Lhistoire des sous-marins commence par la prise de conscience de l'intérêt de la navigation sous-marine, que ce soit pour des questions de discrétion ou comme défi technique, avant même l'avènement de bateaux destinés à naviguer sous l'eau.
Origines et premiers sous-marins
Le concept d'un habitacle étanche et submersible remonterait à l'Antiquité : le principe repose sur celui de la cloche de plongée semi-autonome, tractable et à immersion verticale. La plongée est une activité très ancienne, elle se pratiquait déjà pour récupérer les épaves et ramasser éponges, crustacés ou mollusques précieux comme le murex. L'historiographie, dès le Moyen Âge, rapporte sous la forme de récits plus ou moins légendaires les premières tentatives d'Alexandre le Grand qui, conseillé par AristoteAristote, Problèmes, édité et traduit par Pierre Louis, Paris, 1991-1994 : la présentation de cet ouvrage précise que . C'est dans cet ouvrage que l'on trouve à propos des cueilleurs d'éponges la description suivante : ., aurait commandé la construction d'une forme de caisson submersible en 332 av. J.-C. durant le Siège de TyrEnluminure (vers 1470-1475) extraite du Roman d'Alexandre d'après Pseudo-Callisthène, Chantilly, musée Condé — Source RMN..
Au début de l'ère moderne, Léonard de Vinci conçoit les plans d'un bateau submersible « destiné à couler d'autres bateaux » « Lenonardo's Invention of the Submarine » (avec dessins), sur leonardodavinci131., précédé, en 1472, par le vénitien Roberto ValturioLes douze livres de Robert Valturin touchant la discipline militaire, traduction en français de 1555, — voir gravure en ligne.. En 1535, l'Italien Guglielmo da Lorena, associé à l'ingénieur militaire Francesco De Marchi et à l'architecte Leonardo Bufalini mettent au point un dispositif de plongée associant un caisson et un scaphandre pour récupérer les restes d'une épave romaine au fond du lac de NemiBiblioteca Medicea Laurenziana (Florence), Ms. sec. XVIII, Ashb. 620..
Des témoins rapportent qu'Louis Figuier, Les Merveilles de la science ou description populaire des inventions modernes, Paris, 1879, ..
L'Anglais William Bourne conçoit une nouvelle sorte de prototype en 1578, mais ses idées ne dépassent pas le stade de la conception et son véhicule étanche, s'il peut monter et descendre à volonté entre surface et fond, n'a pas de dispositif de propulsion..
En 1616, invente un dispositif, le Wasserharnisch, qui reprend le concept de cloche de plongée.
En 1620, une série de semi-submersibles est construite par le Hollandais Cornelius Jacobszoon Drebbel, en utilisant le concept de Bourne. Ce scientifique hollandais vivant à la cour de Jacques d'Angleterre reçoit une commande du roi en ce sens. Son prototype doit être propulsé par des rames ; sa nature est source de controverses : il est parfois dit qu'il ne s'agit que d'une cloche remorquée par un autre bateau. Deux modèles améliorés sont testés sur la Tamise entre 1620 et 1624. Drebbel s'inspire sans doute des travaux de John Napier, communiqué par Henry Briggs « Cornelius Drebbel (1572-1633) », par Gerrit Tierie, Amsterdam, AJ Paris, 1932, — en ligne..
En 1641, Jean Barrié lance à Saint-Malo le XVII, sur des plans du père Mersenne. Vaisseau métallique à rames, il peut accueillir jusqu'à quatre personnes, et est muni d'un sas en cuir afin de faciliter son but premier : la chasse aux épaves.
Vers le milieu du , l'ingénieur français Guillaume Levasseur de Beauplan rapporte que les cosaques ukrainiens utilisent une embarcation fluviale appelée le Chaika (signifiant « goéland ») qui peut devenir semi-submersible pour des missions d'infiltration et de reconnaissance : il peut être en effet aisément chaviré afin que l'équipage puisse respirer en dessous, grâce à la poche d'air, là encore comme dans une cloche de plongée ; l'ensemble est propulsé par l'équipage qui marche au fond de la rivière en entraînant la coqueG. Levasseur de Beauplan, Description d’Ukranie, Paris, 1650..
Bien que les premiers modèles soient conçus comme des outils pour l'exploration sous l'eau, les inventeurs ont reconnu assez vite leur potentiel militaire. En 1648, le scientifique anglais John Wilkins explique cinq avantages stratégiques des bateaux sous-marins dans J. Wilkins, Mathematical Magick: or, the Wonder that may be Performed by the Mechanical Geometry London, printed by M.F. for Sa: Gellibrand at the brasen Serpent in Pauls Church-yard, 1648. : La discrétion: une personne peut se rendre sur toutes les côtes de façon invisible, sans être découverte ou en être empêchée pendant son voyage. La sûreté : par rapport aux marées ; aux pirates et brigands qui infestent les mers ; à la glace et aux grands froids, qui mettent en danger les passagers aux voisinages des pôles. Contre la flotte ennemie : elle pourra être minée par ce moyen sous l'eau, et gravement endommagée. Attaquer et ravitailler : très utile pour soulager par voie maritime une place assiégée, pour transporter par le dessous de façon invisible des ravitaillements ; et aussi pour l'attaque surprise de toute place accessible par l'eau. Explorer les fonds : un bénéfice évident pour les expérimentations sous-marines.
vignette|150px| modèle de submersible de Denis Papin (1692, testé). En 1653, les Hollandais, en conflit avec l'Angleterre, tentent de construire un sous-marin de raid, conçu par le Français De Son à Rotterdam. C'est un échec : le navire refuse d'avancer malgré les efforts musculaires fournis par son équipage et l'impossibilité de mettre au point un moteur calqué sur les mouvements d'horlogerieL'Armement, revue de la DGA , mars 1996, , L'apparition du sous-marin dans la guerre navale, ingénieur général de l'armement Gérald Boisrayon.
En 1690-1692, à Marbourg en Allemagne, le Français Denis Papin élabore deux modèles de caissons submersibles, dont seul le deuxième est testé. Sa coque, en forme de tonneau, résiste naturellement à la pression de l'eau, et ne nécessite donc plus l'emploi d'air comprimé. L'air y circule grâce à une pompe à air centrifuge, et à deux tuyaux de cuir maintenus à la surface de l'eau par une vessie flottante. Une pompe à eau permet de faire entrer, ou sortir le dernier complément de lest, pour plonger ou refaire surface. On évalue sa profondeur de plongée grâce à un baromètre qui mesure cette fois la pression de l'eau à l'extérieur. Ce prototype a des prétentions militaires : un homme peut se tenir dans le cylindre horizontal, et sortir un bras au-dehors par le trou, une fois ce deuxième cylindre mis sous air comprimé grâce à la pompe. Avec ce caisson sous-marin, Papin accompagné d'un acolyte courageux a effectué au moins une plongée fructueuse.
Les premiers sous-marins civils et militaires Le premier sous-marin opérationnel est à visée militaire : c'est le Turtle, une machine en forme d'œuf propulsée manuellement par une seule personne, conçue par l'ingénieur américain David Bushnell et son frère. L'engin est temporairement submersible, grâce aux réservoirs ballasts, peut se déplacer de façon autonome, via deux hélices de propulsion et transporte à l'arrière une charge explosive à retardement délestable. Pendant la guerre d'indépendance des États-Unis, le Turtle, piloté par le sergent Ezra Lee de l'Armée continentale, essaie de couler sans succès le britannique dans le port de New York le .
En 1800, la France construit un sous-marin à propulsion humaine conçu par Robert Fulton, le Nautilus ; il se montre capable d'utiliser des mines pour détruire deux navires de guerre durant ses essais. La France abandonne les essais en 1804, tout comme les Britanniques, qui eux aussi, sont démarchés par Fulton quelque temps après. Pendant la guerre de 1812, meurt en tentant une attaque infructueuse contre un navire de guerre britannique dans le port de New London, en 1814, à bord d'un prototype dérivé de Fulton.
Durant ces premières décennies de nombreux prototypes de submersibles ont été imaginés, et parfois réalisés : on compte les expériences d'appareil autonome du Belge Claude-Antoine Brizé-FradinC.-A. Brizé-Fradin, Chimie pneumatique appliquée aux travaux dans les mines, les puits, les fosses, Paris, 1808., les plans de Castera et d'Aubusson de La Feuillade, très peu réalistes, et surtout, en 1811, le prototype de François-Guillaume Coëssin et son frère : le Nautile, construit en bois et propulsé par quatre rameurs accompagné de cinq autres hommes, est assemblé et testé au Havre. Ses nombreux défauts font abandonner le projet, en dépit d'un rapport favorable émis par une commission, mais un certain baron von Drieberg cria au plagiat.. En 1825, Montgéry, par ailleurs biographe de Fulton, projette la construction de L'Invisible, vaste bateau immergé et à carène plate. En août 1832, Brutus de Villeroi teste un submersible avec coque en acier, à propulsion manuelle, long de 3,20 m, en baie de Noirmoutiers, qui ne rencontre aucun soutien en France (cf. plus loin).
Jean-Baptiste Petit (né en à Moreuil, mort à Saint-Valery-sur-Somme en 1834), officier de santé à Amiens puis à Gamaches, conçoit et construit un bateau plongeur destiné « initialement à la recherche des objets précieux perdus lors des naufrages dans le fond des océans ». Ce navire, expérimenté à Amiens, Abbeville, puis à Saint-Valery-sur-Somme le , provoqua la mort par noyade de l'inventeur, et inspira ultérieurement l’écrivain Jules Verne pour son sous-marin du capitaine Nemo (le Nautilus)..
En 1844, après avoir inventé une cloche de plongée équipée d’un système de purification de l’air dans un milieu hermétiquement clos, le docteur français Prosper-Antoine Payerne (1806-1886), associé à l'industriel Lamiral et à Auguste Lefébure, conçoivent un hydrostat, premier semi-submersible mobile avec un système capable de régénérer l’air, le Belledonne, et le testent sur la Seine, mais le moteur à vapeur empêche une immersion complète, puis le bateau est montré durant l'exposition nationale de 1849 : il a servi lors d'opérations d'ingénierie civile.
thumb|Le Brandtaucher au musée d'histoire militaire de Dresde
En 1851, Wilhelm Bauer, inventeur et caporal de l'artillerie bavaroise, emmène un sous-marin de sa conception en mer à Kiel, le Brandtaucher (« plongeur-incendieur ») ; le prototype, construit par August Howaldt (des Maschinenbauanstalt Schweffel & Howaldt), est propulsé par une . Un incident fatal a lieu, et son équipage de trois personnes réussit à s'échapper avant qu'il ne coule. L'épave, renflouée en 1887, se trouve actuellement au musée de DresdeBrandtaucher, article sur Sous-marin Musées, en ligne..
En 1853, l'Écossais James Nasmyth conçoit un « mortier flottant », destiné à porter sur les côtés d'un navire ennemi une bombe et de le faire couler ; semi-submersible, il ne dépassait que le haut de sa cheminée, le moteur étant à vapeur. Il est testé mais ne sert pas.
En 1859, commence la construction du futur Plongeur, imaginé par Siméon Bourgois et Charles Brun : équipé d'un moteur à air comprimé, il est destiné à la Marine impériale française, et est opérationnel en 1863 : c'est le premier sous-marin de l'histoire ayant un moteur.
En 1862, l'Espagnol Narcis Monturiol invente un navire sous-marin et le baptise Ictineo : il le teste dans le port de Barcelone, il a une autonomie en oxygène de cinq heures et est armé de canons. Le Gouvernement espagnol en commande un plus grand, qui ne sert pas.
Sous-marins de la guerre de Sécession