Ein U-Boot ist ein Wasserfahrzeug, das an der Oberfläche schwimmen und unter der Meeresoberfläche navigieren soll. Ihre Größe reicht von sehr kleinen Tauchbooten, die für die Erforschung der Tiefsee entwickelt wurden, bis hin zu riesigen Atom-U-Booten, die als Teil einer Militärflotte betrieben werden. Alle arbeiten jedoch nach den gleichen Grundprinzipien und nutzen die Eigenschaft des Auftriebs, im Wasser zu steigen und zu sinken. Das früheste Modell wurde in den 1600er Jahren gebaut, obwohl es extrem grob war und wenig Ähnlichkeit mit seinen modernen Gegenstücken hat.
Das Doppelhüllen-Design eines U-Bootes beinhaltet große Räume für Ballasttanks. Wenn die Tanks mit Luft gefüllt sind, ist das Fahrzeug viel leichter als das Wasser, das es bei seiner Bewegung durch das Wasser verdrängt, sodass es an der Oberfläche schwimmen kann. Wenn jedoch Luft abgelassen wird, sodass Wasser einströmt, wird das U-Boot schwerer und beginnt zu sinken. Seine genaue Tiefe kann kontrolliert werden, indem mehr Wasser eingelassen oder Druckluft in die Ballasttanks gedrückt wird.
Das Kraftwerk eines U-Bootes ist hocheffizient ausgelegt, so dass das Boot monatelang navigieren kann. Dieselvarianten verwenden Dieselkraftstoff, der an Batteriesysteme angeschlossen ist, um sich selbst zu versorgen. Ein Atom-U-Boot hat ein kleines Atomkraftwerk. Durch die Nutzung von Kernenergie kann das Schiff für eine beträchtliche Zeit unter Wasser bleiben.
In einem U-Boot sind die Bedingungen meist sehr beengt. Ob wissenschaftlich oder militärisch, es ist vollgepackt mit Ausrüstung für seinen Einsatz und jede verfügbare Oberfläche wird maximal ausgelastet. Das Personal kann auf größeren U-Booten in die Hunderte gehen, die auch umfangreiche Unterstützungsdienste wie eine Krankenstation, eine Kantine und Unterkünfte benötigen. Das Kraftwerk muss auch dazu dienen, Sauerstoff zu erzeugen und die Luft im U-Boot sauber zu halten, damit der Innenraum ein gesundes Wohnklima ist.
Viele Leute kennen das Periskop, ein Gerät, das verwendet wird, um über das Wasser zu schauen, während ein U-Boot unter Wasser ist. Ein Periskop besteht aus einer Reihe von Spiegeln, die in einem langen Rohr montiert sind. Im ausgefahrenen Zustand richtet ein Segler den Blick auf den Betrachter und sieht, was über dem Wasser vor sich geht. Dieses Tool kann verwendet werden, um nach Bedrohungen zu suchen, Wetterbedingungen zu überprüfen oder andere schnelle allgemeine Bewertungen vorzunehmen. Einige U-Boote haben auch ein Schnorchelsystem, um frischen Sauerstoff aufzunehmen.