y luego del submarino nuclear, vio una gran expansión en el uso de submarinos, y específicamente el uso militar, durante la Primera Guerra Mundial, la Segunda Guerra Mundial y la Guerra Fría. El uso del U-Boat por parte de la Kriegsmarine contra la Marina Real y el transporte comercial en la Segunda Guerra Mundial, y el uso de submarinos en la Guerra Fría por parte de Estados Unidos y Rusia, ayudaron a consolidar el lugar del submarino en la cultura popular. Los últimos conflictos también vieron un papel cada vez mayor del submarino militar como herramienta de subterfugio, guerra oculta y disuasión nuclear. El uso militar de submarinos continúa hasta el día de hoy, predominantemente por parte de Corea del Norte, China, Estados Unidos y Rusia.

Además de su uso en la guerra, los submarinos siguen teniendo usos recreativos y científicos. Se emplean mucho en la exploración del lecho marino y de los lugares más profundos del fondo oceánico. Se utilizan ampliamente en operaciones de búsqueda y rescate de otros submarinos, buques de superficie y aeronaves, y ofrecen un medio para descender a grandes profundidades que están fuera del alcance del buceo, tanto para la exploración como para la recreación. Siguen siendo un foco de atención de la cultura popular y el tema de numerosos libros y películas.

El concepto de combate submarino tiene raíces muy profundas en la antigüedad. Existen imágenes de hombres que usaban palos huecos para respirar bajo el agua para cazar en los templos de Tebas, pero el primer uso militar conocido ocurrió durante el asedio de Siracusa (415-413 a. C.), donde los buzos despejaron obstrucciones, según la Historia de la Guerra del Peloponeso. En el asedio de Tiro (332 a. C.), Alejandro Magno utilizó buzos, según Aristóteles. Leyendas posteriores sugirieron que Alejandro descendió al mar utilizando un sumergible primitivo en forma de campana de buceo, como se representa en una ilustración del siglo XVI en las obras del poeta mogol Amir Khusrau.

Según un informe atribuido a Tahbir al-Tayseer en el Opusculum Taisnieri publicado en 1562:

dos griegos sumergidos y sobrevolados en el río Tajo cerca de la ciudad de Toledo varias veces en presencia del Santo Emperador Romano Carlos V, sin mojarse y con la llama que llevaban en sus manos todavía a la luz.

Aunque hubo varios planes para sumergibles o submarinos durante la Edad Media, el inglés William Bourne diseñó un prototipo de submarino en 1578. Se trataba de un barco completamente cerrado que podía sumergirse y remar bajo la superficie. Consistía en un recipiente de madera completamente cerrado revestido de cuero impermeable, que se sumergiría utilizando émbolos de madera ajustables con rosca de tornillo operados manualmente que presionaban contra bolsas de cuero flexibles ubicadas en los lados para aumentar o disminuir el volumen de agua y ajustar la flotabilidad de la embarcación. El boceto (izquierda) sugiere que el ajuste de profundidad se hacía utilizando un juego de bielas que sobresalía de la superficie. No hay alojamiento obvio para la tripulación.

En 1596, el matemático y teólogo escocés John Napier escribió en sus Invenciones secretas lo siguiente: "Además de los dispositivos para bucear bajo el agua con buzos, espero poder llevar a cabo otros dispositivos y estrategias para dañar a los enemigos por la gracia de Dios y por obra de artesanos expertos". No está claro si Napier llevó a cabo sus planes. Henry Briggs, que fue profesor de matemáticas en el Gresham College de Londres y más tarde en Oxford, era amigo de Napier, a quien visitó en 1615 y 1616, y también era conocido de Cornelius Van Drebbel, un holandés al servicio de Jaime I de Inglaterra, que diseñó y construyó el primer submarino exitoso en 1620. Por lo tanto, no es imposible que Briggs entrara en contacto con Drebbel debido al interés que Napier mostró por el submarino.

El submarino de Drebbel se impulsaba con remos. No está clara la naturaleza exacta de este submarino, pero es posible que se pareciera a una campana remolcada por un barco. Se probaron dos tipos mejorados en el río Támesis entre 1620 y 1624. Constantijn Huygens relata lo siguiente sobre una de estas pruebas en su autobiografía de 1651:

El resto es el pequeño barco, en el que se sumergió tranquilamente bajo el agua, mientras mantenía al rey y a varios miles de londinenses en el mayor suspenso. La gran mayoría de ellos ya pensaban que el hombre que había permanecido muy inteligentemente invisible a ellos – durante tres horas, como el rumor lo tiene – había perecido, cuando de repente se levantó a la superficie una distancia considerable de donde había caído, trayendo consigo a los varios compañeros de su peligrosa aventura para testimoniar que no habían experimentado ningún problema o miedo bajo el agua, pero se habían sentado en el fondo, cuando lo deseaban, y habían ascendido a la mente De todo esto no es difícil imaginar cuál sería la utilidad de esta invención audaz en tiempo de guerra, si de esta manera (una cosa que he escuchado repetidamente a Drebbel afirmar) barcos enemigos que están a salvo en el ancla podrían ser atacados secretamente y hundidos inesperadamente utilizando un ariete, un instrumento del cual se hace uso espeluznante ahora un día en la captura de las puertas y puentes de ciudades.

El 18 de octubre de 1690, su hijo Constantijn Huygens, Jr. comentó en su diario cómo Drebbel pudo medir la profundidad a la que había descendido su barco (lo que era necesario para evitar que se hundiera) utilizando un barómetro de mercurio:

La vieja señora Kuffler vino a verme por la mañana. Ella todavía estaba hablando de un lugar en el tribunal o en otro lugar; dije que no podía ayudarla. Dijo que su padre Cornelis Drebbel tenía un tubo largo de velocímetro en el barco en el que buceaba bajo el agua.

Para solucionar el problema de la falta de oxígeno, Drebbel fue capaz de crear oxígeno a partir de salitre para refrescar el aire de su submarino. Una indicación de ello la encontramos en la obra del propio Drebbel: Sobre la naturaleza de los elementos (1604), en el quinto capítulo:

El aire muy seco, sutil o cálido, que luego penetra rápidamente las nubes gruesas y pesadas, las expande, las hace sutiles y delgadas, y las cambia de nuevo a la naturaleza del aire, por lo que su volumen aumenta cien veces en un momento, lo que produce el movimiento terrible que, grieta y ráfaga, pone la luz del aire y la mueve, hasta que el volumen y la densidad son iguales, cuando hay reposo. Así es el cuerpo de la saltere quebrado y descompuesto por el poder del fuego y así cambiado en la naturaleza del aire, o como cuando una mano mojada o tela se ondea sobre un hierro caliente, o plomo fundido, que por expansión o ampliación debido a las grietas de calor y estallan con un ruido como el trueno.

La introducción del concepto de submarino de Drebbel parecía ir más allá de las expectativas convencionales de lo que se creía que la ciencia era capaz de hacer en ese momento. Al comentar sobre la base científica de las afirmaciones de Drebbel, se dice que el famoso astrónomo alemán Johannes Kepler comentó en 1607: "Si [Drebbel] puede crear un nuevo espíritu, por medio del cual pueda mover y mantener en movimiento su instrumento sin pesos ni poder de propulsión, será Apolo en mi opinión".

Aunque los primeros vehículos sumergibles eran herramientas para explorar el fondo marino, los inventores no tardaron en reconocer su potencial militar. Las ventajas estratégicas de los submarinos fueron expuestas por primera vez por el obispo John Wilkins de Chester en Mathematical Magick en 1648:

Entre 1690 y 1692, el físico francés Denis Papin diseñó y construyó dos submarinos. El primer diseño (1690) era una caja cuadrada metálica, fuerte y pesada, equipada con una bomba eficiente que bombeaba aire al interior del casco para aumentar la presión interior. Cuando la presión del aire alcanzaba el nivel requerido, se abrían agujeros para dejar entrar un poco de agua. Esta primera máquina se destruyó por accidente. El segundo diseño (1692) tenía forma ovalada y funcionaba con principios similares. Una bomba de agua controlaba la flotabilidad de la máquina. Según algunas fuentes, un espía del matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz llamado Haes informó que Papin había tenido cierto éxito con su segundo diseño en el río Lahn.

A mediados del siglo XVIII, se habían concedido en Inglaterra más de una docena de patentes para submarinos y embarcaciones sumergibles. En 1747, Nathaniel Symons patentó y construyó el primer ejemplo conocido de funcionamiento del uso de un tanque de lastre para la inmersión. Su diseño utilizaba bolsas de cuero que se podían llenar de agua para sumergir la embarcación. Se utilizaba un mecanismo para extraer el agua de las bolsas y hacer que la embarcación volviera a la superficie. En 1749, la revista Gentlemen's Magazine informó de que Giovanni Borelli había propuesto un diseño similar en 1680. En ese punto del desarrollo, las mejoras posteriores en el diseño se estancaron durante más de un siglo, hasta que se pudieron aplicar nuevas tecnologías industriales para la propulsión y la estabilidad.

El primer submarino militar estadounidense fue el Turtle, de 1776, un aparato con forma de huevo (o de bellota) accionado manualmente, diseñado por el estadounidense David Bushnell, para albergar a un solo hombre. Fue el primer submarino capaz de funcionar y moverse de forma independiente bajo el agua, y el primero en utilizar hélices para su propulsión. Sin embargo, según el historiador naval británico Richard Compton-Hall, los problemas para lograr una flotabilidad neutra habrían dejado inservible la hélice vertical del Turtle. La ruta que debía tomar el Turtle para atacar su objetivo previsto, el HMS Eagle, era ligeramente transversal a la corriente de marea, lo que, con toda probabilidad, habría provocado el agotamiento de Ezra Lee. Tampoco existen registros británicos de un ataque de un submarino durante la guerra. Ante estos y otros problemas, Compton-Hall sugiere que toda la historia en torno al Turtle fue inventada como desinformación y propaganda para levantar la moral, y que si Ezra Lee llevó a cabo un ataque, fue en un bote de remos cubierto en lugar de en el Turtle. Se han construido réplicas del Turtle para probar el diseño. Una réplica (el Acorn), construida por Duke Riley y Jesse Bushnell (que afirma ser descendiente de David Bushnell), aprovechó la marea para acercarse a 200 pies (61 m) del RMS Queen Mary 2 en la ciudad de Nueva York (un barco de la policía detuvo al Acorn por violar una zona de seguridad). En el Museo del Río Connecticut, la Biblioteca y Museo de la Fuerza Submarina de la Marina de los EE. UU., el Museo Submarino de la Marina Real Británica y el Museo Oceanográfico de Mónaco se exhiben réplicas de la Tortuga que reconocen su lugar en la historia.

En 1800, la Marina francesa construyó un submarino de propulsión humana diseñado por Robert Fulton, el Nautilus. También tenía una vela para su uso en la superficie, por lo que exhibió el primer uso conocido de propulsión dual en un submarino. Demostró ser capaz de usar minas para destruir dos buques de guerra durante demostraciones. Los franceses finalmente abandonaron el experimento en 1804, al igual que los británicos, cuando Fulton les ofreció más tarde el diseño del submarino.

En 1834, el general del ejército ruso Karl Andreevich Shilder [ru] le mostró al emperador Nicolás I el primer submarino equipado con cohetes.

El Submarino Hipopótamo, el primer submarino construido en Sudamérica, fue sometido a pruebas en Ecuador el 18 de septiembre de 1837. Su diseñador, José Rodríguez Lavandera, cruzó con éxito el río Guayas en Guayaquil acompañado de José Quevedo. Rodríguez Lavandera se había enlistado en la Armada ecuatoriana en 1823, llegando a ser teniente en 1830. El Hipopótamo cruzó el Guayas en dos ocasiones más, pero fue abandonado por falta de fondos e interés del gobierno.

En 1851, un cabo de artillería bávaro, Wilhelm Bauer, se hizo a la mar en el puerto de Kiel con un submarino diseñado por él, el Brandtaucher (buceador de incendios). Construido por August Howaldt y propulsado por una rueda dentada, el Brandtaucher se hundió, pero la tripulación, compuesta por tres personas, logró escapar.

Durante la Guerra Civil estadounidense, ambos bandos utilizaron submarinos. Algunos ejemplos fueron el Alligator, por la Unión, y el Hunley, por la Confederación. El Hunley fue el primer submarino que atacó y hundió con éxito un buque de guerra enemigo. (ver más abajo)

En 1863, el ingeniero germano-estadounidense Julius H. Kroehl construyó el Sub Marine Explorer, que contaba con una cámara de trabajo presurizada para que la tripulación pudiera entrar y salir bajo el agua. Esto prefiguró los sistemas de buceo modernos, como la cámara de buceo con bloqueo, aunque los problemas de la enfermedad por descompresión no se comprendían bien en ese momento. Después de su primera inmersión pública en 1866, el Sub Marine Explorer se utilizó para la pesca de perlas en la costa de Panamá. Era capaz de sumergirse a más de 31 m (102 pies) de profundidad, más que cualquier otro submarino construido antes.

El gobierno chileno puso en servicio el Flach en 1865, durante la Guerra de las Islas Chincha (1864-1866), cuando Chile y Perú lucharon contra España. Construido por el ingeniero alemán Karl Flach, el submarino se hundió durante unas pruebas en la bahía de Valparaíso el 3 de mayo de 1866, con toda la tripulación de once hombres.

Durante la Guerra del Pacífico de 1879, el gobierno peruano encargó y construyó un submarino, el Toro Submarino, diseñado por el ingeniero peruano Federico Blume y construido en Paita, Perú. Es considerado el primer submarino o sumergible operativo de América Latina. Con 48 pies (15 metros) de largo y operado manualmente por una tripulación de 11 personas, podía sumergirse a una profundidad de 12 pies (3,7 m) con un sistema de ventilación, una velocidad de 3 nudos (5,6 km/h; 3,5 mph) y una inmersión máxima de 72 pies (22 metros). Estando en pleno funcionamiento, a la espera de su oportunidad de atacar con minas navales durante el Bloqueo del Callao, fue hundido para evitar su captura por las tropas chilenas el 17 de enero de 1881, ante la inminente ocupación de Lima.

El primer submarino que no dependía de la fuerza humana para su propulsión fue el submarino de la Armada francesa Plongeur, botado en 1863 y equipado con un motor alternativo que utilizaba aire comprimido procedente de 23 tanques a 180 psi (1200 kPa). En la práctica, el submarino era prácticamente inmanejable bajo el agua, con una velocidad y una maniobrabilidad muy pobres.

El primer submarino autónomo con motor de combustión fue el Ictineo II, diseñado por el ingeniero español Narcís Monturiol. Fue botado en 1864 como un buque de propulsión humana, impulsado por 16 hombres, y en 1867 fue reconvertido a propulsión de peróxido y vapor. La embarcación de 14 metros (46 pies) fue diseñada para una tripulación de dos, podía sumergirse hasta 30 metros (98 pies) y demostró inmersiones de dos horas. En la superficie, funcionaba con un motor de vapor, pero bajo el agua un motor de este tipo consumiría rápidamente el oxígeno del submarino. Para resolver este problema, Monturiol inventó un sistema de propulsión autónomo con motor de combustión. A medida que el sistema de propulsión autónomo accionaba la hélice, el proceso químico que lo impulsaba también liberaba oxígeno en el casco para la tripulación y un motor de vapor auxiliar. Además de contar con propulsión mecánica, los pioneros barcos de doble casco de Monturiol también resolvieron problemas de presión, flotabilidad, estabilidad, inmersión y ascenso que habían tenido los diseños anteriores.

El submarino se convirtió en un arma potencialmente viable con el desarrollo de los primeros torpedos autopropulsados prácticos. El torpedo Whitehead fue la primera de estas armas, y fue diseñado en 1866 por el ingeniero británico Robert Whitehead. Su "barco minero" era un torpedo de 11 pies (3,4 m) de largo y 14 pulgadas (36 cm) de diámetro propulsado por aire comprimido y que llevaba una ojiva explosiva. El dispositivo tenía una velocidad de 7 nudos (13 km/h) y podía alcanzar un objetivo a 700 yardas (640 m) de distancia. Muchos servicios navales adquirieron el torpedo Whitehead durante la década de 1870 y demostró su valía por primera vez en combate durante la guerra ruso-turca cuando, el 16 de enero de 1878, el barco turco Intibah fue hundido por torpederos rusos que transportaban torpederos Whitehead.

Durante las décadas de 1870 y 1880, comenzaron a perfilarse los contornos básicos del submarino moderno, gracias a las invenciones del inventor y cura inglés George Garrett, su industrial financiero Thorsten Nordenfelt y el inventor irlandés John Philip Holland.

En 1878, Garrett construyó un submarino de 4,3 m de largo con manivela y unas 4,5 toneladas, al que llamó Resurgam. A este le siguió el segundo (y más famoso) Resurgam de 1879, construido por Cochran & Co. en Birkenhead, Inglaterra. La construcción era de placas de hierro sujetas a armazones de hierro, con la sección central del buque revestida con madera asegurada con correas de hierro. Tal como se construyó, medía 14 m de largo por 3,0 m de diámetro, pesaba 30 toneladas largas (30 t) y tenía una tripulación de 3. El Resurgam estaba propulsado por un motor de vapor de ciclo cerrado, que proporcionaba suficiente vapor para hacer girar la única hélice durante hasta 4 horas. Estaba diseñado para tener flotabilidad positiva y el buceo estaba controlado por un par de hidroplanos en el centro del barco. En aquel momento costaba 1.538 libras.

Aunque su diseño no era muy práctico (la caldera de vapor generaba un calor intenso en los estrechos confines del buque y carecía de estabilidad longitudinal), llamó la atención del industrial sueco Thorsten Nordenfelt. Las conversaciones entre ambos dieron lugar a los primeros submarinos prácticos propulsados por vapor, armados con torpedos y listos para el uso militar.

El primero de estos barcos fue el Nordenfelt I, un buque de 56 toneladas y 19,5 metros (64 pies) de eslora similar al desafortunado Resurgam de Garrett, con un alcance de 240 kilómetros (150 millas; 130 millas náuticas), armado con un solo torpedo, en 1885. Al igual que el Resurgam, el Nordenfelt I funcionaba en la superficie a vapor y luego apagaba el motor para sumergirse. Mientras estaba sumergido, el submarino liberaba la presión generada cuando el motor estaba funcionando en la superficie para proporcionar propulsión durante cierta distancia bajo el agua. Grecia, temerosa del regreso de los otomanos, lo compró. En 1886, Nordenfelt encargó al astillero Barrow de Inglaterra la construcción del Nordenfelt II (Abdül Hamid) y del Nordenfelt III (Abdül Mecid) en 1887. Estaban propulsados por un motor de vapor Lamm de 250 hp (190 kW) alimentado con carbón y que hacía girar una sola hélice, y llevaban dos tubos lanzatorpedos de 356 mm y dos ametralladoras de 35 mm. Iban cargados con un total de 8 toneladas de carbón como combustible y podían sumergirse a una profundidad de 160 pies (49 m). Tenía 30,5 m de largo y 6 m de ancho, y pesaba 100 toneladas. Llevaba una tripulación normal de 7 personas. Tenía una velocidad máxima en superficie de 6 nudos (11 km/h) y una velocidad máxima de 4 nudos (7,4 km/h) mientras estaba sumergido. El Abdülhamid se convirtió en el primer submarino de la historia en disparar un torpedo sumergido.

Los esfuerzos de Nordenfelt culminaron en 1887 con el Nordenfelt IV, que tenía dos motores y dos torpedos. Fue vendido a los rusos, pero pronto encalló y fue desguazado. Garrett y Nordenfelt hicieron avances significativos en la construcción de los primeros submarinos modernos con capacidad militar y despertaron el interés militar y popular en todo el mundo por esta nueva tecnología. Sin embargo, la solución a problemas técnicos fundamentales, como la propulsión, la inmersión rápida y el mantenimiento del equilibrio bajo el agua, aún no se había resuelto, y solo se resolvería en la década de 1890.

La tecnología de baterías eléctricas fue la base de la propulsión fiable de los buques sumergidos, que se hizo posible en la década de 1880. Los primeros submarinos propulsados eléctricamente fueron construidos por el ingeniero polaco Stefan Drzewiecki en 1881, quien diseñó y construyó el primer submarino del mundo en Rusia y, posteriormente, otros ingenieros utilizaron su diseño en sus construcciones, como James Franklin Waddington y el equipo de James Ash y Andrew Campbell en Inglaterra, Dupuy de Lôme y Gustave Zédé en Francia e Isaac Peral en España.

En 1884, Drzewiecki transformó dos submarinos mecánicos, instalando en cada uno un motor de 1 hp (0,75 kW) con una nueva fuente de energía en aquel momento: las baterías. En las pruebas, los submarinos navegaron bajo el agua contra la corriente del río Neva a una velocidad de 4 nudos (7,4 km/h). Fueron los primeros submarinos del mundo con propulsión eléctrica. Ash y Campbell construyeron su embarcación, el Nautilus, en 1886. Tenía 60 pies (18 m) de largo y un motor de 9,7 kW (13 hp) alimentado por 52 baterías. Era un diseño avanzado para la época, pero se quedó atascado en el barro durante las pruebas y se dejó de fabricar. El barco Porpoise de Waddington resultó más prometedor. Waddington había trabajado anteriormente en el astillero en el que Garrett había estado activo. El barco de Waddington era de un tamaño similar al Resurgam y su sistema de propulsión utilizaba 45 celdas de acumulación con una capacidad de 660 amperios hora cada una. Estas estaban acopladas en serie a un motor que impulsaba una hélice a unas 750 rpm, lo que le daba al barco una velocidad sostenida de 13 km/h (8 mph) durante al menos 8 horas. El barco estaba armado con dos torpedos montados externamente, así como con un torpedo de mina que podía detonarse electrónicamente. Aunque el barco tuvo un buen desempeño en las pruebas, Waddington no pudo conseguir más contratos y se declaró en quiebra.

En Francia, los primeros submarinos eléctricos Goubet I y Goubet II fueron construidos por el ingeniero civil Claude Goubet. Estos barcos tampoco tuvieron éxito, pero inspiraron al famoso arquitecto naval Dupuy de Lôme a comenzar a trabajar en su submarino, un avanzado submarino de propulsión eléctrica de casi 20 metros de largo. No vivió para ver su diseño construido, pero la embarcación fue terminada por Gustave Zédé en 1888 y bautizada Gymnote. Fue uno de los primeros submarinos de propulsión eléctrica verdaderamente exitosos y estaba equipado con un periscopio temprano y un girocompás eléctrico para la navegación. Completó más de 2000 inmersiones exitosas utilizando una batería de 204 celdas. Aunque el Gymnote fue desechado por su alcance limitado, sus hidroplanos laterales se convirtieron en el estándar para los futuros diseños de submarinos.

El submarino Peral, construido por Isaac Peral, fue botado por la Armada española en el mismo año de 1888. Tenía tres torpedos Schwartzkopff de 14 pulgadas (360 mm) y un tubo lanzatorpedos en la proa, nuevos sistemas de aire, forma del casco, hélice y controles externos cruciformes que anticipaban diseños muy posteriores. El Peral era un submarino de propulsión totalmente eléctrica con una velocidad bajo el agua de 3 nudos (5,6 km/h; 3,5 mph). Después de dos años de pruebas, el proyecto fue descartado por la burocracia naval que adujo, entre otras razones, preocupaciones sobre el alcance permitido por sus baterías.

En esa época, varios inventores construyeron muchos más diseños, pero los submarinos no entraron en servicio en las armadas hasta principios del siglo XX.

El cambio de siglo XX marcó un momento crucial en el desarrollo de los submarinos, con el debut de varias tecnologías importantes, así como la adopción generalizada y el despliegue de submarinos por parte de varias naciones. La propulsión diésel-eléctrica se convertiría en el sistema de energía dominante e instrumentos como el periscopio se estandarizarían. Se utilizaban baterías para navegar bajo el agua y se utilizaban motores de gasolina o diésel en la superficie y para recargar las baterías. Los primeros barcos utilizaban gasolina, pero pronto dieron paso al queroseno y luego al diésel, debido a su menor inflamabilidad. Las tácticas y el armamento efectivos se perfeccionaron a principios de siglo, y el submarino tendría un gran impacto en la guerra del siglo XX.

El inventor irlandés John Philip Holland construyó un submarino modelo en 1876 y uno a escala real en 1878, al que siguieron varios submarinos que no tuvieron éxito. En 1896, diseñó el submarino Holland Tipo VI. Este buque utilizaba la energía de un motor de combustión interna en la superficie y la energía de una batería eléctrica para operaciones sumergidas. Botado el 17 de mayo de 1897 en el Astillero Crescent del Teniente de la Marina Lewis Nixon en Elizabeth, Nueva Jersey, el Holland VI fue comprado por la Marina de los Estados Unidos el 11 de abril de 1900, convirtiéndose en el primer submarino comisionado de la Marina de los Estados Unidos y rebautizado como USS Holland.

En 1900, en el Astillero Crescent, bajo la supervisión del arquitecto naval y constructor de barcos del Reino Unido Arthur Leopold Busch, se desarrolló una versión prototipo del submarino de clase A (Fulton) para la recién reorganizada Electric Boat Company. El Fulton nunca fue encargado por la Armada de los Estados Unidos y fue vendido a la Armada Imperial Rusa en 1905. Los submarinos se construyeron en dos astilleros diferentes en ambas costas de los Estados Unidos. En 1902, Holland recibió la patente estadounidense 708.553 por su incansable búsqueda del perfeccionamiento de la moderna embarcación submarina. Muchos países se interesaron en el producto (armamento) de Holland y compraron los derechos para construirlos durante ese tiempo.

La Marina Real Británica encargó el submarino de clase Holland a Vickers, Barrow-in-Furness, bajo licencia de la Holland Torpedo Boat Company durante los años 1901 a 1903. La construcción de los barcos llevó más tiempo de lo previsto, y el primero de ellos no estuvo listo para una prueba de buceo en el mar hasta el 6 de abril de 1902. Aunque el diseño se había comprado íntegramente a la empresa estadounidense, el diseño real utilizado era una versión mejorada no probada del diseño original de Holland, que utilizaba un nuevo motor de gasolina de 180 hp (130 kW).

Mientras tanto, el submarino francés a vapor y eléctrico Narval entró en servicio en junio de 1900 e introdujo el diseño clásico de doble casco, con un casco presurizado dentro de la cubierta exterior. Estos barcos de 200 toneladas tenían un alcance de más de 100 millas (160 km) bajo el agua. El submarino francés Aigrette, en 1904, mejoró aún más el concepto al utilizar un motor diésel en lugar de un motor de gasolina para la propulsión en superficie. Se construyeron grandes cantidades de estos submarinos, de los cuales setenta y seis se completaron antes de 1914.

En 1914, todas las principales potencias contaban con flotas submarinas, aunque el desarrollo de una estrategia para su uso estaba pendiente del futuro.

Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, la Marina Real Británica tenía el servicio de submarinos más grande del mundo con un margen considerable, con 74 barcos de las clases B, C y D, de los cuales 15 eran oceánicos, y el resto capaces de patrullar la costa. La clase D, construida entre 1907 y 1910, fue diseñada para ser propulsada por motores diésel en la superficie para evitar los problemas con los motores de gasolina experimentados con la clase A. Estos barcos fueron diseñados para el servicio en el extranjero con una autonomía de 2.500 millas náuticas (4.600 km) a 10 nudos (19 km/h) en la superficie y condiciones de vida muy mejoradas para una tripulación más grande. Estaban equipados con hélices gemelas para una mayor maniobrabilidad y con tanques de asiento innovadores. También fueron los primeros submarinos en estar equipados con cañones de cubierta por delante de la torre de mando. El armamento también incluía tres tubos lanzatorpedos de 18 pulgadas (46 cm) (dos verticales en la proa y uno en la popa). La clase D fue también la primera clase de submarinos que se equipó con transmisores inalámbricos estándar. La antena se fijaba al mástil de la torre de mando que se bajaba antes de la inmersión. Con su estructura de puente ampliada, el perfil del barco era reconocible como el de un submarino moderno. Los submarinos de la clase D se consideraban tan innovadores que el prototipo D1 se construyó en el más absoluto secreto en un cobertizo de construcción vigilado de forma segura.

Los británicos también experimentaron con otras fuentes de energía. Las turbinas de vapor alimentadas con petróleo impulsaron los submarinos británicos de la clase "K", construidos durante la Primera Guerra Mundial y en los años siguientes, pero no tuvieron mucho éxito. El objetivo era darles la velocidad de superficie necesaria para seguir el ritmo de la flota de batalla británica.

Los alemanes tardaron más en reconocer la importancia de esta nueva arma. En 1904, la Armada Imperial Rusa encargó un sumergible al astillero de Kiel, pero lo cancelaron después de que terminara la guerra ruso-japonesa. Uno de ellos fue modificado y mejorado y luego puesto en servicio en la Armada Imperial Alemana en 1906 como su primer submarino, el U-1. Tenía un casco doble, estaba propulsado por un motor de queroseno Körting y estaba armado con un solo tubo lanzatorpedos. El SM U-2, cincuenta por ciento más grande, tenía dos tubos lanzatorpedos. No se instaló un motor diésel en un barco de la marina alemana hasta la clase U-19 de 1912-1913. Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, Alemania tenía 20 submarinos de 13 clases en servicio y más en construcción.

Los submarinos diésel necesitaban aire para hacer funcionar sus motores, por lo que llevaban baterías muy grandes para navegar sumergidos. Estas baterías limitaban la velocidad y el alcance de los submarinos mientras estaban sumergidos.

James Richardson, subdirector de la Scotts Shipbuilding and Engineering Company de Greenock (Escocia), diseñó uno de los primeros esnórqueles para submarinos en 1916. El esnórquel permitía al submarino evitar ser detectado durante largos periodos de tiempo al navegar bajo el agua utilizando una propulsión no eléctrica. Aunque la empresa recibió una patente británica por el diseño, no volvió a utilizarse: el Almirantazgo británico no lo aceptó para su uso en submarinos de la Marina Real.

El primer submarino alemán equipado con un tubo de respiración fue el U-58, que experimentó con el equipo en el mar Báltico durante el verano de 1943. La tecnología se basaba en experimentos holandeses de antes de la guerra con un dispositivo llamado snuiver (rastreador). Ya en 1938, se instaló un sistema de tuberías simple en los submarinos HNLMS O 19 y O 20 que les permitía viajar a profundidad de periscopio operando con sus motores diésel con un alcance submarino casi ilimitado mientras cargaban las baterías de propulsión. Los submarinos comenzaron a usarlo operativamente a principios de 1944. En junio de 1944, aproximadamente la mitad de los barcos estacionados en las bases francesas estaban equipados con tubos de respiración.

Durante los años de entreguerras se desarrollaron varios nuevos diseños de submarinos. Entre los más notables estaban los portaaviones submarinos, equipados con un hangar impermeable y una catapulta de vapor para lanzar y recuperar uno o más hidroaviones pequeños. El submarino y su avión podían entonces actuar como una unidad de reconocimiento por delante de la flota, un papel esencial en una época en la que no se disponía de radar. El primer ejemplo fue el británico HMS M2, seguido por el francés Surcouf y numerosos submarinos portaaviones de la Armada Imperial Japonesa.

Los primeros diseños de submarinos colocaban el motor diésel y el motor eléctrico en el mismo eje, que también impulsaba una hélice con embragues entre cada uno de ellos. Esto permitía que el motor impulsara el motor eléctrico como generador para recargar las baterías y también propulsar el submarino según fuera necesario. El embrague entre el motor y el motor se desacoplaba cuando el barco se sumergía para que el motor pudiera usarse para hacer girar la hélice. El motor podía tener más de una armadura en el eje; estas se acoplaban eléctricamente en serie para baja velocidad y en paralelo para alta velocidad (lo que se conocía como "grupo abajo" y "grupo arriba", respectivamente).

En la década de 1930, el principio se modificó para algunos diseños de submarinos, en particular los de la Armada de los EE. UU. y la clase U británica. El motor ya no estaba unido al eje de transmisión del motor/hélice, sino que accionaba un generador independiente, que accionaba los motores en la superficie y/o recargaba las baterías. Esta propulsión diésel-eléctrica permitía mucha más flexibilidad. Por ejemplo, el submarino podía viajar lentamente mientras los motores funcionaban a plena potencia para recargar las baterías lo más rápido posible, reduciendo el tiempo en la superficie o el uso de su esnórquel. Además, ahora era posible aislar los ruidosos motores diésel del casco presurizado, lo que hacía que el submarino fuera más silencioso.

Una forma temprana de propulsión anaeróbica ya había sido utilizada en el Ictíneo II en 1864. El motor utilizaba una mezcla química que contenía un compuesto de peróxido, que generaba calor para la propulsión a vapor y al mismo tiempo resolvía el problema de la renovación del oxígeno en un recipiente hermético para fines respiratorios. Este sistema no se volvió a utilizar hasta 1940, cuando la Marina alemana probó un sistema que empleaba los mismos principios, la turbina Walter, en el submarino experimental V-80 y más tarde en el submarino naval U-791.

Al final de la Segunda Guerra Mundial, los británicos y los rusos experimentaron con motores de peróxido de hidrógeno/queroseno (parafina), que podían utilizarse tanto en la superficie como bajo ella. Los resultados no fueron lo suficientemente alentadores como para que se adoptara esta técnica en su momento, aunque los rusos desplegaron una clase de submarinos con este tipo de motor, denominados en código Quebec por la OTAN. Se consideraron un fracaso. Hoy en día, varias armadas, en particular la sueca, utilizan lanchas de propulsión independiente del aire, que sustituyen el peróxido de hidrógeno por oxígeno líquido.

Para obtener más información sobre los submarinos de propulsión nuclear, consulte Submarino nuclear.

El primer lanzamiento de un misil de crucero (SSM-N-8 Regulus) desde un submarino se produjo en julio de 1953 desde la cubierta del USS Tunny, un barco de la flota de la Segunda Guerra Mundial modificado para llevar este misil con una ojiva nuclear. El Tunny y su barco gemelo el USS Barbero fueron los primeros submarinos de patrullaje con disuasión nuclear de los Estados Unidos. A ellos se unieron en 1958 dos submarinos Regulus construidos especialmente, el USS Grayback, el USS Growler y, más tarde, el USS Halibut, de propulsión nuclear. Para que ningún objetivo quedara sin cobertura, cuatro misiles Regulus tenían que estar en el mar en un momento dado. Así, el Barbero y el Tunny, cada uno de los cuales llevaba dos misiles Regulus, patrullaban simultáneamente. El Growler y el Grayback, con cuatro misiles, o el Halibut, con cinco, podían patrullar solos. Estos cinco submarinos realizaron 40 patrullas de disuasión estratégica Regulus entre octubre de 1959 y julio de 1964. Fueron reemplazados por la introducción de un sistema muy superior a partir de 1961: el misil Polaris lanzado desde submarinos de misiles balísticos de propulsión nuclear (SSBN). La Armada soviética desarrolló misiles balísticos lanzados desde submarinos convencionales unos años antes que los EE. UU. y siguió el desarrollo posterior de los EE. UU. en esta área.

En la década de 1950, la energía nuclear sustituyó parcialmente a la propulsión diésel-eléctrica. El primer submarino de propulsión nuclear, el USN Nautilus, en 1955, fue seguido pronto por barcos similares británicos, franceses y rusos. También se desarrolló un equipo para extraer oxígeno del agua del mar. Estas dos innovaciones, junto con los sistemas de navegación inercial, dieron a los submarinos la capacidad de permanecer sumergidos durante semanas o meses, y permitieron viajes que antes eran imposibles, como el cruce del Polo Norte bajo el manto glaciar del Ártico por parte del USS Nautilus en 1958. La mayoría de los submarinos navales construidos desde entonces en los Estados Unidos y la Unión Soviética y su estado sucesor, la Federación Rusa, han sido propulsados por reactores nucleares. Los factores limitantes en la resistencia sumergida de estos buques son el suministro de alimentos y la moral de la tripulación en el submarino con espacio limitado.

La Armada Soviética intentó utilizar un reactor rápido refrigerado por plomo muy avanzado en el Proyecto 705 "Lira" (clase Alfa de la OTAN) a principios de los años 70, pero su mantenimiento se consideró demasiado costoso y solo se completaron seis submarinos de esta clase. Al eliminar el requisito de oxígeno atmosférico, todos los submarinos de propulsión nuclear pueden permanecer sumergidos indefinidamente mientras haya suministros de alimentos (el aire se recicla y el agua dulce se destila del agua de mar). Estos buques siempre tienen una pequeña batería y una instalación de generador diésel para uso de emergencia cuando los reactores deben apagarse.

Si bien la mayor resistencia y rendimiento de los reactores nucleares significa que los submarinos nucleares son mejores para misiones de larga distancia o para la protección de una fuerza de combate de portaaviones, tanto los países que sí utilizan energía nuclear como los que no la utilizan continúan produciendo submarinos diésel-eléctricos convencionales, porque pueden hacerse más furtivos, excepto cuando se requiere hacer funcionar el motor diésel para recargar la batería del barco. Los avances tecnológicos en la amortiguación, el aislamiento y la cancelación del sonido han erosionado sustancialmente esta ventaja. Aunque mucho menos capaces en cuanto a velocidad y carga útil de armas, los submarinos convencionales también son más baratos de construir. La introducción de lanchas de propulsión independiente del aire condujo a un aumento en las cifras de ventas de este tipo de submarinos.

En 1958, la Marina de los Estados Unidos llevó a cabo una serie de pruebas con el USS Albacore. Se probaron varias configuraciones de casco y control para reducir la resistencia y permitir así una mayor velocidad y maniobrabilidad bajo el agua. Los resultados de estas pruebas se incorporaron a la clase Skipjack y a los submarinos posteriores. De la misma época es el primer SSBN, el USS George Washington.

El submarino alemán Tipo 212 fue el primer submarino de producción en serie que utilizó celdas de combustible para la propulsión independiente del aire. Está propulsado por nueve celdas de combustible de hidrógeno de 34 kilovatios.

La mayoría de los submarinos comerciales pequeños y modernos no están destinados a funcionar de forma independiente y utilizan baterías que pueden ser recargadas por un buque nodriza después de cada inmersión.

A finales del siglo XX, algunos submarinos fueron equipados con propulsores de chorro de aire en lugar de hélices. Aunque estos son más pesados, más caros y a menudo menos eficientes que una hélice, son significativamente más silenciosos, lo que les otorga una importante ventaja táctica.

Un posible sistema de propulsión para submarinos es el motor magnetohidrodinámico, o "motor de oruga", que no tiene partes móviles. Se popularizó en la versión cinematográfica de "La caza del Octubre Rojo", escrita por Tom Clancy, que lo presentaba como un sistema prácticamente silencioso. (En el libro, se utilizó una forma de propulsor en lugar de un MHD). Aunque se han construido algunos buques de superficie experimentales con este sistema de propulsión, las velocidades no han sido tan altas como se esperaba. Además, el ruido creado por las burbujas y los ajustes de potencia más altos que necesitaría el reactor de un submarino significan que es poco probable que se considere para cualquier propósito militar.

Los primeros submarinos sólo tenían un ojo de buey para proporcionar una visión que facilitaba la navegación. Un periscopio primitivo fue patentado por Simon Lake en 1893. El periscopio moderno fue desarrollado por el industrial Sir Howard Grubb a principios del siglo XX y se instaló en la mayoría de los diseños de la Marina Real.

El sonar pasivo se introdujo en los submarinos durante la Primera Guerra Mundial, pero el sonar activo ASDIC no entró en servicio hasta el período de entreguerras. Hoy en día, el submarino puede tener una amplia variedad de conjuntos de sonares, desde los montados en proa hasta los montados en cola. A menudo hay sonares que miran hacia arriba bajo el hielo, así como sondas de profundidad.

Los primeros experimentos con el uso del sonido para localizar submarinos por eco, de la misma manera que los murciélagos utilizan el sonido para la navegación aérea, comenzaron a finales del siglo XIX. La primera patente de un dispositivo de localización por eco submarino fue presentada por el meteorólogo inglés Lewis Fry Richardson un mes después del hundimiento del Titanic. La Primera Guerra Mundial estimuló la investigación en este campo. Los británicos hicieron un uso temprano de hidrófonos submarinos, mientras que el físico francés Paul Langevin trabajó en el desarrollo de dispositivos de sonido activo para detectar submarinos en 1915 utilizando cuarzo. En 1916, bajo la Junta Británica de Invenciones e Investigación, el físico canadiense Robert William Boyle se hizo cargo del proyecto de detección activa de sonido con A B Wood, produciendo un prototipo para pruebas a mediados de 1917. Este trabajo, para la División Antisubmarina del Estado Mayor Naval Británico, se llevó a cabo en el mayor secreto y utilizó cristales piezoeléctricos de cuarzo para producir el primer aparato práctico de detección activa de sonido submarino del mundo.

En 1918, tanto Francia como Gran Bretaña habían construido prototipos de sistemas activos. Los británicos probaron su ASDIC en el HMS Antrim en 1920 y comenzaron la producción en 1922. La 6.ª Flotilla de Destructores contaba con buques equipados con ASDIC en 1923. En 1924 se estableció una escuela antisubmarina, el HMS Osprey, y una flotilla de entrenamiento de cuatro buques en la isla inglesa de Portland. El conjunto de sonares QB de EE. UU. llegó en 1931.

Los primeros submarinos llevaban torpedos montados en el exterior de la embarcación. Los diseños posteriores incorporaron las armas en la estructura interna del submarino. Originalmente, se utilizaban tubos montados tanto en la proa como en la popa, pero estos últimos finalmente cayeron en desuso. Hoy en día, solo se utilizan instalaciones montadas en la proa. El submarino moderno es capaz de disparar muchos tipos de armas desde sus tubos de lanzamiento, incluidos los UAV. También se construyeron submarinos especiales para colocar minas. Hasta el final de la Segunda Guerra Mundial, era común instalar cañones de cubierta en los submarinos para permitirles hundir barcos sin desperdiciar su número limitado de torpedos.

Para ayudar a la determinación del objetivo de las armas se emplearon calculadoras mecánicas para mejorar el control del fuego del armamento de a bordo. El cálculo del disparo se determinaba en función del rumbo y la velocidad de los objetivos mediante mediciones del ángulo y su alcance mediante el periscopio. Hoy en día, estos cálculos se realizan mediante ordenadores digitales con pantallas de visualización que proporcionan la información necesaria sobre el estado de los torpedos y del barco.

Los submarinos alemanes de la Segunda Guerra Mundial tenían revestimientos de goma y podían lanzar dispositivos químicos para actuar como señuelo cuando el barco era atacado. Estos resultaron ineficaces, ya que los operadores de sonares aprendieron a distinguir entre el señuelo y el submarino. Los submarinos modernos pueden lanzar una variedad de dispositivos con el mismo propósito.

Tras el hundimiento del submarino A1 en 1904, se instalaron argollas de elevación en los submarinos británicos y en 1908 se suministraron esclusas de aire y cascos de escape. La Marina Real experimentó con varios tipos de aparatos de escape, pero no fue hasta 1924 cuando se desarrolló el "Aparato de Escape Sumergido Davis" para los miembros de la tripulación. La Marina de los Estados Unidos utilizó el "pulmón Momsen" similar. Los franceses utilizaron el "aparato Joubert" y los alemanes utilizaron el "aparato Draeger".

En la década de 1970 se desarrollaron submarinos de rescate para evacuar a la tripulación de un submarino averiado. En 2005, se utilizó un vehículo no tripulado británico para rescatar a la tripulación de un submarino ruso enredado. En 2007 entró en servicio un nuevo sistema de rescate de submarinos de la OTAN.

En la Primera Guerra Mundial se utilizaron sistemas inalámbricos para la comunicación entre submarinos y submarinos. El submarino de clase D fue el primero en contar con transmisores inalámbricos en 1907. Con el tiempo, el tipo, el alcance y el ancho de banda de los sistemas de comunicación han aumentado. Debido al peligro de interceptación, las transmisiones de los submarinos se han reducido al mínimo. Se han desarrollado varias antenas montadas en periscopios para permitir la comunicación sin salir a la superficie.

El sistema de navegación estándar de los primeros submarinos era el de la vista, con el uso de una brújula. El girocompás se introdujo a principios del siglo XX y la navegación inercial en la década de 1950. El uso de la navegación por satélite tiene una utilidad limitada en los submarinos, excepto a la profundidad del periscopio o cuando se está en la superficie.

El primer submarino militar fue el Turtle en 1776. Durante la Guerra de la Independencia de los Estados Unidos, el Turtle (operado por el sargento Ezra Lee, del Ejército Continental) intentó hundir sin éxito un buque de guerra británico, el HMS Eagle (buque insignia de los bloqueadores) en el puerto de Nueva York el 7 de septiembre de 1776. No hay registro de ningún ataque en los registros de los barcos.

Durante la Guerra de 1812, en 1814, Silas Halsey murió mientras utilizaba un submarino en un ataque fallido a un buque de guerra británico estacionado en el puerto de New London.

Durante la Guerra Civil estadounidense, la Unión fue la primera en desplegar un submarino. El Alligator, de diseño francés, fue el primer submarino de la Armada de los EE. UU. y el primero en incorporar aire comprimido (para el suministro de aire) y un sistema de filtración de aire. Fue el primer submarino en llevar una esclusa para buzos, que permitía a un buzo colocar minas detonadas eléctricamente en los barcos enemigos. Inicialmente impulsado manualmente con remos, se convirtió después de 6 meses en una hélice de tornillo impulsada por una manivela. Con una tripulación de 20, era más grande que los submarinos confederados. El Alligator medía 47 pies (14 m) de largo y aproximadamente 4 pies (1,2 m) de diámetro. Se perdió en una tormenta frente al cabo Hatteras el 1 de abril de 1863 mientras no tenía tripulación y estaba siendo remolcado a su primer despliegue de combate en Charleston.

La ballena inteligente fue construida por Oliver Halstead y puesta a prueba por la Marina de los EE. UU. después de la Guerra Civil estadounidense y causó la muerte de 39 hombres durante las pruebas.

Los Estados Confederados de América desplegaron varios submarinos de propulsión humana, entre ellos el CSS H. L. Hunley (nombrado así por su diseñador y principal financista, Horace Lawson Hunley). El primer submarino confederado fue el Pioneer, de 30 pies de largo (9,1 m), que hundió una goleta objetivo utilizando una mina remolcada durante las pruebas en el lago Pontchartrain, pero no se utilizó en combate. Fue hundido después de la captura de Nueva Orleans y en 1868 fue vendido como chatarra. El submarino Bayou St. John, similar, se conserva en el Museo Estatal de Luisiana. El CSS Hunley estaba destinado a atacar a los barcos de la Unión que bloqueaban los puertos marítimos confederados. El submarino tenía un mástil largo con una carga explosiva en la proa, llamado torpedo de mástil. El submarino tenía que acercarse a un buque enemigo, colocar el explosivo, alejarse y luego detonarlo. Su funcionamiento era extremadamente peligroso y no contaba con más suministro de aire que el que contenía el compartimento principal. El submarino se hundió en dos ocasiones; en la primera, murió la mitad de la tripulación y, en la segunda, se ahogó toda la tripulación de ocho hombres (incluido el propio Hunley). El 17 de febrero de 1864, el Hunley hundió el USS Housatonic frente al puerto de Charleston, la primera vez que un submarino hundía con éxito otro barco, aunque se hundió en el mismo enfrentamiento poco después de señalar su éxito. Los submarinos no tuvieron un gran impacto en el resultado de la guerra, pero presagiaron su importancia futura para la guerra naval y aumentaron el interés por su uso en la guerra naval.

El 14 de junio de 1904, la Armada Imperial Japonesa (IJN) hizo un pedido de cinco sumergibles Holland Tipo VII, que se construyeron en Quincy, Massachusetts, en el Astillero Fore River, y se enviaron a Yokohama, Japón, en secciones. Las cinco máquinas llegaron el 12 de diciembre de 1904. Bajo la supervisión del arquitecto naval Arthur L. Busch, los submarinos Holland importados fueron reensamblados y los primeros sumergibles estuvieron listos para operaciones de combate en agosto de 1905, pero las hostilidades se acercaban al final para esa fecha y ningún submarino entró en acción durante la guerra.

Mientras tanto, la Armada Imperial Rusa (IRN) compró sumergibles de fabricación alemana construidos por los astilleros Germaniawerft de Kiel. En 1903, Alemania completó con éxito su primer submarino a motor en pleno funcionamiento, el Forelle (Trucha). Fue vendido a Rusia en 1904 y enviado a través del Ferrocarril Transiberiano a la zona de combate durante la Guerra Ruso-Japonesa.

Debido al bloqueo naval de Port Arthur, Rusia envió sus submarinos restantes a Vladivostok, y a finales de 1904, siete submarinos estaban estacionados allí. El 1 de enero de 1905, la IRN creó la primera flota de submarinos operativa del mundo en torno a estos siete submarinos. La primera patrulla de combate de la recién creada flota de submarinos de la IRN tuvo lugar el 14 de febrero de 1905, y fue llevada a cabo por los Delfin y Som, y cada patrulla normalmente duraba unas 24 horas. El Som entró en contacto por primera vez con el enemigo el 29 de abril, cuando fue atacado por torpederos de la IJN, que se retiraron poco después de abrir fuego y no provocaron bajas ni daños a ninguno de los combatientes. Un segundo contacto tuvo lugar el 1 de julio de 1905 en el estrecho de Tartar, cuando dos torpederos de la IJN avistaron al submarino Keta de la IRN. Al no poder sumergirse con la suficiente rapidez, Keta no pudo obtener una posición de disparo adecuada y ambos combatientes rompieron el contacto.

La primera vez que los submarinos militares tuvieron un impacto significativo en una guerra fue en la Primera Guerra Mundial. Fuerzas como los submarinos alemanes operaban contra el comercio aliado (Handelskrieg); la capacidad del submarino para funcionar como una máquina de guerra práctica dependía de nuevas tácticas, su número y tecnologías submarinas como el sistema combinado de energía diésel/eléctrica que se había desarrollado en los años anteriores. Más parecidos a los barcos sumergibles que a los submarinos de hoy, los submarinos operaban principalmente en la superficie utilizando motores estándar, sumergiéndose ocasionalmente para atacar con energía de batería. Tenían una sección transversal aproximadamente triangular, con una quilla distintiva, para controlar el balanceo mientras estaban en la superficie, y una proa distintiva.

Poco antes del estallido de la Primera Guerra Mundial, los submarinos fueron utilizados por la Regia Marina italiana durante la guerra ítalo-turca, sin entrar en acción naval, y por la Armada griega durante las guerras de los Balcanes, donde el Delfin, de fabricación francesa, se convirtió en el primer buque de este tipo en lanzar un torpedo contra un barco enemigo (aunque sin éxito).

Al comienzo de la guerra, Alemania tenía 48 submarinos en servicio o en construcción, de los cuales 29 estaban en funcionamiento. Entre ellos se encontraban buques de la clase U-19 con motor diésel, con un alcance (5.000 millas náuticas, 9.300 km, 5.800 mi) y una velocidad (8 nudos, 15 km/h, 9,2 mph) que les permitían operar eficazmente en toda la costa británica. Inicialmente, Alemania siguió las "Reglas de la Prisa" internacionales, que exigían que se permitiera a la tripulación de un barco abandonar el barco antes de hundirlo. Los submarinos entraron en acción en la Primera Batalla del Atlántico.

Después de que los británicos ordenaran a los buques de transporte que actuaran como cruceros auxiliares, la marina alemana adoptó una guerra submarina sin restricciones, generalmente sin dar aviso de un ataque. Durante la guerra, se construyeron 360 submarinos, pero se perdieron 178. El resto se rindió al final de la guerra. Un submarino alemán hundió el RMS Lusitania y a menudo se cita entre las razones de la entrada de Estados Unidos en la guerra.

En agosto de 1914, una flotilla de diez submarinos partió de su base en Heligoland para atacar a los buques de guerra de la Royal Navy en el Mar del Norte en la primera patrulla submarina de la historia. Su objetivo era hundir los buques de guerra de la Gran Flota británica y reducir así la superioridad numérica de la Gran Flota sobre la Flota de Alta Mar alemana. Dependiendo más de la suerte que de la estrategia, la primera salida no fue un éxito. Sólo se llevó a cabo un ataque, cuando el U-15 disparó un torpedo (que falló) al HMS Monarch, mientras que dos de los diez submarinos se perdieron. El SM U-9 tuvo mejor suerte. El 22 de septiembre de 1914, mientras patrullaba Broad Fourteens, una región del sur del Mar del Norte, el U-9 encontró tres cruceros acorazados británicos obsoletos de la clase Cressy (HMS Aboukir, Hogue y Cressy), que estaban asignados para evitar que los buques de superficie alemanes entraran en el extremo oriental del Canal de la Mancha. El U-9 disparó sus seis torpedos, recargándolos mientras estaba sumergido, y hundió los tres cruceros en menos de una hora.

Los británicos tenían 77 submarinos operativos al comienzo de la guerra, y 15 en construcción. El tipo principal era la clase E, pero se construyeron varios diseños experimentales, incluidos la clase K, que tenía reputación de traer mala suerte, y la clase M, que tenía un gran cañón montado en cubierta. La clase R fue el primer submarino diseñado para atacar a otros submarinos. Los submarinos británicos operaron en el Báltico, el mar del Norte y el Atlántico, así como en el Mediterráneo y el mar Negro. Más de 50 se perdieron por diversas causas durante la guerra.

Francia contaba al comienzo de la guerra con 62 submarinos de 14 clases diferentes. Operaban principalmente en el Mediterráneo; durante la guerra se perdieron 12. Los rusos comenzaron la guerra con 58 submarinos en servicio o en construcción. La clase principal era la clase Bars con 24 submarinos. Durante la guerra se perdieron veinticuatro submarinos.

Aunque el Tratado de Versalles prohibía a Alemania tener submarinos, la construcción de los mismos comenzó en secreto durante la década de 1930. Cuando esto se conoció, el Acuerdo Naval Anglo-Alemán de 1936 permitió a Alemania alcanzar la paridad en submarinos con Gran Bretaña.

Alemania comenzó la guerra con sólo 65 submarinos, de los cuales 21 estaban en el mar cuando estalló la guerra. Alemania pronto construyó la mayor flota de submarinos durante la Segunda Guerra Mundial. Debido a que el Tratado de Versalles limitaba la armada de superficie, la reconstrucción de las fuerzas de superficie alemanas sólo había comenzado en serio un año antes del estallido de la Segunda Guerra Mundial. Al no tener esperanzas de derrotar decisivamente a la inmensamente superior Marina Real en una batalla de superficie, el Alto Mando alemán planeó librar una campaña de "Guerre de course" (guerra mercante) e inmediatamente detuvo toda la construcción de buques de superficie importantes, salvo los acorazados de clase Bismarck y dos cruceros casi terminados, y destinó los recursos a submarinos, que podían construirse más rápidamente. Aunque llevó la mayor parte de 1940 ampliar las instalaciones de producción y comenzar la producción en masa, al final de la guerra se construyeron más de mil submarinos.

Alemania utilizó submarinos con efectos devastadores en la Segunda Guerra Mundial durante la Batalla del Atlántico, intentando, pero sin éxito, cortar las rutas de suministro de Gran Bretaña hundiendo más barcos de los que Gran Bretaña podía reemplazar. Las líneas de suministro eran vitales para Gran Bretaña en lo que respecta a alimentos e industria, así como armamento de Canadá y Estados Unidos. Aunque los submarinos habían sido modernizados en los años intermedios, la principal innovación fue la mejora de las comunicaciones, cifradas mediante la famosa máquina de cifrado Enigma. Esto permitió tácticas de ataque masivo o "manadas de lobos" (Rudel), pero también fue en última instancia la caída de los submarinos.

Después de hacerse a la mar, los submarinos operaban principalmente por su cuenta, tratando de encontrar convoyes en áreas que les habían sido asignadas por el Alto Mando. Si encontraban un convoy, el submarino no atacaba inmediatamente, sino que lo seguía de cerca y se comunicaba por radio con el Mando alemán para permitir que otros submarinos en el área lo encontraran. Luego, los submarinos se agrupaban en una fuerza de ataque más grande y atacaban el convoy simultáneamente, preferiblemente de noche mientras estaban en la superficie para evitar el ASDIC.

Durante los primeros años de la Segunda Guerra Mundial, la Ubootwaffe (fuerza de submarinos) obtuvo un éxito sin precedentes con estas tácticas (la First Happy Time), pero eran demasiado pocos como para tener un éxito decisivo. En la primavera de 1943, la construcción alemana de submarinos estaba a plena capacidad, pero esto se vio más que anulado por el aumento del número de escoltas de convoyes y aviones, así como por los avances técnicos como el radar y el sonar. La radiogoniometría de alta frecuencia (HF/DF, conocida como Huff-Duff) y el Ultra permitieron a los aliados dirigir los convoyes alrededor de las manadas de lobos cuando detectaban transmisiones de radio de los barcos que los seguían. Los resultados fueron devastadores: de marzo a julio de ese año, se perdieron más de 130 submarinos, 41 solo en mayo. Las pérdidas simultáneas de los aliados se redujeron drásticamente, de 750.000 toneladas en marzo a 188.000 en julio. Aunque la Batalla del Atlántico continuó hasta el último día de la guerra, el arma submarina no pudo detener la marea de personal y suministros, allanando el camino para la Operación Torch, la Operación Husky y, en última instancia, el Día D. Winston Churchill escribió que el "peligro" de los submarinos era lo único que le hacía dudar de la eventual victoria aliada.

Al final de la guerra, casi 3.000 barcos aliados (175 buques de guerra, 2.825 mercantes) fueron hundidos por submarinos. De los 40.000 hombres que prestaban servicio en submarinos, 28.000 (70%) murieron.

Los alemanes construyeron algunos diseños novedosos de submarinos, incluido el Tipo XVII, que utilizaba peróxido de hidrógeno en una turbina Walther (llamada así por su diseñador, el Dr. Hellmuth Walther) para su propulsión. También produjeron el Tipo XXII, que tenía una gran batería y control mecánico de torpedos.

Al comienzo de la guerra, Italia contaba con 116 submarinos en servicio, de 24 clases diferentes. Estos submarinos operaban principalmente en el teatro de operaciones del Mediterráneo. Algunos de ellos fueron enviados a una base en Burdeos, en la Francia ocupada. Una flotilla de varios submarinos también operaba desde el puerto colonial eritreo de Massawa.

Los diseños italianos resultaron inadecuados para su uso en el océano Atlántico. Los minisubmarinos italianos se utilizaron en ataques contra barcos británicos cerca del puerto de Gibraltar.

En 1939, el Servicio de Submarinos de la Marina Real Británica contaba con 70 submarinos operativos. Se seleccionaron tres clases para su producción en serie: la clase S, de navegación marítima, la clase T, de navegación oceánica, y la clase U, de navegación costera. Todas estas clases se construyeron en grandes cantidades durante la guerra.

Al comienzo de la guerra, la flota submarina francesa estaba formada por más de 70 buques (algunos de ellos en construcción). Tras la caída de Francia, el armisticio franco-alemán exigió el regreso de todos los submarinos franceses a los puertos controlados por los alemanes en Francia. Algunos de estos submarinos fueron confiscados por la fuerza por las fuerzas británicas.

Los principales teatros de operaciones de los submarinos británicos estaban frente a las costas de Noruega, en el Mediterráneo, donde una flotilla de submarinos logró interrumpir con éxito la ruta de reabastecimiento del Eje hacia el norte de África desde su base en Malta, así como en el Mar del Norte. Como Alemania era una potencia continental, los británicos tenían pocas oportunidades de hundir barcos alemanes en este teatro del Atlántico.

A partir de 1940, los submarinos de la clase U estuvieron estacionados en Malta para interceptar los suministros enemigos destinados al norte de África. En un período de tres años, esta fuerza hundió más de un millón de toneladas de barcos y socavó fatalmente los intentos del Alto Mando alemán de apoyar adecuadamente al general Erwin Rommel. El Jefe de Estado Mayor de Rommel, Fritz Bayerlein, admitió que "habríamos tomado Alejandría y llegado al Canal de Suez, si no hubiera sido por el trabajo de sus submarinos". Se perdieron 45 buques durante esta campaña y se otorgaron cinco Cruces Victoria a los submarinistas que sirvieron en este teatro.

Además, los submarinos británicos atacaron a los barcos japoneses en el Lejano Oriente durante la campaña del Pacífico. La Flota Oriental era responsable de las operaciones submarinas en la bahía de Bengala, el estrecho de Malaca hasta Singapur y la costa occidental de Sumatra hasta el Ecuador. Pocos grandes buques de carga japoneses operaban en esta zona, y los principales objetivos de los submarinos británicos eran las pequeñas embarcaciones que operaban en aguas costeras. Los submarinos se desplegaron para realizar reconocimientos, interceptar suministros japoneses que viajaban a Birmania y atacar a los submarinos que operaban desde Penang. La fuerza submarina de la Flota Oriental continuó expandiéndose durante 1944, y en octubre de 1944 había hundido un crucero, tres submarinos, seis pequeños buques de guerra, 40.000 toneladas largas (41.000 t) de buques mercantes y casi 100 buques pequeños. En este teatro, ocurrió el único caso documentado de un submarino que hundió a otro submarino mientras ambos estaban sumergidos. El HMS Venturer atacó al U864 y su tripulación calculó manualmente una solución de disparo exitosa contra un objetivo que maniobraba en tres dimensiones utilizando técnicas que se convirtieron en la base de los modernos sistemas de objetivos por computadora con torpedos.

En marzo de 1945, los barcos británicos habían obtenido el control del estrecho de Malaca, impidiendo que las fuerzas japonesas en Birmania pudieran recibir suministros por mar. En ese momento, había pocos barcos japoneses de gran tamaño en la región y los submarinos operaban principalmente contra barcos pequeños, a los que atacaban con sus cañones de cubierta. El submarino HMS Trenchant torpedeó y hundió al crucero pesado Ashigara en el estrecho de Bangka, derribando a unos 1200 soldados del ejército japonés. Tres submarinos británicos (HMS Stonehenge, Stratagem y Porpoise) fueron hundidos por los japoneses durante la guerra.

Japón contaba con la flota de submarinos más variada de la Segunda Guerra Mundial, incluidos torpedos tripulados (Kaiten), submarinos enanos (Ko-hyoteki, Kairyu), submarinos de mediano alcance, submarinos de suministro construidos especialmente (muchos para uso del ejército), submarinos de flota de largo alcance (muchos de los cuales transportaban una aeronave), submarinos con las velocidades sumergidas más altas del conflicto (Sentaka I-200) y submarinos que podían transportar múltiples aeronaves (el submarino más grande de la Segunda Guerra Mundial, el Sentoku I-400). Estos submarinos también estaban equipados con el torpedo más avanzado del conflicto, el Tipo 95 propulsado por oxígeno (lo que el historiador estadounidense Samuel E. Morison llamó después de la guerra "Long Lance").

En general, a pesar de su destreza técnica, los submarinos japoneses (que habían sido incorporados al plan de guerra de la Armada Imperial de "Guerre D' Escadre" (Guerra de Flota), en contraste con el plan de guerra de Alemania de "Guerre De Course") no tuvieron mucho éxito. Los submarinos japoneses se utilizaron principalmente en funciones ofensivas contra buques de guerra, que eran rápidos, maniobrables y bien defendidos en comparación con los buques mercantes. En 1942, los submarinos japoneses hundieron dos portaaviones de la flota, un crucero y varios destructores y otros buques de guerra, y dañaron muchos otros, incluidos dos acorazados. No pudieron mantener estos resultados después, ya que las flotas aliadas se reforzaron y se organizaron mejor. Al final de la guerra, los submarinos se utilizaron a menudo para transportar suministros a las guarniciones de las islas. Durante la guerra, Japón logró hundir alrededor de 1 millón de toneladas de buques mercantes (184 barcos), en comparación con 1,5 millones de toneladas de Gran Bretaña (493 barcos), 4,65 millones de toneladas de Estados Unidos (1.079 barcos) y 14,3 millones de toneladas de Alemania (2.840 barcos).

Los primeros modelos no eran muy maniobrables bajo el agua, no podían sumergirse a grandes profundidades y carecían de radar. Más adelante en la guerra, las unidades que estaban equipadas con radar se hundieron en algunos casos debido a la capacidad de los equipos de radar estadounidenses para detectar sus emisiones. Por ejemplo, el USS Batfish hundió tres submarinos equipados con este tipo de radar en el lapso de cuatro días. Después de la guerra, varios de los submarinos más originales de Japón fueron enviados a Hawái para su inspección en la "Operación Road's End" (I-400, I-401, I-201 e I-203) antes de ser hundidos por la Armada de los EE. UU. en 1946, cuando los soviéticos exigieron acceso también a los submarinos.

Tras el ataque a Pearl Harbor, muchos de los buques de superficie de primera línea de la Flota del Pacífico de la Armada de los EE. UU. fueron destruidos o gravemente dañados. Los submarinos sobrevivieron al ataque y llevaron la guerra al enemigo. Al carecer de buques de apoyo, se les pidió a los submarinos que cazaran y destruyeran de forma independiente los barcos y submarinos japoneses. Lo hicieron de manera muy eficaz.

Durante la Segunda Guerra Mundial, la fuerza submarina fue el arma antibuque y antisubmarina más eficaz de todo el arsenal estadounidense. Los submarinos, aunque sólo constituían alrededor del 2 por ciento de la Armada de los EE. UU., destruyeron más del 30 por ciento de la Armada japonesa, incluidos 8 portaaviones, 1 acorazado y 11 cruceros. Los submarinos estadounidenses también destruyeron más del 60 por ciento de la flota mercante japonesa, paralizando la capacidad de Japón para abastecer a sus fuerzas militares y su esfuerzo bélico industrial. Los submarinos aliados en la Guerra del Pacífico destruyeron más barcos japoneses que todas las demás armas juntas. Esta hazaña se vio considerablemente ayudada por el fracaso de la Armada Imperial Japonesa en proporcionar fuerzas de escolta adecuadas para la flota mercante de la nación.

Mientras que los torpedos submarinos japoneses de la guerra son considerados los mejores, los de la Armada de los Estados Unidos son considerados los peores. Por ejemplo, el torpedo Mark 14 de los Estados Unidos normalmente corría 10 pies (3,0 m) más de lo debido y estaba equipado con un detonador Mk VI, con influencia magnética y características de contacto, que no eran confiables. El mecanismo de control de profundidad defectuoso del Mark 14 fue corregido en agosto de 1942, pero las pruebas de campo para los detonadores no se ordenaron hasta mediados de 1943, cuando las pruebas en Hawái y Australia confirmaron los defectos. Además, el Mark 14 a veces sufría carreras circulares, que hundieron al menos un submarino estadounidense, el Tullibee. Los torpedos Mark 14, que estaban en pleno funcionamiento, no entraron en servicio hasta septiembre de 1943. El torpedo Mark 15 utilizado por los combatientes de superficie estadounidenses tenía el mismo detonador Mk VI y no se reparó hasta finales de 1943. Un intento de corregir los problemas dio como resultado la puesta en servicio en submarinos de un torpedo eléctrico sin estela (el Mark 18). Tang se perdió en un recorrido circular de uno de estos torpedos. Dada la prevalencia de los recorridos circulares, probablemente hubo otras pérdidas entre los barcos que simplemente desaparecieron.

Durante la Segunda Guerra Mundial, 314 submarinos sirvieron en la Armada de los Estados Unidos, de los cuales casi 260 fueron desplegados en el Pacífico. El 7 de diciembre de 1941, 111 barcos estaban en servicio y 203 submarinos de las clases Gato, Balao y Tench fueron comisionados durante la guerra. Durante la guerra, 52 submarinos estadounidenses se perdieron por todas las causas, con 48 debido directamente a las hostilidades; 3.505 marineros perdieron la vida, el porcentaje más alto de muertos en acción de cualquier arma de servicio estadounidense en la Segunda Guerra Mundial. Los submarinos estadounidenses hundieron 1.560 buques enemigos, un tonelaje total de 5,3 millones de toneladas (55% del total hundido), incluidos 8 portaaviones, un acorazado, tres cruceros pesados y más de 200 buques de guerra, y dañaron varios otros buques, incluidos los acorazados Yamato (gravemente dañado por el USS Skate) y Musashi (dañado por el USS Tunny). Además, la marina mercante japonesa perdió 16.200 marineros muertos y 53.400 heridos, de unos 122.000 al comienzo de la guerra, debido a los submarinos.

Durante la Guerra Fría, Estados Unidos y la Unión Soviética mantuvieron grandes flotas de submarinos que jugaban al gato y al ratón. Esto continúa hoy en día, en una escala mucho más reducida. La Unión Soviética sufrió la pérdida de al menos cuatro submarinos durante este período: el K-129 se perdió en 1968 (que la CIA intentó recuperar del fondo del océano con el barco diseñado por Howard Hughes llamado Glomar Explorer), el K-8 en 1970, el K-219 en 1986 y el Komsomolets en 1989. Muchos otros submarinos soviéticos, como el K-19, resultaron gravemente dañados por incendios o fugas de radiación. Estados Unidos perdió dos submarinos nucleares durante este período: el USS Thresher y el Scorpion. El Thresher se perdió debido a un fallo del equipo y se desconoce la causa exacta de la pérdida del Scorpion.

El hundimiento del PNS Ghazi en la guerra indo-paquistaní de 1971 fue la primera baja de un submarino en la región del sur de Asia.

El Reino Unido empleó submarinos de propulsión nuclear contra Argentina durante la Guerra de las Malvinas de 1982. El hundimiento del crucero ARA General Belgrano por parte del HMS Conqueror fue el primer hundimiento de un submarino de propulsión nuclear en una guerra. Durante este conflicto, el submarino argentino convencional ARA Santa Fé fue inutilizado por un misil Sea Skua, y el ARA San Luis afirmó haber realizado ataques infructuosos contra la flota británica.

Ha habido numerosos hundimientos accidentales, pero también algunas colisiones entre submarinos. Hasta agosto de 1914, hubo 68 accidentes submarinos. Hubo 23 colisiones, 7 explosiones de gas de baterías, 12 explosiones de gasolina y 13 hundimientos debido a que las aberturas del casco no estaban cerradas. El HMS Affray se hundió en el Canal de la Mancha en 1951 debido a la fractura del mástil de respiración y el USS Thresher en 1963 debido a un fallo de la soldadura de una tubería durante una inmersión de prueba. Se ha demostrado que muchos otros escenarios son causas probables de hundimiento, en particular un mal funcionamiento de la batería que provocó la detonación interna de un torpedo, y la pérdida del Kursk ruso el 12 de agosto de 2000 probablemente debido a la explosión de un torpedo. Un ejemplo de esto último fue el incidente entre el ruso K-276 y el USS Baton Rouge en febrero de 1992.

Desde el año 2000, se han producido nueve incidentes navales importantes en los que se vieron involucrados submarinos. Hubo tres incidentes con submarinos rusos, en dos de los cuales se perdieron los submarinos en cuestión, junto con tres incidentes con submarinos estadounidenses, un incidente chino, uno canadiense y uno australiano. En agosto de 2005, el AS-28, un submarino de rescate ruso de clase Priz, quedó atrapado por cables y/o redes en la costa de Petropavlovsk y se salvó cuando un ROV británico los liberó en un esfuerzo internacional masivo.

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