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
Comments
Post a Comment