Post on 27-Oct-2015
description
Kapal Selam
Oleh :
Rifqi Putra Fadillah / 1206221001
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2013
1
Kata Pengantar
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya
penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik. Makalah ini berjudul “Kapal Selam”.
Dalam penulisan makalah ini, penulis sadar bahwa dalam makalah ini masih jauh dari
kesempurnaan. Hal itu dikarenakan keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis.
Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari
pembaca. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita. Akhir kata, penulis memohon
maaf apabila dalam penulisan makalah ini terdapat banyak kesalahan.
Penulis
Depok, 7 Juni 2013
2
Daftar Isi
Kata PengantarDaftar IsiBAB IPENDAHULUAN Latar Belakang .................................................................................................................... 4 Tujuan................................................................................................................................... 4BAB II PEMBAHASAN
1. Bahan Kapal Selam ………………………………………………………............ 5
1.1 Paduan Baja .....…….......................................................................................... 5
1.2 Komposit ….....…............................................................................................... 5
1.3 Jenis Logam Lain................................................................................................ 5
2. Bagian Kapal Selam …….......……………………………………………….……6
3. Jenis Kapal Selam ….....................………………………………………..………7
4. Pembuatan Kapal Selam………………………..…………………………...…... 9
5. Cara Kerja Kapal Selam…..........…………………………………………...…... 11
BAB IIIKESIMPULAN Kesimpulan........................................................................................................................... 15Saran..................................................................................................................................... 15 Daftar Pustaka
3
BAB 1
Pendahuluan
Latar Belakang
Dengan fakta bahwa 70% wilayah permukaan bumi tertutup oleh lautan, alat transportasi laut merupakan salah satu jenis teknologi yang terus berkembang sejak munculnya peradaban manusia. Di antara berbagai jenis alat transportasi laut, terdapat satu varian yang fungsi utamanya bukanlah untuk transportasi melainkan untuk kepentingan militer dan riset mengenai kehidupan di bawah permukaan laut yaitu kapal selam. Mulai populer digunakan pada awal Perang Dunia I, kapal selam hingga kini masih menjadi pilihan utama bagi pihak militer untuk persenjataan dan pertahanan di bawah permukaan laut, baik dengan awak maupun tanpa awak. Pasca Perang Dunia, kapal selam pun mulai difungsikan sebagai wahana rekreasi pribadi yang mewah lengkap dengan fasilitas tempat tinggal. Teknologi yang semakin maju memungkinkan kapal selam tanpa awak mampu menyelam hingga lebih dari 10.000 meter pada tekanan air lebih dari 1000 atm. Berbagai teknologi yang ada pada kapal selam merupakan aplikasi langsung dari konsep-konsep fisika yang umurnya telah ribuan tahun. Beberapa konsep fisika yang diterapkan pada kapal selam di antaranya hukum Archimedes dan Efek Doppler. Tak dapat dipungkiri konsep-konsep fisika menjadi dasar yang fundamental bagi teknologi kapal selam.
Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk memberitahu pembaca bagaimana sebuah kapal selam dibuat mengikuti konsep-konsep fisika dan bagaimana cara kerjanya menaati hukum-hukum fisika terapan sehingga pembaca menjadi lebih mengetahui konsep teknologi yang ada pada kapal selam.
4
BAB II
ISI
1. Bahan Kapal Selam
1.1 Paduan Baja
Bagian dengan proporsi terbesar pada sebuah kapal selam adalah lambung
kapal (hull) yang terdiri atas bagian dalam yang berfungsi untuk melindungi awak
kapal dari tekanan luar dan bagian luar yang memberi bentuk luar pada kapal selam.
Biasanya bagian ini terbuat dari paduan baja (steel alloy) dengan logam lain seperti
nikel, molybdenum, dan chromium yang mampu menahan tekanan dari lingkungan.
Di samping lambung bagian dalam dan bagian luar (inner/outer hull) atau yang
disebut juga light hull, terdapat bagian yang mengisi ruang di antara keduanya atau
disebut juga pressure hull. Pressure hull biasanya dibuat dari baja berkekuatan tinggi
yang mampu menahan tekanan luar dan mempunyai tekanan normal pada bagian
dalamnya. Alternatif dari paduan baja sebagai bahan utama pembuatan kapal selam
adalah titanium. Kapal selam berbahan titanium biasanya digunakan untuk keperluan
militer saja.
1.2 Komposit
Bahan komposit banyak digunakan pada komponen-komponen pendukung
dari kapal selam khususnya pada interiornya. Bahan komposit tersebut biasanya
merupakan gabungan dari material plastik, kaca, fiber, dsb yang mempunyai kekuatan
dan daya tahan terhadap korosi yang tinggi tetapi ringan. Dibandingkan dengan
paduan logam, komponen dari komposit jauh lebih ringan sehingga kapal memiliki
daya angkut yang lebih besar dan penggunaan bahan bakar yang lebih hemat.
1.3 Jenis Logam Lain
Beberapa komponen dari kapal selam juga terbuat dari jenis logam lain berupa
tembaga, aluminium, dsb. Sama halnya dengan penggunaan komposit, biasanya
penggunaan logam selain baja atau paduan baja terdapat pada komponen pendukung
5
sesuai dengan kebutuhan masing-masing kapal selam. Seperti pada kapal selam
dengan reaktor nuklir, tabung reaktor biasanya terbuat dari jenis logam tertentu yang
mampu menahan tenaga nuklir untuk mengoperasikan kapal.
2. Bagian Kapal Selam
Selain bagian utama berupa lambung kapal (hull), selalu terdapat bagian-bagian
penting lain yang harus ada pada sebuah kapal selam, di antaranya tanki bahan bakar, sensor
(sonar dan sebagainya), mesin penggerak (turbin), ruang kemudi, tanki air, baling-baling, dan
lain-lain. Kemudian ada juga bagian-bagian pendukung yang keberadaannya menyesuaikan
jenis dan kebutuhan kapal, misalnya pada kapal selam yang digunakan untuk keperluan
militer: torpedo pada bagian samping atau depan kapal, dek di bagian atas kapal di mana
terdapat ujung periskop dan perlengkapan anti-aircraft untuk pertahanan. Sedangkan pada
kapal selam yang digunakan untuk rekreasi biasanya bagian-bagian tersebut tidak ada dan
diganti dengan fasilitas berupa ruang kamar, ruang untuk beraktivitas dan melihat
pemandangan bawah laut, serta dek yang fungsinya untuk rekreasi semata.
Berikut ini beberapa contoh bagian dari kapal selam.
Gambar 1. Bagian-bagian kapal selam pada umumnya
6
Gambar 2. Bagian-bagian kapal selam nuklir
Gambar 3. Bagian-bagian kapal selam untuk militer
3. Jenis Kapal Selam
Secara umum jenis kapal selam dibagi berdasarkan tenaga penggeraknya dan
fungsinya. Berdasarkan tenaga penggeraknya, kapal selam dibedakan menjadi 3 jenis:
1. Kapal Selam Diesel
Kapal selam bertenaga diesel merupakan jenis kapal selam konvensional yang masih
banyak digunakan untuk penyelaman dalam jangka waktu singkat dan jarang digunakan
untuk tujuan militer. Bahan bakar solar yang digunakan untuk pengoperasian mesin diesel
7
lebih murah biayanya daripada menggunakan mesin jenis lain yang bahan bakarnya tentu
lebih mahal, tetapi sayangnya kapal selam bertenaga diesel tidak bisa menyelam terlalu lama
dan masih terdapat ketidakefisienan jika dibandingkan dengan kapal selam bertenaga nuklir.
Untuk mengatasi waktu selam yang relatif singkat, pada kapal selam modern bertenaga diesel
biasanya sudah dilengkapi blok baterai dengan kualitas dan daya tahan yang lebih baik serta
dilengkapi dengan beberapa mesin diesel sekaligus. Selain biaya pengoperasian yang relatif
lebih murah, keunggulan lain dari kapal selam diesel adalah ukurannya yang lebih kecil jika
dibandingkan dengan kapal selam nuklir sehingga mampu melakukan manuver yang lebih
baik dan lebih kecil kemungkinan terdeteksi sonar lawan.
2. Kapal Selam Nuklir
Kapal selam bertenaga nuklir menggunakan reaktor nuklir, turbin uap, kondensor, dan
reduction gearing untuk menggerakkan kapal dengan serangkaian proses konversi energi
yang menimbulkan gaya dorong ke depan dan ke belakang di dalam air. Proses yang terjadi
di reaktor nuklir dan turbin uap lebih rumit dibandingkan mesin pada kapal selam diesel
sehingga dibutuhkan biaya yang besar untuk pengoperasiannya. Namun demikian, hal
tersebut sebanding dengan kebermanfaatannya karena kapal selam nuklir mampu bertahan
lebih lama di dalam air, bahkan hingga satu minggu di bawah permukaan air tanpa harus
muncul ke permukaan untuk mengisi oksigen atau bahan bakar.
3. Kapal Selam Tanpa Mesin
Kapal selam tanpa mesin (engineless) disebut bathyspere atau lonceng selam (diving
bell). Penamaan ini sesuai dengan bentuk dan cara kerjanya, yaitu kapal selam berbentuk
lonceng air dengan lantai terbuka. Udara dipompa masuk oleh kru di atas kapal agar
penyelam dapat tinggal lama di bawah air.
Berdasarkan fungsinya, kapal selam terbagi menjadi dua, yaitu kapal selam militer
dan kapal selam nonmiliter
1. Kapal Selam Militer
Kapal selam militer digunakan untuk pertahanan negara khususnya pada teritorial
laut. Kapal selam jenis ini dilengkapi dengan persenjataan untuk melakukan perlawanan di
bawah maupun di atas permukaan laut, perlengkapan mengintai, dan sonar. Pada kapal selam
militer modern biasanya sudah bertenaga nuklir sehingga dapat tahan lebih lama di dalam air.
8
2. Kapal Selam Nonmiliter
Kapal selam nonmiliter identik dengan kapal selam untuk rekreasi dan pariwisata
yang dimiliki oleh pribadi. Selain untuk rekreasi dan pariwisata, kapal selam nonmiliter juga
digunakan oleh para peneliti untuk meneliti kehidupan bawah laut.
4. Pembuatan Kapal Selam
Secara garis besar terdapat tiga tahap pembuatan kapal selam, yaitu pembuatan
lambung kapal (hull), eksterior, dan interior.
1. Pembuatan Hull
Lempengan baja dengan tebal 2-3 inchi dipotong sesuai ukuran dengan pemanas
dari asetilen. Lempengan baja yang sudah dipotong ditempatkan di bawah roller
berdiameter sekitar 28 inchi dan panjang 15 kaki dengan tekanan tertentu.
Diberikan perlakuan dan pengaturan rolling sedemikian rupa sehingga diperoleh
bentuk lengkungan yang sesuai kebutuhan. Lempengan yang sudah
dilengkungkan tersebut kemudian diletakkan pada kerangka kayu yang
membentuk bagian hull. Kerangka dan lempengan tersebut digabung melalui
proses welding sehingga menjadi suatu section tertentu dari lambung kapal. Dua
section yang berdampingan kemudian diberi perlakukan proses welding secara
berulang kali sehingga keduanya merekat menjadi satu dan dikuatkan melalui
proses pemanasan. Welding pada section-section tersebut pada akhirnya akan
menghasilkan inner hull. Inner hull kemudian direkatkan dengan kerangka baja
dan menjalani serangkaian proses welding seperti pada pembuatan inner hull
sehingga terbentuklah outer hull pada akhir proses. Pada tahap akhir pembuatan
hull, dipasang lempengan-lempengan baja pada bagian dalam inner hull untuk
menjadi sekat yang memisahkan ruang-ruang dalam sebuah kapal selam. Pada
setiap tahap pembuatan hull selalu dilakukan inspeksi untuk menjaga kualitas
(quality control) dari kapal selam yang dibuat karena ketidakakuratan beberapa
cm saja bahkan dapat meningkatkan resiko kegagalan dalam penyelaman hingga
30%.
9
Gambar 4. Proses Pembuatan Hull
2. Pembuatan Eksterior Kapal
Komponen-komponen eksternal seperti rudder dan propeller dibuat dengan
berbagai macam teknik pengerjaan logam. Salah satu metode paling penting
dalam pembuatan eksterior kapal adalah sand casting. Proses ini melibatkan
pemodelan plastik atau kayu untuk eksterior sesuai kebutuhan. Model tersebut
dilekatkan pada pasir yang dikeraskan dan kemudian sebagian pasir dibersihkan
hingga terbentuk cetakan dengan rongga yang dibutuhkan. Melalui proses
scaffolding, pekerja dapat mengerjakan seluruh bagian lambung kapal dan
eksteriornya. Komponen-komponen tertentu seperti sonar dilekatkan pada
lambung bagian luar dan dilapisi dengan lempengan logam untuk mengurangi
gesekan di bawah permukaan laut.
3. Pembuatan Interior Kapal
Komponen-komponen besar di bagian dalam kapal dikerjakan dan dipasang
bersamaan dengan pembuatan hull. Komponen-komponen kecil baru dipasang
10
ketika hull sudah selesai dibuat. Sebelum seluruh proses selesai, kapal diluncurkan
terlebih dahulu dan ditempatkan di dermaganya untuk kemudian pemasangan
komponen-komponen vital dilakukan yang meliputi pemasangan periskop, mesin,
listrik, dan fasilitas bagi awak kapal seperti lemari pendingin, pendingin ruangan,
dan alat cuci. Reaktor nuklir dioperasikan setelah semua pemasangan selesai
sebagai uji coba pengoperasian kapal selam. Bersamaan dengan peluncuran
pertama kapal selam juga dicoba berbagai macam senjata yang ada pada kapal
selam yang dibuat jika kapal selam tersebut merupakan kapal selam nuklir untuk
militer.
5. Cara Kerja Kapal Selam
1. Proses Timbul dan Tenggelam dalam Air
Sebuah kapal selam bisa mengapung karena berat air yang dipindahkan sama dengan
berat kapal itu sendiri sehingga menimbulkan gaya apung atau buoyancy force yang bekerja
melawan gaya gravitasi sehingga kapal dapat terus berada di atas. Untuk mengatur gaya
apungnya, kapal selam memiliki tangki-tangki pemberat dan tangki-tangki pelengkap atau
penyeimbang yang bisa diisi dengan air dan udara sehingga mengubah massa jenisnya. Untuk
berada di permukaan, tangki-tangkinya sepenuhnya diisi dengan udara sehingga massa jenis
kapal selam lebih kecil daripada massa air. Sedangkan untuk menyelam, kapal selam mengisi
tangki-tangkinya dengan air dan membuang sebagian udara hingga massa jenis kapal selam
menjadi lebih besar dari massa jenis air di sekitarnya.
11
Gambar 5. Prinsip Kerja Kapal Selam
Gambar 6. Prinsip Kerja Kapal Selam
Prinsip kerja kapal selam ini sangat sesuai dengan hukum Archimedes di mana ketika
sebuah benda tercelup ke dalam air maka benda tersebut akan mengalami dua gaya, yaitu
gaya berat yang menarik benda ke bawah dan gaya apung yang mendorong benda ke atas.
Dalam penerapan prinsip kerja kapal selam di mana benda berada dalam keadaan
seimbang/melayang, maka Fa=Fbenda sehingga benda tidak mengapung tetapi juga tidak
melayang. Karena Fa=ρ.g.V maka jelas bahwa gaya yang dialami benda dipengaruhi oleh
massa jenis dari benda dan air. Untuk mencapai keadaan melayang massa jenis kapal dan air
harus setimbang seperti yang dijelaskan dalam hukum Archimedes.
2. Pengoperasian Sonar dan Radar
Sonar atau Sound Navigation and Ranging merupakan sistem navigasi yang
memanfaatkan gelombang suara untuk mengetahui jarak dari suatu benda layaknya seekor
kelelawar menggunakan gelombang suara untuk mengetahui jarak benda di depannya. Selain
untuk navigasi, sonar juga acapkali digunakan untuk mendeteksi adanya kapal lain di
perairan dan digunakan juga untuk menangkap ikan.
12
Gambar 7. Cara Kerja Sonar
Radar atau Radio Detection and Ranging adalah suatu sistem gelombang
elektromagnetik yang berguna untuk mendeteksi, mengukur jarak, dan membuat map benda-
benda yang berada dalam jangkauannya. Mirip seperti sonar, radar mengirimkan sinyal
namun berupa gelombang elektromagnetik yang kemudian dipantulkan kembali oleh benda
yang menerimanya sehingga pengirim sinyal radar dapat mengetahui jarak dari benda yang
menangkap sinyalnya.
Bila dicermati cara kerja sonar merupakan suatu penerapan dari efek doppler di mana
penerima yaitu kapal selam yang sedang bergerak relaitf terhadap benda mengalami
pergeseran echo atau perbedaan frekuensi yang diterima dengan frekuensi sesungguhnya.
Kemudian dengan menggunakan perhitungan terautomasi dari frekuensi yang didapat,
diketahui jarak dari benda yang menerima sonar.
3. Prinsip Kerja Periskop
Periskop merupakan aplikasi langsung dari konsep alat optik yang berfungsi untuk
melihat benda yang ada di permukaan dari dalam kapal selam dengan posisi kapal selam
berada di bawah permukaan laut. Periskop membentuk bayangan dengan melakukan dua kali
pemantulan pada dua permukaan cermin datar yang dipasang atau disusun secara sejajar dan
diposisikan miring agar mengarah ke pengamat lalu pemantulan tersebut diarahkan ke mata
pengamat. Prinsip kerjanya adalah cahaya yang diterima oleh cermin pertama yang berada di
13
atas diteruskan ke cermin kedua lalu cermin kedua meneruskannya ke mata pengamat dengan
bayangan yang diperkecil.
Gambar 8. Prinsip Kerja Periskop
BAB III
Penutup
Kesimpulan
14
Kapal selam merupakan aplikasi hukum-hukum fisika dalam bidang sains dan
teknologi yang masih terus berkembang hingga kini. Bersama dengan aplikasi keilmuan lain,
kapal selam menjadi salah satu hasil peradaban manusia yang memanfaatkan hukum-hukum
fisika yang sudah ditemukan sejak ratusan bahkan ribuan tahun yang lalu. Semakin maju
peradaban manusia, terlihat semakin baik teknologi yang ada pada kapal selam misalnya
dalam kurun waktu beberapa puluh tahun telah ditemukan reaktor nuklir untuk
menggerakkan kapal selam sehingga kapal selam dapat berada di bawah permukaan laut lebih
lama dengan ketahanan yang lebih baik.
Saran
Saran kami adalah produsen kapal selam maupun ilmuwan tidak berhenti melakukan
penelitian dan pengembangan sehingga kapal selam dapat menerapkan konsep-konsep
keilmuan maupun konsep-konsep fisika sehingga kelemahan-kelemahan yang ada pada kapal
selam saat ini dapat dikurangi dengan peningkatan kualitas. Penerapan hukum-hukum fisika
yang berhasil pada teknologi kapal selam juga hendaknya dapat diterapkan pada teknologi-
teknologi lainnya yang membawa manfaat besar bagi umat manusia. Demikian pula dengan
semakin majunya teknologi sebaiknya tidak memicu munculnya perang dingin akibat
majunya teknologi persenjataan antar negara.
Daftar Pustaka
http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall2003.web.dir/nathan_earls/intro_slide.html
http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall2003.web.dir/nathan_earls/surfacing_and_diving_slide.html
15
http://www.madehow.com/Volume-5/Nuclear-Submarine.html
http://belajar.kemdiknas.go.id/index5.php?display=view&mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Pengetahuan%20Populer/view&id=219&uniq=1703
http://dani-inferno5.blogspot.com/2013/01/alat-optik-periskop.html
16