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