Teknologi kapal selam Air Independent Propulsion (AIP) Stirling


Stuff | 17 October 2019

Kapal selam bertenaga nuklir memiliki keunggulan dalam daya tahan, sembunyi-sembunyi dibawah air dan kecepatan di atas kapal selam diesel yang lebih murah.

Namun, ada teknologi untuk mesin pengerak kapal selam. Sudah lama dirancang tapi baru baru ini dikembangkan kembali.

Teknologi Air Independent Propulsion (AIP) yang baru signifikan mempersempit kesenjangan kinerja pada kapal selam generasi baru yang menelan biaya rendah dibandingkan harga kapal bertenaga nuklir.

Kapal selam mesin diesel memang murah dan digunakan pasukan Jerman ketika perang dunia ke II, tapi mesinnya berisik

Mesin diesel kapal selam konvensional menghasilkan listrik, ditampung di dalam baterai dan menjadi pengerak baling-baling ketika menyelam.

Masalahnya mesin pembakaran seperti itu pada dasarnya hanya bekerja ketika mengisi baterai dan harus berada di permukaan karena membutuhkan udara untuk pembakaran..

Kapal selam bertenaga diesel harus sering muncul ke permukaan untuk mengisi ulang baterainya.

Kapal selam bertenaga nuklir jauh berbeda. pertama digunakan pada 1950-an.

Reaktor nuklir lebih tenang, tidak mengkonsumsi udara, dan menghasilkan output daya yang lebih besar, memungkinkan kapal selam nuklir tetap terendam berbulan-bulan tanpa muncul. Bahkan dapat berlayar berhari hari dengan kecepatan penuh.

Keuntungan ini membuat Angkatan Laut AS menghapus sebagian besar kapal selam dengan mesin dieselnya demi armada kapal selam bertenaga nuklir. Seluruh kapal selam tenaga nuklir memiliki tugas sangat besar, dengan prioritas tertinggi.



Namun, sebagian besar angkatan laut negara lainnya mempertahankan kapal selam diesel. Setidaknya masih memiliki beberapa kapal selam diesel dengan pertimbangan biaya dan kerumitannya yang jauh lebih rendah dibanding kapal selam tenaga nuklir.

Ini yang baru. Tahun 1990-an, kapal selam yang didukung oleh teknologi Air Independent Propulsion (AIP) mulai digunakan.

Konsep berasal dari abad ke-19 dan telah diuji dalam beberapa kapal prototipe.

Stirling Porpoise 1000 submarine

Negara Swedia mengerahkan kapal selam operasional pertama yang didukung AIP, di kelas Gotland, yang terbukti mampu tersembunyi dan mampu menyelam dibawah air lebih lama.
Kapal selam Gotland yang panjangnya hanya 60 meter ditenagai mesin Stirling, mesin panas yang mengunakan bahan bakar kombinasi oksigen cair dan bahan bakar diesel.
Swedia membangun 4 kelas kapal selam lain juga mengunakan mesin Stirling

Sejak itu, kapal selam bertenaga AIP telah dikembangkan di seluruh dunia dan mengunakan tiga jenis mesin yang berbeda.
Sampai 2019, sekitar 60 kapal selam dengan mesin Stirling telah beroperasi di lima belas negara. Sekitar lima puluh lebih sedang dipesan atau sedang dibangun.

China memiliki 15 kapal selam tipe 039A kelas Yuan bertenaga Stirling dari jadwal 20 kapal selam lain yang akan dibangun
Kapal selam tipe 032 yang lebih besar dengan kemampuan menembakkan rudal balistik.

Jepang sendiri memiliki 8 kapal selam kelas Soryu ukuran sedang yang juga menggunakan mesin Stirling.
Rencana 15 unit lebih direncanakan atau masih tahap pembangunan.

Jerman telah membangun lusinan kapal selam bertenaga AIP, terutama tipe 212 dan 214 yang kecil, bahkan telah mengekspornya ke seluruh dunia.
Kapal-kapal Jerman semua menggunakan sel bahan bakar elektro-katalitik, teknologi yang umumnya lebih efisien dan tenang dibanding rancangan mesin Stirling.
Walau disainnya lebih kompleks dan mahal.

Negara-negara lain yang berniat membangun kapal selam bertenaga sel bahan bakar termasuk Spanyol (S-80), India (kelas Kalvari) dan Rusia (kelas Lada).
 
Prancis telah merancang beberapa kapal selam menggunakan mesin turbin uap siklus tertutup yang disebut MESMA.

Pakistan dengan 3 kapal selam kelas Agosta-90b yang ditingkatkan dengan mesin MESMA untuk angkatan laut mereka.



Mesin AIP Stirling

Kapal selam AIP secara umum mengerakan generator 75kW, baik digunakan untuk tenaga dorong atau pengisian baterai.
Pendingin dapat mengambil langsung dari air laut.
Kapal memerlukan udara, disini mengunakan oksigen cair untuk campuran bahan bakar.

Gambar dibawah sistem kerja mesin Stirling
Warna merah adalah panas untuk tekanan, dan biru bagian lebih dingin.
Gerakan piston memutar gear untuk mengerakan generator pembangkit listrik.

Cara kerja mesin piston Stirling

Mesin mengunakan bahan bakar oksigen cair dan diesel, dan dua gas lain helium dan hidrogen.

Bagian mesin akan mengerakan generator.
Dari generator mengerakan motor utama yang memutar baling kapal.
Sekaligus mengisi baterai ketika digunakan dalam kondisi tempur.

Diagram mesin kapal selam diesel Stirling

Kapal selam tidak perlu mengambil oksigen dari permukaan, atau mengunakan snorkeling seperti kapal selam diesel konvensional.

Sementara mesin kapal selam nuklir membutuhkan pompa untuk pendinginan reaktor secara terus menerus. Menghasilkan kebisingan yang dapat terditeksi.
Kapal selam AIP, dapat beroperasi dengan tenaga baterai / AIP ketika posisi tenang.

Ketika di permukaan mesin diesel bekerja, setelah menyelam sistem mesin mengunakan tenaga baterai.

Perusahaan pembuat kapal selam Kockum membuat 3 kapal tipa Gotland untuk Swedia. Dilengkapi mesin tambahan Stirling yang mengunakan bahan bakar oksigen cair dan diesel.
Menghasilkan generator dengan 75kW listrik, baik untuk pengerak dan pengisian baterai.
Mampu berlayar selama 14 hari dengan kecepatn 9.3km perjam

Kockums membuat mesin untuk beberapa negara. Seperti kapal selam baru Jepang seri Soryu yang diluncurkan 5 Des 2007, dan dikirim pada Maret 2009.

Jerman mengembangkan mesin Fuel Cell menghasilkan daya 30-50kW. Merubah bahan bakar menjadi elektrik, walau teknologi yang digunakan lebih mahal dibanding sistem AIP.

Dibawah ini bentuk kapal selam ThyssenKrupp. Memiliki kemampuan lebih tenang dari model sebelumnya.

Kapal selam Full Cell ThyssenKrupp

Mengapa kapal selam mengunakan tenaga nuklir

Kapal selam bertenaga nuklir menjadi sangat sunyi.


Setidaknya lebih tenang daripada kapal selam diesel dengan getaran mesin ketika berjalan.

Faktanya, kapal selam bertenaga nuklir mungkin tidak dapat mendeteksi satu sama lainnya ketika menggunakan sonar pasif.
Memang fungsi kapal selam memang ditugaskan sebagai kapal yang tidak terditeksi.
Tetapi, ketika tidak terjadi peperangan, ini yang merepotkan. Bisa saja 2 kapal selam tenaga nuklir tidak saling mengetahui keberadaannya..

Kasus yang pernah terjadi ketika tabrakan kapal selam Feb 2009. Antara kapal selam rudal balistik nuklir Inggris dan Prancis, keduanya tidak menyadari kehadiran yang lain.
Keduanya bertabrakan di laut Atlantik.
Beruntung kedua kapal selam sedang berlayar dengan kecepatan lambat. Hanya mengalami kerusakan di bagian peluncur rudal.

Namun, ada alasan untuk percaya bahwa kapal selam AIP dapat, jika dirancang dengan baik, berlayar di bawah air bahkan lebih tenang.

Ini alasan kapal selam mengunakan mesin Sterling.

Hidraulik di reaktor nuklir menghasilkan kebisingan saat memompa cairan pendingin reaktor

Sementara mesin kapal selam AIP hampir nyaris tidak bersuara. Kapal selam AIP dapat berlayar dibawah air selama berhari-hari dengan power baterai.
Sama seperti kemampuan kapal selam bertenaga diesel dapat mendekati tingkat keheningan rendah saat mengunakan daya baterai (Mesin diesel tidak bekerja)
Hanya saja kapasitas baterai terbatas, jadi kesunyian kapal selam diesel hanya berlangsung selama beberapa jam.

Kapal selam bertenaga diesel dan AIP pernah diuji dan memiliki kesempatan lolos melalui pertahanan anti-kapal selam dan menenggelamkan kapal induk Amerika dalam latihan perang.
Tentu saja, prestasi seperti itu juga dapat dilakukan oleh kapal selam nuklir.

Ketika Amerika menyewa kapal selam Gotland tahun 2005 selama 1 tahun, dan di perpanjang 1 tahun kembali. Dan Gotland baru pulang ke Swedia Juli 2007.

Dalam sebuah latihan, Gotland berhasil mengambil beberapa foto USS Ronald Reagan selama latihan di samudra Pasifik. Artinya kapal tersebut mampu menembus armada pertahanan kapal induk.
Latihan tersebut dilakukan untuk mengevaluasi efektivitas armada AS terhadap serangan kapal selam bermesin diesel.

Walau ada perbedaan sangat signifikan. Perbedaannya dari kemampuan kapal selam nuklir dapat beroperasi di bawah air selama tiga atau empat bulan nonstop tanpa muncul ke permukaan.
Dan melintasi lautan dengan mudah dengan ukuran kapal yang besar dan tenaga sangat besar. Pasokan udara, air, tenaga listrik seluruhnya didukung oleh pembangkit nuklir.

Sementara beberapa kapal selam konvensional dapat menangani jarak, tidak ada yang memiliki kemampuan jelajah dan berada di air lebih lama dari kapal selam nuklir.

Namun, kapal selam AIP telah mempersempit kesenjangan antara kapal selam diesel dan nuklir.

Sementara kapal selam diesel lama diperlukan untuk muncul ke permukaan dalam hitungan jam atau paling lama beberapa hari paling baik untuk mengisi ulang baterai.

Kapal bertenaga AIP baru hanya perlu muncul setiap dua hingga empat minggu tergantung tipe rancangan kapal selam
(Beberapa sumber membuat klaim yang belum dikonfirmasi bahwa tipe Jerman 214 dapat bertahan lebih dari 2 bulan).
Tentu saja, kapal selam yang muncul ke permukaan, atau bahkan yang menggunakan snorkel, relatif mudah dideteksi dan diserang.

Kapal selam nuklir masih memiliki keuntungan dalam daya tahan terhadap kapal AIP, terutama untuk patroli jarak jauh.
Namun, untuk negara-negara seperti Jepang, Jerman dan Cina. Negara tersebut hanya mengoperasikan kapal selam sebagai kapal patroli jarak sedang.
Dan sebagian besar beroperasi dekat dengan pantai ramah, daya tahan ekstrem untuk misi khusus mungkin menjadi prioritas lain.

Kecepatan:
Kecepatan tetap menjadi kekuatan yang tak terbantahkan dari kapal selam bertenaga nuklir. Kapal selam serangan A.S. mungkin dapat mempertahankan kecepatan lebih dari 56 km per jam saat berada dibawah permukaan air.
Sebagai perbandingan, kecepatan dibawah air dengan maksimum 37 km per jam dari kapal selam tipe 214 Jerman

Kecepatan maksimum yang tinggi memberi keuntungan dalam mobilitas strategis dan ketangkasan taktis.
Namun, harus diingat bahwa kapal selam nuklir pun jarang beroperasi dengan kecepatan maksimum karena semakin cepat kapal selam, muncul  kebisingan tambahan yang dihasilkan di air.

Di sisi lain, kapal selam AIP cenderung bergerak dengan kecepatan sangat lambat ketika berlayar menggunakan AIP dibandingkan kapal selam diesel atau nuklir.
Misalnya, kapal selam kelas Gotland dapat berjalan lambay hanya 9 km per jam jika ingin tetap bertahan dibawah air dengan daya manuver maksimum.
Karena teknologi AIP saat ini tidak mampu menghasilkan daya yang cukup untuk kecepatan yang lebih tinggi, dengan demikian sebagian besar kapal selam AIP juga dilengkapi dengan mesin diesel tambahan sebagai mesin cadangan.

Biaya
Kapal selam serangan kelas A.S. Virginia dengan mesin reaktor menelan biaya $ 2,6 miliar dolar (sekitar 36 triliun Rupiah), dan kelas Los Angeles sebelumnya sebelum sekitar $ 2 miliar (28 triliun Rupiah). Biaya pengisian bahan bakar nuklir juga menambah jutaan lagi, dan perawatan reaktor harus ditangani khusus.
Harga tersebut baru kapal selam penyerang kelas Virginia.

Kelas Ohio untuk peluncur rudal balistik mencapai $7,2 miliar (99 triliun Rupiah). Belum termasuk persenjataan yang dibawa.

Memiliki kapal selam nuklir bukan hanya harga satu kapal, tapi biaya yang sangat besar untuk dukungan lain.

Sebagai perbandingan, kapal selam bertenaga AIP umumnya menelan biaya paling murah $ 200 dan $ 600 juta (8,5 triliun Rupiah), yang berarti suatu negara dapat dengan mudah membeli tiga atau empat kapal selam berukuran sedang dengan mesin AIP
Membuat kapal selam AIP yang paling canggih mendapat 3 kapal dibanding mesin kapal selam Nuklir termurah.

Kapal AIP hanya berawak 30-60 saja, yang besar sekitar 100 orang lebih. Mereka juga memiliki sistem peluncur vertikal walau terbatas.

Namun demikian, torpedo atau rudal dari kapal selam kecil dapat mengenai sama kerasnya dengan yang ditembakkan dari kapal selam besar, dan memiliki tiga kali lipat jumlah kapal selam yang beroperasi dalam bentangan lautan tertentu dapat meningkatkan kemungkinan sebuah sasaran penting, dan membuat lebih mudah untuk membanjiri pertahanan anti-kapal selam.

Sementara kapal AIP mungkin tidak dapat melakukan semua yang dapat dilakukan kapal selam nuklir, memiliki armada kapal selam yang lebih besar akan sangat berguna ketika berburu kapal dan kapal selam lawan

Jadi ini alasannya mengapa beberapa armada laut tidak mengunakan kapal selam ukuran besar dan sangat mahal.
Sebagian besar beroperasi di sekitar perairan pantai beralih ke kapal selam AIP murah. Hanya digunakan untuk pertahanan negara, bukan untuk menyerang negara lain.

Pemilik kapal selam tipe AIP
Terdapat di 10 negara membuat dan 20 negara memiliki kapal selam AIP

Asal negara produsen AIP type Builders Submarines with AIP Negara operator Jumlah
Jerman Fuel cell Siemens-ThyssenKrupp Dolphin kelas Israel 5 active / 1 under construction
Type 209-1400mod South Korea

Greece
Egypt

1 confirmed retrofit with AIP,up to 9 additional Chang Bogo kelas possibly retrofit.
Type 212 Germany
Italy
Norway (planned)
10 active / 8 more planned

Norway plans to procure four submarines based on the Type 212 by 2025.

Type 214 South Korea
Greece
Portugal
Turkey
13 active / 2 under construction / 8 more planned

Turkish order is being built at Gölcük Naval Shipyard.

Type 218 Singapore 2 under construction / 2 more planned, with first delivery expected in 2020
Swedia Stirling AIP Kockums Gotland kelas Sweden 3 active
Archer kelas Singapore 2 active (retrofit of the Västergötland kelas)
Södermanland kelas Sweden 2 active (retrofit of the Västergötland kelas)
Blekinge-kelas submarine Sweden 2 planned
Jepang Stirling AIP Kawasaki-Kockums Harushio kelas Japan 1 retrofit: Asashio.
Soryu kelas Japan 10 active (of 11 completed) / 3 under construction / 3 more planned
Perancis
MESMA Naval Agosta 90B Pakistan 3 in service
Scorpène Chile
Malaysia
Brazil (planned)
6 active (of 7 completed) / 4 under construction / 3 more planned
Spanyol Fuel cell Técnicas Reunidas S-80 kelas Spain 4 under construction / 4 planned
India Fuel cell DRDO Kalvari kelas India All 6 Kalvari kelass will be retrofitted with AIP during their first upgrade
Rusia Fuel cell Rubin Design Bureau
NIISET Krylov
Project 677 (Lada) Russia Rumoured status: no confirmation that systems are operational on any Russian submarines
Project 1650 (Amur) None
China Stirling AIP 711 Research Institute-CSHGC Type 041 (Yuan kelas) People's Republic of China 15 completed and 5 under construction
Type 032 (Qing kelas) People's Republic of China Experimental submarine

Teknologi dapat merubah teknologi usang menjadi lebih baik.
Seperti rancangan kapal selam pertama yang mengandalkan baterai ketika menyelam dan hanya mampu bertahan beberapa jam.

Ketika berlayar, kapal selam konvensional harus berada di atas permukaan. Karena dibutuhkan pasokan udara untuk pengerak baling dari mesin diesel.

Sekarang mengunakan mesin diesel yang disebut mesin Stirling, tapi modifikasi dengan teknologi bahan bakar yang dimasukan ke dalam kapal selam. Seperti membawa oksigen cair.
Kapal mampu melakukan penyelaman dalam beberapa hari tanpa perlu muncul ke permukaan atau selama bahan bakar masih mampu mengerakan generator listrik.

Walau tidak mampu mengalahkan kapal dengan reaktor nuklir. Karena reaktor hanya memerlukan pompa pendingin reaktor.
Selama reaktor menghasilkan listrik, dan memberikan daya dorong generator mesin kapal, serta mengerakan mesin penghasil oksigen dan air.
Praktis kapal selam nuklir dapat berada di bawah permukaan dalam hitungan bulan.

Berita terkait
USS Zumwalt sebagai kapal perang perusak Amerika sudah siap berlayar. Merupakan kapal perusak terbesar dan siap beroperasi pada tahun 2017. Pendanaan yang disetujui tahun 2001, rencananya akan dibuat sampai 30 kapal sejenis, terakhir hanya 3 telah siap pada tahun 2019.

Apa yang masyarakat tidak ketahui dengan teknologi kapal selam. Amerika memiliki daftar 66 kapal selam, kemampuan menyerang kapal selam lain, rudal balisitik. Rusia 60 kapal selam, satu kapal mampu mengunting kabel bawah laut. Kapal selam Belgorod membawa torpedo untuk Tsunami menjadi kapal selam terpanjang di dunia.



Kapal induk  USS Gerald R Ford baru saja diluncurkan. Menjadi kapal induk termodern yang dibuat dengan pelontar Electromagnetic mengantikan sistem ketapel. Kapal perang ini lebih ramah lingkungan, dan biaya pembangunan 13 millar dollar. Mulai di uji April 2017, diperkirakan siap bertugas tahun ini. Total 11 kapal induk Amerika aktif

Kapal selam HMS Artful adalah kapal selam baru angkatan laut Inggris. Masuk kelas Astute baru saja dilepas ke lautan. Inggris akan menganti kapal selam besar dengan kapal selam baru dengan kemampuan membawa rudal nuklir.

Kapal selam milik Rusia terbaru dinamai K-239 Severodvinsk. Dibangun selama 20 tahun dengan bahan bakar reaktor nuklir, jenis kapal selam ini untuk memburu kapal selam lain, menghancurkan kapal perang dan serangan ke darat

Gajah tidak bisa melompat, wanita berkedip 2 kali lebih banyak dari pria




No popular articles found.