Prinsip Kerja Kapal Selam dan Sejarah Perkembangannya
Lalu apa itu kapal Selam? Kapal selam adalah kapal yang bergerak di bawah permukaan air dan juga bisa mengapung ketika dibutuhkan. Umumnya kapal selam digunakan untuk tujuan dan kepentingan militer. Selain itu kapal selam juga digunakan untuk kepentingan bawah laut dan air tawar untuk bertugas di kedalaman yang tidak sesuai untuk penyelam manusia, seperti untuk penelitian atau riset bawah air serta untuk pencarian dan penyelamatan.
Cara Kerja Kapal Selam
Sebuah kapal selam (dan juga untuk kapal laut) bisa mengapung karena berat air yang dipindahkannya sama dengan berat kapal itu sendiri. Pemindahan air ini menciptakan sebuah gaya ke atas yang disebut gaya apung (buoyancy force) dan bekerja berlawanan dengan gaya gravitasi. Tidak seperti kapal laut biasa, kapal selam bisa mengatur gaya apungnya, sehingga bisa membuatnya tenggelam dan muncul ke permukaan sesuai kebutuhan.
Untuk mengatur gaya apungnya, kapal selam memiliki tangki-tangki pemberat (tangki ballast) dan tangki-tangki pelengkap atau penyeimbang yang bisa diisi dengan air laut maupun dengan udara. Ketika kapal selam akan menyelam, tangki-tangki pemberat diisi dengan air laut dengan cara membuka katup katup pipa ballast. Sedangkan udara yang ada di dalam tangki pemberat tersebut, akibat ditekan oleh tekanan air yang masuk, akan keluar melalui pipa udara sampai massa jenis keseluruhannya menjadi lebih besar daripada massa jenis air di sekitarnya sehingga kapal selam mulai tenggelam (gaya apung negatif).
Ketika kapal selam dibutuhkan untuk berada di permukaan, tangki-tangki pemberat tersebut diisi dengan udara sampai air yang berada di dalam tangki pemberat keluar, sehingga massa jenis keseluruhan kapal selam menjadi lebih kecil daripada massa jenis air di sekelilingnya. Sehingga kapal selam mulai mengapung (gaya apung positif).
Sebagai tambahan, kapal selam mempunyai peralatan yang bisa bergerak berbentuk sayap-sayap pendek yang disebut hydroplane di bagian buritan untuk membantu mengatur arah penyelaman. Hydroplane akan diarahkan sedemikian rupa sehingga air akan bergerak melewati buritan dan mendorong buritan ke atas sehingga kapal selam dapat mengarah ke bawah.
Untuk menjaga kapal selam pada suatu tingkat kedalaman, kapal selam menjaga keseimbangan antara udara dan air di dalam tanki penyeimbang sehingga massa jenis keseluruhannya sama besar dengan massa jenis air di sekelilingnya (gaya apung netral).
Ketika kapal selam mencapai kedalaman jelajahnya, hydroplane akan diluruskan, sehingga kapal selam bisa berjalan lurus melewati air. Air juga didorong di antara tanki penyeimbang haluan dan buritan untuk menjaga keseimbangan Ketika kapal selam muncul ke permukaan, udara bertekanan mengalir dari tabung-tabung udara ke tangki-tangki pemberat dan air di dalamnya didorong keluar dari kapal selam sampai massa jenis keseluruhannya lebih kecil dari massa jenis air di sekelilingnya (daya apung positif) dan kapal selam pun muncul.
Hydroplane diarahkan sedemikian rupa sehingga air akan bergerak ke atas buritan, dan mendorong buritan ke bawah, akibatnya kapal selam akan mengarah ke atas. Dalam situasi darurat, tangki pemberat bisa diisi dengan cepat dengan udara bertekanan tinggi untuk membawa kapal selam tersebut naik ke permukaan dengan sangat cepat.
Untuk kebutuhan oksigen di kapal selam, oksigen disediakan dari tangki bertekanan, generator oksigen (yang bisa membentuk oksigen dari air yang dielektrolisis) atau semacam “tabung oksigen” yang mengeluarkan oksigen dengan sebuah reaksi kimia yang sangat panas.
Oksigen bisa dikeluarkan secara terus-menerus oleh sebuah sistem terkomputerisasi yang mengontrol kadar oksigen di udara, atau bisa juga dikeluarkan dalam beberapa waktu secara periodik dalam sehari.
Sedangkan untuk kebutuhan air tawarnya, kapal selam dilengkapi suatu perangkat penyulingan yang bisa mengolah air laut dan menghasilkan air tawar yang berish. Instalasi penyulingan tersebut memanaskan air laut menjadi uap air yang akan menghilangkan garam, kemudian mendinginkan uap air tersebut ke dalam sebuah tangki penampungan air tawar. Air tersebut bisa digunakan untuk keperluan minum, memasak maupun mandi bagi ABKnya.
Sejarah Perkembangan Kapal Selam
Sejarah kapal selam berawal dari kisah Alexander Agung, Raja Macedonia yang hidup sekitar 332 Sebelum Masehi (SM). Waktu itu, Alexander Agung diturunkan ke dalam laut dengan masuk kedalam sebuah tong kaca. Hal ini dilakukan untuk mempelajari tentang ikan. Konsep inilah yang menjadi ide dibuatnya kapal selam.
Kemudian pada sekitar tahun 1578, William Bourne, seorang matematikawan asal Inggris, menulis tentang sebuah kapal yang dirancang untuk dioperasikan di bawah air. Beliau menuliskan tentang rancangan kapal tertutup yang bisa tenggelam dan mendayung di bawah air. Kapal itu, terdiri dari bingkai kayu yang dilapisi kulit tahan air. Namun, Bourne sebenarnya tidak pernah membangun kapal yang dirancangnya.
Pada tahun 1620, seorang berkebangsaan Belanda, bernama Cornelius Drebbel berhasil membuat kapal selam yang terbuat dari bahan kayu dan digerakkan menggunakan dayung. Hal inilah yang menyebabkab Cornelis van Drebbel, diklaim sebagai pembuat kapal selam pertama.
Kapal selam buatan Drebbel ini, serupa dengan gagasan yang ditulis Bourne, yakni dengan lambung kapal dari bingkai kayu yang dilapisi kulit. Selain itu, dayung di setiap sisi diperpanjang, dilapisi dengan flap kulit yang pas. Kapal ini juga menyediakan sarana penggerak, baik bisa digunakan di permukaan maupun saat di bawah air.
Kapal buatan Drebbel ini hanya mampu menyelam dalam waktu hitungan jam saja. Agar para kru tetap dapat bernapas, pada kapal ini disematkan pipa untuk menyalurkan udara dari permukaan ke dalam kapal selam.
Kemampuan kapal selam ini pernah didemonstrasikan di hadapan warga London dengan menyelam di bawah sungai Thames dan kapal mampu menyelam selama kurang lebih tiga jam.
Seorang penyair dan pengarang musik Constantijn Huygens yang juga memyaksikan uji coba kapal selam di sungai Thames tersebut, kemudian menuliskan bagaimana penemuan kapal selam ini bisa digunakan di zaman perang, menyerang dan menenggelamkan kapal musuh. Seperti halnya Huygens, banyak orang yang mengakui bahwa kapal selam ini berpotensi untuk dikembangkan.
Pada tahun 1718, Yefim Nikonov seorang tukang kayu dari Rusia mengirimkan sebuah surat kepada Raja Peter. Dalam surat tersebut ia menjelaskan bahwa mampu membuat sebuah 'kapal rahasia' yang bisa berlayar di bawah laut dan menghancurkan seluruh kapal musuh dengan meriam.
Tertarik dengan surat yang ditulis Nikonov, Raja Peter mengundang Nikonov ke Saint-Petersburg dan memintanya membuat kapal selam sesuai isi suratnya tersebut. Nikonov menyelesaikan kapal selam buatannya pada 1721 dan diuji coba langsung oleh Raja Peter. Sang raja pun puas dengan kapal hasil buatan Nikonov dan memintanya membuat dengan ukuran yang lebih besar.
Kapal selam Nikonov terbuat dari kayu dan dibentuk menyerupai sebuah tong. Kapal ini dilengkapi dengan 'corong peledak', sebuah senjata pelempar api. Ketika kapal selam sudah mendekati kapal musuh, corong peledak akan dikeluarkan dari air dan menembakkan campuan bahan peledak ke arah kapal musuh.
Percobaan pertama kapal selam ini dilakukan pada 1724. Sayangnya, saat itu terjadi bencana. Kapal selam karam, menghantam bagian dasar kapal dan merusak lambung kapal. Nikonov sendiri pada saat itu bersama empat orang pendayung terperangkap di dalamnya. Beruntungnya, mereka masih bisa menyelamatkan diri dari tragedi tersebut.
Tidak hilang kepercayaan, Raja Peter pun memberi kesempatan kepada Nikonov untuk memperbaharui rancangan kapalnya. Namun, Nikonov selalu mememui kegagalan terutama saat Raja Peter wafat.
Pada 1725, dilakukan kembali uji coba kedua kapal rahasia yang juga berujung pada kegagalan begitu pula pada uji coba ketiga pada 1727. Akhirnya, Departemen Angkatan Laut Rusia gerah dengan kegagalan Nikonov. Ia pun dituduh telah menyalahgunakan uang negara. Statusnya pun diturunkan manjadi tukang kayu kembali dan dikirim untuk bekerja di galangan kapal di sungai Volga.
Sejumlah kapal selam tercatat telah dibuat hingga awal abad ke 18. Pada tahun 1727, tidak kurang dari 14 jenis kapal selam telah dipatenkan di Inggris.
Pada tahun itu, seorang penemu tak dikenal mengusulkan metode cerdik untuk menggunakan kulit kambing yang dilekatkan pada lambung dengan masing-masing kulit terhubung ke lubang bagian bawah kapal. Idenya tersebut menjadi cikal bakal dari tangki ballast kapal selam modern.
Kesuksesan pertama menggunakan kapal selam militer terjadi selama Perang Revolusioner Amerika pada 1775. Kapal selam bernama Turtle dirancang oleh penemu Amerika, David Bushnell. Kapal selam berbentuk telur ini dapat dioperasikan oleh satu orang tanpa menggunakan tenaga pendayung.
Kapal selam Turtle ini memungkinkan air masuk ke bagian dasar kapal dan dapat dikeluarkan dengan pompa tangan. Engkel baling-baling kapal dapat digerakkan vertikal dan horizontal dengan kekuatan maksimum 4,8 kilometer perjam.
Selama Perang Rovolusioner Amerika, kapal selam Turtle ini dioperasikan oleh Sersan Ezra Lee. Dengan kapal selam ini Sersan Lee mencoba mengoyak lambung kapal perang milik Inggris HMS Eagle, namun gagal.
Namun, laporan ini diragukan keasliannya karena rekaman dokumen penyerangan hanya berasal dari pihak Amerika. Sedangkan Inggris tidak memiliki rekaman soal penyerangan dari kapal selam selama perang tersebut.
Banyak sejarawan menganggap keseluruhan cerita tentang kapal selam Turtle hanyalah rekayasa semata. Namun, replika dari kapal selam Turtle tetap bisa Anda ditemukan di beberapa museum di Amerika begitu pula di Museum Kapal Selam di Gosport, Inggris.
Awal era kapal selam modern ditandai dengan penggunaan mesin diesel sebagai tenaga penggeraknya. Pada tahun 1912, kapal selam tenaga diesel pertama mulai beroperasi. Kapal milik dan buatan Amerika Serikat (AS) tersebut bernama USS E-1.
Sekitar enam bulan sebelum pecahnya PD II, pada Maret 1939 Dr George Pegram dari Columbia University, New York, mengusulkan kepada Angkatan Laut AS untuk mengembangkan pemakaian uranium sebagai sumber daya, termasuk untuk menggerakkan turbin kapal selam. Angkatan Laut tertarik dan memulai riset untuk menggunakan uranium sebagai sumber daya penggeraknya.
Akhirnya setelah melakukan berbagi penelitian dan pengembangan, tepat pada tanggal 30 September 1954, kapal selam nuklir pertama di dunia, USS Nautilus, mulai bertugas. Kapal selam nuklir pertama di dunia ini pertama kali dijalankan dengan tenaga nuklir pada tanggal 17 Januari 1955.
