Os submarinos Tipo XXI foram uma classe de U-boots diesel-elétricos construídos para a Kriegsmarine da Alemanha Nazista entre 1943 e 1945, durante a Segunda Guerra Mundial. O conceito dos submarinos Tipo XXI surgiu em 1943, quando se tornou evidente que os modelos Tipo VII e Tipo IX, ainda em produção, haviam se tornado obsoletos e o sucessor projetado, o Tipo XVIII, ainda enfrentava problemas impeditivos em seu novo sistema de propulsão. Foram os primeiros submarinos projetados para operar primariamente submersos, em vez de passarem a maior parte do tempo como embarcações de superfície que submergiam apenas por breves períodos como meio de escapar da detecção. Como incorporavam um grande número de baterias para aumentar o tempo em que podiam permanecer submersos, eram por vezes referidos como Elektroboote (em alemão: "barcos elétricos") na Marinha alemã. Eram equipados com um esnórquel, que lhes permitia navegar à profundidade de periscópio com seus motores a diesel e recarregar suas baterias sem a necessidade de emergir à superfície. O projeto também incluiu diversas melhorias gerais: velocidade submersa muito maior proporcionada por um casco hidrodinâmico aprimorado, recarregamento de torpedos assistido por energia mecânica e melhores acomodações para a tripulação.

Com o objetivo de acelerar a entrega dos novos U-boots, foi introduzido um novo método de produção em massa baseado na montagem de seções pré-fabricadas, e a produção teve início antes mesmo de o trabalho de projeto estar concluído. As fábricas sem experiência prévia que construíram os barcos não conseguiram atingir os padrões de qualidade exigidos, e a maior parte dos U-boots produzidos revelou-se mecanicamente pouco confiável. O maciço programa de construção também sofreu com a campanha de bombardeio estratégico dos Aliados. Cento e dezoito submarinos Tipo XXI foram comissionados durante a guerra, mas apenas um realizou uma patrulha de combate na última semana do conflito. Após a guerra, os exemplares Tipo XXI capturados foram examinados por diversas marinhas, influenciando muitos projetos de submarinos do pós-guerra. Entre eles incluem-se as classes soviética Whiskey, chinesa Ming, norte-americana Tang, britânica Porpoise e sueca Hajen III.

Contexto Um submarino da era da Segunda Guerra Mundial dependia de motores a diesel para navegar na superfície e de motores elétricos alimentados por baterias para o deslocamento submerso. A velocidade e o alcance submersos eram limitados pela capacidade das baterias. Por exemplo, o U-boot oceânico padrão Tipo VII possuía um alcance na superfície de a uma velocidade de cruzeiro de , mas apenas submerso a uma velocidade de cruzeiro de . Uma velocidade máxima de só podia ser mantida durante uma hora. Devido a essas limitações, um submarino era, na prática, uma embarcação de superfície com capacidade tática de mergulho. Uma vez que o submarino fosse detectado e submergisse, suas chances de desferir um ataque bem-sucedido eram consideravelmente baixas.

Em 1933, Hellmuth Walter, um engenheiro alemão que trabalhava na Germaniawerft, buscou superar essas limitações e começou a realizar experimentos com motores movidos a peróxido de hidrogênio para propulsão subaquática em alta velocidade. Em 1939, Walter obteve um contrato para construir o submarino experimental V-80, que no outono de 1940 conseguiu atingir uma velocidade submersa de utilizando um sistema de propulsão anaeróbica composto por uma turbina a vapor movida a peróxido de hidrogênio. Um submarino diesel-elétrico passava a maior parte do tempo na superfície navegando com motores a diesel, e seu casco externo assemelhava-se ao de um navio de superfície tradicional; todavia, como a turbina Walter proporcionava altas velocidades debaixo d'água, fazia-se necessário um casco hidrodinâmico mais afilado para o deslocamento submerso. O V-80 possuía um casco fusiforme, com exterior liso e contínuo.

Nessa época, a Marinha alemã mostrava-se relutante em destinar grandes recursos para converter esse conceito experimental em um projeto prático. Os modelos de U-boots existentes ainda eram considerados suficientemente eficazes e seriam necessários pelo menos três anos até que esse projeto experimental pudesse entrar em operação. Apenas em fevereiro de 1942 Karl Dönitz, comandante da Marinha alemã, percebeu que essa propulsão submersa alternativa poderia ser a resposta para a crescente ameaça imposta pelas aeronaves de longo alcance dos Aliados escoltando comboios e patrulhando o Golfo da Biscaia. Ele encomendou quatro pequenos submarinos experimentais Walter do Tipo XVII e uma embarcação ligeiramente maior voltada para operações oceânicas, o U-791. Em setembro de 1942, esses U-boots ainda estavam em fase de projeto e havia muitos entraves a solucionar antes que o sistema de propulsão pudesse ser utilizado em U-boots de combate. Entretanto, ao se constatar que os tipos existentes de submarinos logo estariam obsoletos, encomendaram-se outros vinte e quatro submarinos Tipo XVII e, bem antes que as lições aprendidas com os pequenos modelos Walter pudessem ser assimiladas, encomendaram-se dois protótipos de um grande submarino oceânico de 1.500 toneladas movido a turbina Walter, o Tipo XVIII.

Em abril de 1943, os avanços dos Aliados em radar, radiogoniometria de alta frequência (HF/DF) e patrulhamento aéreo de longo alcance tornaram os U-boots tradicionais engajados na Batalha do Atlântico completamente obsoletos. Um tipo de U-boot mais eficaz era urgentemente necessário, mas o projeto do submarino Walter estava longe de ser concluído: a Alemanha Nazista carecia de recursos para produzir o peróxido de hidrogênio necessário para abastecer essas turbinas, as quais consumiam muito mais combustível do que um submarino conseguia transportar em seus tanques. Permaneciam também inúmeros problemas mecânicos e operacionais preliminares com a turbina Walter, de modo que soluções alternativas foram investigadas. Engenheiros alemães aproveitaram a ideia de utilizar o amplo compartimento de turbinas e os tanques de peróxido de hidrogênio desses U-boots Tipo XVII e Tipo XVIII para instalar motores elétricos maiores e células adicionais de baterias, o que aumentaria drasticamente a velocidade e o alcance debaixo d'água. Em 19 de junho de 1943, a Marinha alemã ordenou o desenvolvimento dessas diretrizes na forma de um novo submarino Tipo XXI, destinado a substituir o Tipo IX, e em 29 de junho Dönitz aprovou o Tipo XXI como o sucessor do Tipo VII para operações contra os comboios do Atlântico Norte.

Projeto miniatura|Diagrama da Marinha dos EUA de um U-boot Tipo XXI. Note a carenagem em forma de gota para o grande arranjo de hidrofones sob a proa e o casco de pressão com formato em oito invertido.

Utilizando o desenho do casco, armamento e sistemas de controle do Tipo XVIII, bem como os novos motores a diesel com supercompressor destinados ao submarino Tipo VIIC/42, o Tipo XXI possuía pouca potência e era mais lento na superfície do que seus antecessores Tipo VII e Tipo IX; todavia, a baixa velocidade de superfície não foi considerada um empecilho. Tendo sido projetado primordialmente para uso submerso, a velocidade máxima de superfície do Tipo XXI era inferior à do Tipo IX (18,2 nós), mas sua velocidade debaixo d'água era mais que o dobro da do Tipo IX (17,2 nós contra 7,7 nós), porque estavam equipados com motores elétricos muito mais potentes e possuíam menor arrasto hidrodinâmico. Com sua velocidade submersa e autonomia superiores, um Tipo XXI podia posicionar-se sem ser detectado para atacar um comboio e, com um novo dispositivo de recarga rápida, era capaz de disparar dezoito torpedos em vinte minutos.

As características principais do Tipo XXI eram o casco e a torre de comando hidrodinamicamente afilados e o grande número de células de bateria, cerca do triplo do Tipo VII. Isso proporcionou a essas embarcações um enorme alcance debaixo d'água e reduziu dramaticamente o tempo gasto na superfície ou perto dela. Eles podiam navegar submersos a cerca de por aproximadamente 75 horas antes de recarregar as baterias, o que levava menos de cinco horas com o uso do esnórquel graças aos novos motores a diesel com supercompressor.

O Tipo XXI também era muito mais silencioso do que o VIIC, tornando-se mais difícil de detectar quando submerso, e o projeto eliminou protuberâncias que geravam arrasto em modelos anteriores. A capacidade de ultrapassar em velocidade muitos navios de escolta de superfície quando submerso, combinada com tempos de mergulho aprimorados (também resultado do novo formato do casco), tornava o Tipo XXI muito mais difícil de perseguir e destruir. Ele conseguia dar arrancadas ao manobrar para o ataque, enquanto os submarinos mais antigos precisavam emergir para acelerar até a posição de disparo. Isso frequentemente revelava a localização do submarino, especialmente depois que aeronaves passaram a ser empregadas na escolta de comboios. O Tipo XXI também foi equipado com um par de motores elétricos auxiliares para marcha silenciosa (creep motors). Além disso, os submarinos Tipo XXI contavam com melhores instalações do que as classes anteriores, com beliches muito mais espaçosos para a tripulação e um congelador para evitar a deterioração de alimentos.

Características Os submarinos Tipo XXI possuíam um comprimento de fora a fora de . A boca dos barcos media , o calado era de , com uma altura de . O casco de pressão tinha um comprimento de e uma largura de . Os submarinos deslocavam na superfície e quando submersos. A tripulação era composta por cinco oficiais e cinquenta e dois praças. As profundidades de projeto, de teste e de colapso estrutural (esmagamento) eram de , e , respectivamente.

Propulsão Como a ênfase recaiu no desempenho submerso aprimorado, a Siemens-Schuckert projetou novos motores elétricos de dupla ação GU265/30, que eram mais potentes do que os motores a diesel. Dois desses grandes motores elétricos foram instalados no compartimento original da turbina Walter, juntamente com dois pequenos motores elétricos GW323/28 para navegação silenciosa em baixa velocidade. O Tipo XXI possuía dois motores a diesel MAN de seis cilindros e quatro tempos M6V40/46KBB totalizando para uso na superfície e dois motores elétricos de dupla ação totalizando para uso submerso. Esses motores acionavam dois eixos, proporcionando aos barcos uma velocidade máxima de superfície de e quando submersos. O raio de ação era de a na superfície e a submerso. miniatura|Duas seções de proa do Tipo XXI, exibindo o "balcão" na parte inferior

Armamento O Tipo XXI foi o primeiro U-boot equipado com seis tubos de torpedo de proa, não possuindo tubos de popa. Seis torpedos eram transportados dentro dos tubos e outros dezessete podiam ser armazenados em suportes logo atrás deles. O recarregamento era feito içando-se o torpedo em um trilho suspenso na parte superior do casco de pressão. Um carrinho acionado eletricamente conseguia empurrar o torpedo para dentro do tubo com muito mais rapidez do que no recarregamento manual anterior. Uma segunda salva completa de seis torpedos era possível de cinco a seis minutos após a primeira salva, e uma terceira salva podia ser disparada em vinte minutos. Pretendia-se também permitir a substituição de quatro torpedos por doze minas navais. Quatro tubos poderiam conter três minas cada um e ejetá-las com ar comprimido. No entanto, nenhum Tipo XXI chegou a ser equipado com o maquinário necessário para o lançamento de minas. O armamento antiaéreo consistia em dois canhões duplos de 2 cm C/38, montados em duas torretas na ponte fechada. O projeto dessa ponte fechada e das torretas antiaéreas derivou do Tipo XVII. Como projetado originalmente, essas torretas deveriam ser equipadas com canhões duplos 3 cm M44, mas o desenvolvimento dessas novas armas atrasou e, em seu lugar, instalou-se o consagrado, porém obsoleto, canhão de 2 cm C/38.

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