Mempelajari Ilmu Teknik pada Kapal Selam

Mempelajari Ilmu Teknik pada Kapal Selam

Keyword : Kapal Selam, Nuklir, Elektrolisis

Ilustrasi Kapal Selam

Source : http://nationalinterest.org/

Pada berbagai sumber yang terdokumentasikan menunjukkan bahwa manusia mengeksplorasi kedalaman dibawah permukaan laut pada beberapa abad terakhir. Serta tercatat bahwa untuk kapal selam pertama kali diciptakan oleh Cornelis Drebbel, seorang penemu asal Belanda yang mengenalkan dirinya sebagai penemu dari kapal selam yang bisa dinavigasikan pertama kali di dunia pada tahun 1620. Setelah beberapa lama berlalu, kapal selam mengalami peningkatan dalam mobilitas, kekuatan serta kemampuan untuk bersifat “siluman” dan ada juga beberapa yang mempunyai kemampuan untuk tetap didalam air hingga lebih dari tiga bulan.

Dikarenakan banyaknya penerapan ilmu teknik yang menarik dalam mekanisme dan konstruksi kapal selam, maka akan ditunjukkan beberapa penerapan teknik pada jenis kapal selam yang paling baru di dekade ini.

Gambar 1. Ilustrasi Kapal Selam Militer Amerika Serikat

Sumber : united states navy

Penerapan Ilmu Teknik yang Menarik pada Kapal Selam

Seperti yang reader tahu bahwa hanya beberapa saja penjelajahan yang ditujukan untuk bagian terdalam lautan yang ada didunia yang disebut sebagai Palung Mariana. Fakta juga menunjukkan bahwa umat manusia lebih sering melakukan eksplorasi ke bulan dibandingan dengan penjelajahan untuk menaklukan titik terdalam yang ada di bumi atau sering disebut sebagai Challenger Deep.

Orang pertama yang menjelajah bagian dasar dari Challenger Deep adalah seorang hidronaut yang bernama Don Walsh dan Jacques Piccard. Tim mereka menggunakan kapal selam yang bernama Bathyscaphe Trieste ke kedalaman lautan pada tahun 1960.

Gambar 2. Kapal Selam Bathyscaphe Trieste

Sumber wikipedia

Kapal selam bathyscaphe mampu untuk menyelam dibawah permukaan laut serta didukung dengan pengapung untuk memberikan daya angkat ke permukaan. Kapal selam ini juga dilengkapi dengan propeller khusus untuk kapal selam laut dalam. Untuk kabin sendiri masih terbatas serta kecil sehingga ruangannya hanya cukup untuk dua kru personil. Untuk bagian ruangan pada lambung juga dilengkapi dengan berbagai peralatan sains yang digunakan untuk menginvestigasi salah satu tempat yang paling asing dibumi ini yaitu bagian dasar dari lautan.

Sejak dua hidronaut mengeksplorasi dasar dari palung pada tahun 1960, hanya beberapa eksplorer yang berani untuk kembali ke sana.

Challenger Deep menjadikan sebagai tantangan paling sulit untuk dunia teknik khususnya dalam menghadapi tekanan yang terjadi pada permukaan kapal selam serta daya dukung untuk kru sendiri.

Seperti yang diketahui bahwa tekanan yang sangat tinggi berpeluang untuk merusak bagian lambung dari kapal selam. Untuk setiap 10 meter dibawah permukaan laut, angka tekanan akan semakin meningkat melebihi tekanan atmosfer. Nilai dari tekanan yang dirasakan kapal selam sama dengan jumlah tekanan yang ada di permukaan dari objek-objek yang dimulai dari atas permukaan laut hingga ke luar angkasa. Pada bagian dasar dari Challenger Deep, tekanan yang tercatat mencapai 1000 atmosfer ( melebihi 1500 psi ).

Hanya beberapa kapal selam kecil berbentuk bulat saja yang mampu untuk menahan beban tekanan pada bagian dasar permukaan laut. Untuk kapal selam berawak sendiri hanya mampu untuk menyelam tidak lebih dari satu kilometer diatas permukaan laut. Sedangkan untuk kapal selam modern bisa beroperasi secara mandiri dan didukung dengan bantuan hidup untuk kru selama beberapa minggu. Salah satu kapal selam paling canggih yang bertenaga nuklir bisa beroperasi secara independen dan mampu mensuplai sistem penunjang hidup untuk para kru selama beberapa bulan lebih.

Kapal selam sendiri memiliki berbagai macam tipe, beberapa ada yang digerakan menggunakan tenaga listrik, diesel atau nuklir. Khusus untuk kapal selam bertenaga diesel, banyak sekali kesalahpahaman besar mengenai mesin diesel yang langsung menggerakan propeller pada kapal selam. Banyak orang yang mepertanyakan bagaimana mesin diesel bisa dioperasikan dibawah permukaan air dengan oksigen yang cukup untuk kru. Untuk mengatasi ini sebenarnya hanya menggunakan solusi sederhana yaitu dengan cara tidak menggunakan mesin dibawah permukaan air sepanjang waktu.

Bagaimana Caranya Kru Bernafas Dan Mesin Mendapatkan Pasokan Oksigen Dibawah Permukaan Air ?

Solusi untuk tetap menjaga mesin diesel tersuplai dengan oksigen yang cukup sebenarnya sederhana saja. Kapal selam yang menggunakan tenaga diesel umumnya bersifat hibrid. Mesin diesel umumnya berperan sebagai pembangkit tenaga yang digunakan mengisi paket baterai. Akan tetapi mesin diesel hanya digunakan ketika kapal selam berada di atas permukaan laut. Ketika daya baterai mulai menipis, kapal selam akan muncul lagi ke permukaan dan menggerakan mesin diesel untuk memberikan listrik ke baterai.

Salah satu metode yang lain adalah dengan membawa oksigen kedalam kapal selam. Kaniser secara masif akan dipompa hingga penuh dengan udara setiap kapal selam kembali ke permukaan. Sistem ini sangat cocok untuk operasi yang tidak lebih dari beberapa bulan. Walaupun seperti itu, pemerintah selalu berusaha untuk menyesuaikan dengan kapasitas di angkatan laut. Pada beberapa waktu ini yang jadi tinjauan utama adalah kemampuan untuk tidak terdeteksi.

Ketika kapal selam masuk kedalam air, maka kapal selam tersembunyi dibawah permukaan walaupun kapal selam tersebut hanya diam di satu titik.

Untuk solusi yang lain adalah dengan menggunakan proses kimiawi yaitu elektrolisis yang pada prosesnya sendiri dengan merubah air menjadi hidrogen dan oksigen dengan menggunakan listrik. Akan tetapi sangat tidak cocok untuk kapal selam bertenaga listrik dan diesel, memisahkan air menjadi hidrogen dan oksigen membutuhkan begitu banyak tenaga listrik yang didapat dari suplai tenaga. Kapal selam tenaga listrik dan diesel umumnya tidak membawa cukup energi pada saat berlabuh hanya untuk menjaga kebutuhan akan oksigen para kru sepanjang waktu. Proses ini akan sangat menguras daya baterai yang menggerakan motor, gaya pada kapal untuk menuju ke permukaan, serta berbagai kebutuhan yang lainnya.

ELEKTROLISIS

Elektrolisis umumnya hanya dimiliki untuk kapal selam yang besar dan paling canggih dengan menggunakan tenaga nuklir. Pada proses elektrolisis dengan menggunakan sistem melewatkan arus listrik tepat kepada air. Listrik yang diberikan mampu digunakan sebagai energi yang dibutuhkan untuk memisahkan ikatan pada air atau H20.

Gambar 3. Skema proses elektrolisis

Sumber : wikimedia

Pada kondisi normal, satu orang akan mengkonsumsi beberapa kilogram oksigen dalam sehari, umumnya yang dihirup sudah bercampur dengan gas inert. Sistem elektrolisis komersial umumnya membutuhkan tenaga sebesar 50 kilowatt per jam untuk memproduksi 1 kg gas hidrogen dan 8 kilogram gas oksigen dari 9 kilogram air. Dengan memperhatikan daya yang dibutuhkan dengan menghabiskan tenaga pada baterai, terkecuali untuk kapal selam bertenaga nuklir bisa memberikan tenaga yang cukup untuk proses elektrolisis, umumnya kapal selam tenaga nuklir mampu memberikan tenaga untuk kota kecil.

Untuk kapal selam nuklir akan mendapatkan suplai oksigen yang lebih dari cukup, akan tetapi akan menimbulkan munculnya gas hidrogen. Pada kondisi operasi normal, kapal selam nuklir akan mendispersi hidrogen kedalam air. Sedangkan pada kondisi operasi tersembunyi, ada metode rahasia yang digunakan untuk membuat gas oksigen terhapus dari exhaust.

Sejak banyaknya angkatan laut yang mampu mendeteksi lepasnya hidrogen di air, banyaknya metode scrubbing masih tetap dirahasiakan. Ada beberapa metode yang diketahui seperti kapal selam menggunakan konverter katalik untuk menambahkan hidrogen dengan komponen lain. Walaupun juga, tidak hanya kemampuan tersembunyi saja yang harus diperhitungkan oleh insinyur dalam merancang kapal selam.

Sehingga diperlukan berbagai macam inovasi dalam mengembangkan kapal selam hingga mampu untuk menyelam di kedalaman laut dalam tanpa terkendala oleh berbagai macam beban yang diterima.

Sumber Referensi :

Baker, Mavercik. 2017. The Interesting Engineering Behind Submarines .Interesting Engineering