Prinsip Kerja Kapal Selam didasarkan pada konsep hukum Archimedes tentang daya apung serta pengendalian berat dan distribusi massa untuk mengatur pergerakan vertikal dan horizontal di bawah air. Kapal selam dapat menyelam, melayang, dan naik ke permukaan dengan mengontrol jumlah air dan udara di tangki pemberatnya.
Prinsip Dasar Kapal Selam
- Daya Apung (Buoyancy):
- Menurut hukum Archimedes, benda yang dicelupkan ke dalam fluida mengalami gaya ke atas (daya apung) sebesar berat fluida yang dipindahkannya.
- Kapal selam dapat mengatur daya apungnya dengan menambah atau mengurangi air di tangki pemberat:
- Daya apung positif: Kapal lebih ringan dari air sekitarnya dan naik ke permukaan.
- Daya apung netral: Berat kapal sama dengan air yang dipindahkan, sehingga kapal melayang di kedalaman tetap.
- Daya apung negatif: Kapal lebih berat dari air sekitarnya, sehingga tenggelam.
- Tangki Pemberat (Ballast Tanks):
- Kapal selam dilengkapi dengan tangki pemberat yang dapat diisi dengan air untuk menambah berat (tenggelam) atau diisi dengan udara untuk mengurangi berat (naik).
- Saat kapal ingin menyelam, katup di tangki pemberat dibuka untuk memasukkan air. Sebaliknya, udara bertekanan digunakan untuk mengeluarkan air dari tangki saat kapal ingin naik ke permukaan.
Struktur Utama Kapal Selam
- Tangki Pemberat:
- Terdapat di bagian luar lambung kapal. Tangki ini berperan penting dalam mengatur daya apung kapal selam.
- Tangki Trim:
- Berfungsi untuk menyeimbangkan kapal selam dalam posisi horizontal. Tangki ini dapat diisi atau dikosongkan untuk mengatur posisi hidung kapal selam.
- Sirip (Hydroplanes):
- Sirip horizontal di bagian depan dan belakang kapal selam membantu mengatur arah dan sudut menyelam. Dengan mengubah sudut sirip, kapal selam dapat bergerak naik atau turun.
- Lambung Tekanan:
- Struktur utama kapal selam yang tahan tekanan air di kedalaman besar. Lambung ini dirancang untuk melindungi kru dan peralatan dari tekanan tinggi di bawah air.
- Propulsi:
- Biasanya menggunakan baling-baling (propeller) atau sistem jet air untuk mendorong kapal selam ke depan. Beberapa kapal selam modern menggunakan tenaga nuklir untuk operasi jangka panjang tanpa perlu naik ke permukaan.
Proses Operasi Kapal Selam
- Penyelaman:
- Tangki pemberat diisi dengan air sehingga kapal menjadi lebih berat dari air sekitarnya (daya apung negatif). Sirip kemudi juga diarahkan ke bawah untuk membantu kapal selam menyelam secara terkontrol.
- Melayang di Kedalaman:
- Untuk tetap berada di kedalaman tertentu, kapal selam menyesuaikan jumlah air dan udara dalam tangki pemberat sehingga daya apung menjadi netral. Posisi kapal dapat diatur menggunakan sirip.
- Naik ke Permukaan:
- Udara bertekanan tinggi dipompa ke dalam tangki pemberat untuk menggantikan air, sehingga kapal menjadi lebih ringan dari air sekitarnya (daya apung positif). Sirip diarahkan ke atas untuk mempercepat kenaikan.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Operasi Kapal Selam
- Tekanan Air:
- Semakin dalam kapal menyelam, semakin besar tekanan air yang harus ditahan oleh lambung kapal. Kapal selam modern dirancang untuk tahan terhadap tekanan tinggi di kedalaman tertentu.
- Kecepatan dan Efisiensi Energi:
- Kapal selam menggunakan propulsi yang efisien agar dapat bergerak dalam air tanpa terlalu banyak menghasilkan hambatan.
- Stabilitas dan Navigasi:
- Sistem kontrol modern, seperti giroskop dan sonar, digunakan untuk menjaga stabilitas dan membantu navigasi kapal selam di bawah air.
Aplikasi Kapal Selam
- Militer:
- Kapal selam digunakan untuk misi pengintaian, patroli, dan peluncuran senjata. Kapal selam nuklir memungkinkan operasi yang lama tanpa perlu mengisi bahan bakar.
- Penelitian Laut Dalam:
- Kapal selam ilmiah digunakan untuk eksplorasi dasar laut, mempelajari kehidupan laut, dan penelitian geologi di kedalaman ekstrem.
- Penyelamatan:
- Kapal selam kecil digunakan dalam operasi penyelamatan bawah air, seperti penyelamatan kru kapal yang terperangkap.
- Wisata Bawah Air:
- Beberapa kapal selam komersial dirancang untuk wisata bawah laut, memberikan pengalaman kepada penumpang untuk melihat kehidupan laut di habitat alaminya.
