原子力潜水艦
1940年代前半にウラン核分裂反応の軍事利用に関する研究がなされた過程で、核エネルギーを利用した潜水艦の構想がナチス・ドイツなどで考えられていた。第二次世界大戦後にナチス・ドイツの原子力潜水艦構想を知ったアメリカ海軍のハイマン・G・リッコーヴァー大佐はその革新性に着目し、原潜開発を上層部に訴えた。当時の軍事的な核利用は核兵器が中心であり、巨大な原子力発電プラントを潜水艦に搭載することなど夢のまた夢と考えられていたため、リッコーヴァーの提案はまともに取り上げられなかった。しかし、リッコーヴァーがチェスター・ニミッツ提督に直訴までして実現を訴え続けた結果、最終的にはその熱意が認められてアメリカ合衆国海軍原子力部が設立され、その長に就任したリッコーヴァーは熱心かつ強力に原潜開発を推進した。
こうしてリッコーヴァーによる指揮をした世界最初の原子力潜水艦「ノーチラス」(1954年竣工、1955年初航行)が開発された。このことからリッコーヴァーは「原潜の父」と呼ばれている。また、「ノーチラス」は世界で初めて北極海の海氷の下を潜航して横断したことでも知られる。この後、アメリカ海軍は1950年代後半から、量産型の攻撃型原子力潜水艦として「スケート」級に始まるSSNなどを建造・就役させた。
世界初の戦略ミサイル原子力潜水艦は同じくアメリカが開発した「ジョージ・ワシントン」で、1959年に竣工した。「ジョージ・ワシントン」は、アメリカ海軍のラボーン少将による指揮下で搭載するポラリス弾道ミサイルを含めてわずか4年という短期間で開発された。
ハリバット
ル・ルドゥタブル級 ランフレクシブル
原子力潜水艦の構造はもう一方の代表的な潜水艦の推進動力方式であるディーゼルエンジンを備えた通常動力型潜水艦と基本的な構造の点では同様である。すなわちいずれも船体は涙滴型や葉巻型をしており、船体上部前寄りにセイル、その側面か船体前部側面に潜舵を持ち、艦尾のスクリュープロペラで推進する。
原子力潜水艦と通常動力型潜水艦との大きな違いは、スクリューを回転させるためのエネルギーの発生源である。原子力潜水艦では原子力すなわち核分裂反応により生成される熱エネルギーで水を沸かしてタービンを回すことでスクリューを回転させるのに対し、通常動力型潜水艦ではディーゼル機関などを作動させてバッテリーに充電し、モーターでスクリューを回している。その違いを反映して原子力潜水艦は通常型潜水艦より複雑な構造となっており、船体も大型となる。また、その運用を比較すると通常型潜水艦が沿岸域での運用を比較的得意とするのに対し、原子力潜水艦はより広い外洋域での運用を得意とする。
原子力動力との対比のために通常動力での潜水艦(通常型潜水艦)の特徴を以下に示す。なお、以下の通常型潜水艦にはAIP動力潜水艦は含まれないものとする。
通常型潜水艦は水中では蓄電池を動力とし、この充電のために適宜浅深度を航走してシュノーケルから空気を取り入れ、内燃機関であるディーゼルエンジンで発電機を動かさなければならない。通常型潜水艦は通常の潜水航行では充電したバッテリーとモーターしか使えないため、バッテリーを消耗すると潜水航行できなくなる(連続潜航時間の制約)。また、内燃機関の燃料が尽きればそれ以上の航海は不可能である(連続航海日数の制約)。通常型潜水艦の連続潜航時間および連続航海期間を延長する努力は長年に渡って行われてきたが、単に「潜ることができる艦(submersible ship)」ではなく「潜ることが専門の艦」すなわち潜航状態を常態とする艦が達成されたのは、原子力機関の長所を生かした原子力潜水艦が登場してからのことである。
潜航中の通常動力潜水艦の動力は蓄電池に蓄えられた電力のみで、これによる水中速力は最大でも20数ノットが限界であり、またその速度で航行した場合には短時間で蓄電池の電力を使い切ってしまう。