Cara Kerja Kapal Selam & Teknologi Bisa Beroperasi di Dalam Air

tirto.id - Kapal selam dirancang dengan teknologi khusus super canggih yang memungkinkannya dapat beroperasi di bawah laut.

Seiring perkembangan teknologi yang kian mutakhir, kapal selam jadi salah satu kendaraan air yang paling efektif dalam menjalankan berbagai misi baik di atas maupun di bawah permukaan laut.

Selain banyak digunakan untuk patroli perbatasan atau meluncurkan serangan oleh pasukan militer, kapal selam juga kerap difungsikan para ilmuwan untuk meneliti dan mengeksplorasi ekosistem laut dalam. Bahkan, kendaraan air ini juga bisa digunakan untuk misi pencarian dan penyelamatan bawah air.

Fungsi-fungsi tersebut tentu tidak bisa didapatkan tanpa adanya sokongan teknologi super canggih. Dengan berbagai inovasi yang hadir, kapal selam modern dapat bekerja secara mandiri berkat bantuan Artificial Intelligence (AI).

Dari beberapa keunggulan yang dimilikinya, salah satu yang paling signifikan yaitu kemampuannya menyelam pada kedalaman ekstrim hingga ribuan meter, seperti Alvin yang dioperasikan oleh Woods Hole Oceanographic yang mampu menyelam mencapai kedalaman 4.500 meter.

Dengan kemampuannya ini, kendaraan air tersebut dimungkinkan bisa menjalankan berbagai misi penting di bawah laut, baik untuk kepentingan militer maupun penelitian para ilmuwan dalam mengeksplorasi di kedalaman air yang belum terjamah.

Teknologi Canggih Kapal Selam

Kapal selam dirancang khusus dengan teknologi super canggih yang memungkinkannya bisa beroperasi di bawah laut, sekalipun di kedalaman air yang memiliki tekanan sangat tinggi dan cukup mustahil dilakukan oleh manusia secara mandiri.

Kapal selam sendiri merupakan kendaraan air yang mampu beroperasi secara mandiri di bawah air.

Awalnya, kapal selam hanya dikembangkan untuk peperangan laut saja. Namun, seiring perkembangannya, kendaraan air ini dapat difungsikan agar bisa melayani berbagai fungsi, termasuk eksplorasi laut ilmiah, inspeksi bawah laut, maupun pengumpulan intelijen.

Umumnya, kapal ini dilengkapi struktur lambung tahan tekanan, sistem propulsi, sistem pendukung kehidupan, serta instrumentasi navigasi untuk mendukung misi bawah air yang berkepanjangan.

Selain itu, kapal selam juga dirancang khusus dengan perpaduan rekayasa mekanik, hidrodinamika, serta elektronik tingkat tinggi yang memungkinkannya bisa bertahan di lingkungan bawah laut yang ekstrem.

Lambung Tekanan (Pressure Hull)

Kapal selam didesain memiliki lambung tekanan atau lambung bagian dalam yang melindungi awak dari tekanan air yang sangat besar di kedalaman laut serta mengisolasi kapal selam dari suhu yang sangat dingin.

Adapun lumbung luarnya dirancang aerodinamis agar kapal bisa membelah air di kedalaman. Dua komponen ini biasanya terbuat dari baja berkekuatan tinggi atau titanium yang mampu menahan tekanan ratusan ton per meter persegi.

Bentuk lambungnya juga dirancang melingkar atau silinder sempurna agar tekanan airnya bisa terdistribusi secara merata ke seluruh permukaan. Dengan begitu, titik lemah pada kapal yang beresiko pun dapat teratasi sejak awal.

Tangki Pemberat (Ballast Tank)

Tangki pemberat pada kapal selam dirancang sebagai pengontrol daya apung kendaraan tersebut. Komponen ini berfungsi mendorong air keluar yang memungkinkannya untuk mengapung di bawah air.

Selain tangki utama, terdapat tangki kecil (Trim Tanks) yang bertugas untuk menjaga posisi kapal tetap horizontal dan stabil ketika melayang di kedalaman tertentu.

Sistem Propulsi dan Tenaga

Kapal selam konvensional umumnya menggunakan propulsi diesel-elektrik. Komponen ini memungkinkan kendaraan tersebut mengisi daya baterai raksasa ketika berada di permukaan, kemudian digunakan untuk menyelam di dalam air.

Selain itu, ada pula kapal selam modern yang menggunakan sistem propulsi nuklir. Fungsi utama teknologi ini untuk memanaskan air menjadi uap yang memutar turbin penggerak baling-baling.

Kebanyakan kapal selam modern memanfaatkan penggerak listrik dengan motor magnet permanen atau penggerak AC canggih yang sangat minim kebisingan.

Sistem Sonar

Mengutip Naval History and Heritage Command, agar kendaraan tersebut tidak terdeteksi ketika beroperasi di kedalaman air, kapal selam dilengkapi sistem sonar.

Teknologi ini memungkinkan kapal tersebut bisa melihat apa yang ada di sekitar tanpa harus mendekati permukaan. Selain itu, pemanfaatan gelombang suara ini bisa bertindak seperti "siluman" karena dapat mendeteksi objek di sekitarnya tanpa memancarkan sinyal apapun.

Sistem Navigasi

Pada saat beroperasi di dalam air, GPS dimungkinkan tidak akan berfungsi. Alhasil, penginderaan kapal selam memanfaatkan frekuensi radio yang dapat ditangkap melalui sistem navigasi inersia (INS).

Sistem navigasi INS berfungsi untuk mengukur setiap perubahan kecepatan, kemiringan, serta arah kapal. Dengan teknologi ini, operator dapat memperkirakan posisi kapal secara akurat tanpa bantuan sinyal luar.

Periskop dan Sensor Optik

Kapal selam dilengkapi periskop tradisional yang menjulang dari lambung kapal. Komponen ini biasa disebut sebagai menara pengintai yang memungkinkan dapat mengamati kondisi di atas air tanpa harus memunculkan seluruh badan kapal.

Dalam kapal selam modern, periskop kerap digantikan dengan sensor optik elektronik yang dilengkapi kamera resolusi tinggi, sensor inframerah, serta pengukur jarak untuk mengirimkan gambar langsung ke layar monitor di ruang kendali.

Bagaimana Cara Kerja Kapal Selam?

Pada dasarnya, agar dapat beroperasi di dalam air, kapal selam harus bekerja berdasarkan beberapa hukum fisika utama, termasuk Prinsip Archimedes dan Hukum Boyle.

Prinsip Archimedes merupakan hukum yang menjelaskan tentang gaya apung. Hukum ini menyatakan bahwa setiap benda yang sebagian atau seluruhnya terendam dalam fluida akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Secara sederhana, ketika gaya apung yang diberikan air sama dengan berat kapal selam, kapal dapat berada dalam kondisi seimbang atau melayang di kedalaman tertentu. Sebaliknya, jika gaya apung lebih kecil daripada berat kapal, kapal akan tenggelam. Sementara itu, jika gaya apung lebih besar, kapal akan bergerak naik.

Dalam pengoperasiannya, kapal selam mengatur daya apung melalui tangki pemberat (ballast tanks). Sebagaimana dikutip dari Submarine Safaris, ketika kapal berada di permukaan, tangki pemberat berisi udara sehingga kepadatan rata-rata kapal lebih rendah. Sebaliknya, ketika kapal akan menyelam, air laut dialirkan masuk ke dalam tangki dan mendorong udara keluar sehingga kepadatan rata-rata kapal meningkat.

Untuk kembali ke permukaan, udara bertekanan tinggi dialirkan ke dalam tangki pemberat guna mendorong air keluar. Dengan demikian, daya apung kapal meningkat dan kapal dapat naik ke permukaan. Kapal selam juga dapat mengatur jumlah air di dalam tangki untuk mempertahankan posisi melayang pada kedalaman tertentu.

Selain Prinsip Archimedes, pengoperasian kapal selam juga berkaitan dengan Hukum Boyle. Hukum ini menyatakan bahwa pada suhu dan jumlah gas yang tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya.

Artinya, semakin besar tekanan yang diberikan, semakin kecil volume gas. Prinsip ini berkaitan dengan perilaku udara bertekanan dalam sistem kapal selam, terutama ketika kapal beroperasi di kedalaman dengan tekanan air yang semakin tinggi.

Untuk mengendalikan arah dan kedalaman saat bergerak di bawah air, kapal selam dilengkapi hydroplane. Teknologi ini merupakan permukaan kendali menyerupai sayap yang dapat digerakkan dan umumnya terdapat di bagian depan maupun belakang kapal. Komponen ini menghasilkan gaya hidrodinamis yang membantu kapal mengatur gerakan naik, turun, serta sudut penyelamannya.

Selain itu, kapal selam menggunakan teknologi sonar (Sound Navigation and Ranging) untuk mendeteksi objek di bawah air melalui gelombang suara. Sistem navigasi inersia (Inertial Navigation System atau INS) dan kompas giroskop juga digunakan untuk memperkirakan posisi, pergerakan, serta arah kapal ketika berada di kedalaman tanpa bergantung pada sinyal GPS.

Ketika menjalankan misi di bawah permukaan laut, kapal selam dilengkapi sistem pendukung kehidupan (life support system) untuk menjaga kualitas udara bagi awak kapal. Sistem ini mencakup penyaring karbon dioksida (CO₂ scrubbers) untuk menyerap karbon dioksida hasil pernapasan, perangkat pembangkit oksigen melalui proses elektrolisis air, serta tabung oksigen cadangan untuk kebutuhan tertentu.

Kapal selam juga memiliki sistem desalinasi untuk mengolah air laut menjadi air tawar, salah satunya melalui proses distilasi atau penguapan dan pengembunan. Fasilitas dapur turut disediakan untuk menyiapkan makanan bagi awak kapal selama menjalankan misi penyelaman dalam jangka waktu yang lama.