Bell Selam: Kapsul Transfer Pribadi Lanjutan untuk Kerja Aman di Bawah Air

Latar Belakang

Diver komersial yang melakukan konstruksi bawah air atau penyelamatan sering menggunakan bell selam untuk transportasi ke lokasi bawah air. Penggunaan bell selam (juga dikenal sebagai Personal Transfer Capsule, PTC) dan ruang tekan memperpanjang waktu seorang diver dapat tetap aman di bawah air. Bell selam dikenal sejak abad ke-4 SM, ketika diamati oleh filsuf Yunani kuno Aristoteles. Bell selam yang lebih canggih diciptakan pada abad ke-17. Bell selam modern untuk diving komersial dikembangkan pasca Perang Dunia II, dengan munculnya industri minyak offshore.

Diving komersial (diving untuk upah) terbagi atas dua jenis utama: diving surface-oriented dan saturation diving. Dalam diving surface-oriented, diver dalam helm bekerja di bawah air, terhubung ke apparatus bernapas di tepi pantai atau di atas kapal, barc, atau platform. Biasanya diver bekerja berpasangan, satu di bawah air dan satu di permukaan merawat mangkiri dan peralatan. Diver surface-oriented dapat bekerja aman hingga kedalaman 300 kaki (91,5 m), tetapi diver hanya dapat menghabiskan waktu terbatas di bawah air. Efek tekanan air dapat menyebabkan penyakit dekompresi. Di bawah tekanan, nitrogen terkumpul dalam jaringan tubuh diver, memblokir arteri dan vena. Jika diver naik terlalu cepat, nitrogen membentuk gelembung dalam jaringan, mirip dengan cara botol soda berbuih ketika dibuka. Gelembung gas dalam jaringan menyebabkan nyeri, paralisis, atau kematian. Setelah dive dalam, diver perlu dekompresi secara bertahap, kembali sangat lambat ke tekanan permukaan untuk menghindari penyakit dekompresi. Waktu dekompresi terkait dengan kedalaman dive dan durasi. Dengan dive dalam hanya satu jam, waktu dekompresi dapat memakan hari. Diving surface-oriented hanya praktis untuk pekerjaan kecil.

Jenis kedua diving komersial, saturation diving, lebih berguna untuk proyek konstruksi skala besar. Dalam saturation diving, diver menggunakan ruang tekan, kadang dikenal sebagai Deep Diving System (DDS), yang dilampirkan ke bell selam. Ruang dan bell dimulai di atas kapal. Seorang tim diver naik ke ruang, yang kemudian dipadatkan secara mekanis untuk mensimulasikan lingkungan pada kedalaman dive yang direncanakan. Ruang adalah lingkungan hidup lengkap—dilengkapi dengan ranjang, kamar mandi, dan furnitur—dan dapat menampung tim diver selama bertiga minggu. Ketika diver telah menyesuaikan diri, mereka keluar dari ruang melalui terowongan accoupling dan memasuki bell selam, yang juga dipadatkan. Sebuah crane mengangkat bell dari kapal dan melembunkannya ke lokasi bawah air. Setelah sampai di lokasi, satu diver keluar dari bell dalam pakaian selam dan helm dan mulai bekerja. Diver lainnya tetap di bell dan merawat mangkiri serta peralatan diver pertama. Setelah interval sekitar dua jam, mereka berganti. Bekerja dari bell, diver dapat bekerja selama delapan jam di bawah air. Kemudian mereka dibawa ke permukaan dalam bell, memasuki ruang tekan, dan berganti dengan shift diver berikutnya. Ketika seluruh pekerjaan selesai, tim dekompresi di ruang tekan. Meskipun mereka telah menyelam berkali-kali, tim hanya perlu dekompresi sekali.

Sejarah

Tempurung atau tongkat yang diturunkan lurus ke dalam air, ujung terbuka ke bawah, akan menangkap udara di dalamnya. Aristoteles menulis tentang diver yang menggunakan kuali berisi udara untuk bernapas di bawah air. Dikatakan Alexander the Great telah pergi ke laut dalam bell selam—reputasi sebagai tongkat kaca putih—pada tahun 332 SM. Dikatakan ia telah tinggal di bawah air dalam waktu hari, meskipun ini tidak wajar. Ada beberapa referensi tentang bell selam di Midle Ages. Pada tahun 1531 seorang Italia, Guglielmo de Lorena, membuat bell selam yang dapat digunakan yang dia gunakan untuk mengamankan kapal Romawi kuno yang tenggelam dari dasar danau. Bell lain ditemukan dan digunakan di berbagai tempat di Eropa, sebagian besar untuk menyelamatkan harta karun. Pelopor bell selam modern ditemukan oleh orang Inggris Edmund Halley, yang paling dikenal karena komet yang namanya dicantumkan. Pada tahun 1690 Halley membuat bell selam yang menggunakan tabung kulit dan tongkat dilapis timbal untuk menyediakan udara segar di bawah air. Bellnya adalah kerucut kayu, terbuka di kedua ujung, dibebani dengan timbal dan dilengkapi dengan jendela kaca. Di dalamnya, Halley menggantungkan platform bagi diver untuk beristirahat, dan kontraption tongkat beban. Tongkat diperbaiki sehingga ketika diver menariknya ke dalam bell, tekanan air dari bawah memaksa mereka untuk melepaskan udara segar ke dalam bell. Helpers di permukaan mengisi ulang tongkat dengan udara segar. Halley dan tim diver berhasil tinggal di bawah air pada kedalaman sekitar 60 kaki (18,3 m) selama satu setengah jam menggunakan bellnya.

Lainnya meniru pencapaian Halley, tetapi desain tidak signifikan ditingkatkan hingga tahun 1788. Pada tahun itu, insinyur Skotlandia, John Smeaton, membuat bell selam yang menggunakan pompa di atapnya untuk memaksa udara segar ke dalam. Bell Smeaton digunakan oleh diver yang melakukan perbaikan jembatan di bawah air. Berbagai peralatan diving ditemukan pada abad ke-19, yang mengarah pada helm diving yang dapat digunakan yang terhubung dengan mangkiri ke pasokan udara di permukaan. Peralatan ini cenderung berat dan besar, dibuat dengan ratusan pon logam untuk menahan tekanan air dalam. Pekerja pada terowongan dan jembatan turun dalam bell besi corak besar atau kamar seperti lift yang disebut caisson. Karena sedikit yang diketahui tentang bahaya tekanan, banyak pekerja ini sakit dan meninggal karena yang disebut penyakit caisson, sekarang dikenal sebagai penyakit dekompresi.

Landasan untuk diving komersial di masa depan dirintis pasca Perang Dunia II. Diver Swiss Hannes Keller menggunakan bell selam pada tahun 1962 untuk mencapai kedalaman 984 kaki (300 m). Bellnya pada tekanan sedikit lebih tinggi dari lokasi divenya. Keller bernapas campuran helium A Halley bell. dan oksigen melalui mangkiri yang terhubung ke mesin di dalam bell. Ia menunjukkan bahwa bell selam dapat menjadi stasiun berharga bagi diver dalam, menyediakan tidak hanya gas bernapas tetapi juga listrik, alat komunikasi, dan air panas untuk memanaskan pakaian selamnya.

Saturation diving dibuat mungkin oleh pekerjaan Dr. George Bond, direktur United States Navy Submarine Medical Center pada pertengahan tahun 1950. Eksperimen menunjukkan bahwa jaringan divernya menjadi ter saturasi dengan nitrogen setelah waktu paparan tertentu. Setelah titik saturasi tercapai, durasi dive tidak penting. Seorang diver dapat tetap di bawah tekanan selama minggu atau bulan. Waktu yang dibutuhkan untuk dekompresi akan sama, baik divernya tinggal di titik saturasi selama satu jam atau seminggu. Eksperimen Bond mengarah pada pengembangan Deep Diving Systems. Ini digunakan dengan cepat oleh pekerja di industri minyak pada tahun 1970 dan 1980, saat platform pengolahan minyak offshore dalam berkembang.

The bathysphere and the bathyscaph

Dua bell selam modern penting adalah bathysphere dan bathyscaph. Ini adalah kapal selam dalam yang dibuat untuk observasi ilmiah. Bathysphere dibangun oleh William Beebe, ahli zoologi Amerika, dan insinyur Otis Barton pada tahun 1930. Beebe, yang terpesona dengan kehidupan bawah air, mengonsepsikan mesin selam, dan Barton mampu merancangnya. Ide Barton adalah untuk membuat kamar sempurna bulat untuk mendistribusikan tekanan air secara merata. Dibuat dari besi corak tebal sedikit lebih dari 1 in (2,5 cm) dan diameter 4,75 kaki (1,5 m). Bathysphere berat 5.400 pon (2.449 kg), hampir terlalu berat untuk crane yang tersedia untuk diangkat. Beebe dan Barton melakukan beberapa dive di Bermuda dengan bathysphere, mencapai kedalaman 3.000 kaki (900 m) pada tahun 1932. Karena kekuatan besar bola, diver terlindungi dari tekanan, tetapi bathysphere terbukti sulit diatur dan berpotensi berisiko. Dihentikan pada tahun 1934.

Sepuluh tahun kemudian, ayah dan anak Swiss, Auguste dan Jacques Piccard, merancang kapal serupa yang disebut bathyscaph. Bathyscaph menahan efek tekanan, seperti bathysphere, dengan kamar bola besi berat. Kamar digantung di bawah wadah besar, ringan, yang diisi bensin. Melepaskan katup udara memungkinkan bathyscaph kehilangan apung dan tenggelam ke dasar laut dengan daya sendiri. Untuk naik kembali, operator melepaskan balast besi, yang menyebabkan kapal perlahan naik. Bathyscaph pertama dibangun pada tahun 1946, tetapi rusak parah pada tahun 1948. Mesin yang diturunkan lebih baik hingga 13.000 kaki (4.000 m) pada tahun 1954. Piccards membuat bathyscaph lainnya, bernama Trieste, pada tahun 1953. Angkatan Laut Amerika Serikat membeli Trieste pada tahun 1958. Jacques dan laut laut Amerika Donald Walsh mencapai kedalaman rekaman 35.810 kaki (10.916 m) di Laut Mariana di Pasifik pada tahun 1960.

Bahan Baku

Bell selam modern terbuat dari baja halus kekuatan tinggi. Jendela dibuat dari akrilik corak khusus yang dirancang untuk tangki tekanan. Bell juga membutuhkan gording eksternal yang terbuat dari aluminium tebal untuk melindunginya dari getaran. Bell dicat dengan cat epoxy marine berkualitas tinggi. Spesifikasi baja dan aluminium bervariasi tergantung pada kedalaman yang diharapkan dari kapal.

Desain

Bell selam dibuat secara custom sesuai spesifikasi pelanggan. Pelanggan mendekati produsen dengan garis besar yang dibutuhkan. Tergantung kebutuhan, garis besar akan menentukan bentuk bell, jumlah minimal penempati, jumlah jendela, dan kebutuhan khusus lainnya, seperti rak untuk menyimpan peralatan. Produsen memeriksa rencana pelanggan, lalu membuat desain akhir.

Pembuatan dan desain bell selam dilakukan sesuai regulasi spesifik yang disediakan oleh American Society of Mechanical Engineers (ASME). ASME memiliki sub-bagian yang mengatur apa yang umumnya disebut Pressure Vessels for Human Occupancy, atau PVHO. PVHO mencakup bell selam serta kapal selam, ruang dekompresi, ruang rekomenpresi, ruang ketinggian, dan lain-lain. ASME menetapkan standar ketat untuk semua aspek bell selam, dari desain melalui pembuatan dan pengujian. Produsen dan subkontraktor mereka semuanya harus mengikuti pedoman ASME langkah demi langkah melalui proses pembuatan untuk menerima stempel ASME pada bell yang selesai.

Proses Manufaktur

Making the bell

• 1 Tubuh bell dibentuk dari baja halus kekuatan tinggi. Lembar baja digulung diletakkan pada konveyor dan dikirim melalui gores otomatis yang memotong lembar menjadi atas, bawah, dan sisi bell.
• 2 Bagian dikirim ke bengkel pengelasan yang disertifikasi untuk jenis konstruksi ini. Setiap bagian diatasi secara manual bersama. Pengelasan harus dapat menahan tekanan tinggi dan benar-benar kedap udara. Bengkel pengelasan mengikuti pedoman yang ditetapkan oleh ASME.
• 3 Jendela akrilik corak, baik yang dibuat oleh subkontraktor atau oleh produsen bell, dipasang ke tempat.

Inspection and testing

• 4 Setelah bagian diatasi bersama, bell diperiksa. Ia dapat melalui berbagai tes, dari pemeriksaan visual pengelasan hingga skan ultrasonik. Setelah tes ini datang “proof test.” Bell diisi dengan air dan dipresur untuk satu jam pada satu dan setengah kali tekanan yang dibangun untuk menahan. Dengan kata lain, jika bell dirancang untuk menahan tekanan yang ditemukan pada kedalaman 600 kaki (183 m), 282 psi, produsen menyarakannya pada tekanan yang ditemukan pada 900 kaki (274,3 m), atau 415 psi. Bell harus dapat dengan mudah menahan proof test. Ia telah dirancang untuk menahan tekanan empat kali tekanan penggunaan umum, sebagai langkah pengamanan.

Painting and finishing

• 5 Selanjutnya bell dicat. Pemera mekanis melapisi bell dengan cat epoxy marine berkualitas tinggi yang dapat menahan penggunaan kasar yang dialami bell di bawah air.
• 6 Kemudian interior bell difinishing. Bell akan menahan berbagai perangkat seperti pemanas, instrumen, lampu, penghapus karbon dioksida, dan kipas. Bracket untuk perangkat ini dipegang pada dalam bell. Pipa dan casing kabel juga dipegang ke tempat. Bell tidak siap digunakan sampai semua peralatan dipasang.

Certification

• 7 Jika bell lulus semua tes dan inspeksi, itu diberi stempel ASME. Ini berarti bahwa ia telah dibangun sesuai standar ASME, dan diasumsikan aman untuk penempatan manusia. Bell individual juga diberikan sertifikat yang mencatat di mana, kapan, dan oleh siapa dibangun. Rekam lain juga disimpan, seperti asal baja yang digunakan untuk tubuh.
• 8 Produsen mengirimkan bell sebagai vessel “raw.” Pelanggan kemudian melengkapi dengan semua mesin yang dibutuhkan seperti perangkat pelacakan, kamera, dan transmisi radio.

Kontrol Kualitas

Kontrol kualitas sangat penting untuk kapal yang digunakan untuk pekerjaan bawah air yang secara inheren berbahaya. Kontrol kualitas dibangun dalam proses pembuatan bell selam, karena produsen mengikuti standar yang ditetapkan oleh ASME. Tidak hanya bell diuji setelah konstruksi, tetapi desain awal bahkan dilakukan dengan cara yang memuaskan aturan ASME. Otoritas regulasi keseluruhan atas diving, termasuk A modern Personnel Transfer Capsule (PTC). diving komersial, di Amerika Serikat adalah Coast Guard.

Masa Depan

Angkatan Laut Amerika Serikat juga menguji berbagai peralatan diving untuk penggunaan sendiri. Ia menjalankan Experimental Diving Unit yang menguji peralatan yang ada dan mencoba teknologi diving terbaru. Experimental Diving Unit juga mempekerjakan dokter dan peneliti yang menyelidiki efek fisiologis diving. Beberapa penelitian ini dapat mengarah pada regulasi yang mempengaruhi diver komersial. Ini berbalik dapat mempengaruhi prosedur keselamatan dan tes kontrol kualitas untuk bell selam dan peralatan diving lainnya.

Diver komersial bergantung pada bell selam setiap hari untuk transportasi antara ruang tekan dan lokasi laut dalam. Pengembangan saturation diving mengarah pada cara yang jauh lebih efisien untuk melakukan pekerjaan bawah air yang luas, karena diver hanya perlu dekompresi sekali di akhir pekerjaan. Beberapa penelitian saat ini, namun, menyelidiki cara untuk melakukan tanpa dekompresi sama sekali. Beberapa peneliti telah menyelidiki kemampuan untuk melengkapi diver dengan insang buatan, yang memungkinkan mereka bernapas oksigen langsung dari air. Teknologi baru lainnya disebut liquid breathing. Pada tekanan dalam, jika paru-paru diisi dengan cairan yang mengandung oksigen, mereka secara teori dapat terus berfungsi. Hipotetis, seorang diver scuba mungkin dapat bernapas cairan fluorocarbon yang dioksigenkan dari tangki portabel. Ini akan memungkinkan divernya menyelam lebih dalam tanpa penggunaan ruang tekan dan bell selam. Jalan penyelidikan lain adalah so-called biologic decompression. Bakteri khusus dalam tubuh dapat digunakan untuk memetabolisme gas yang terjebak dalam jaringan yang menyebabkan penyakit dekompresi. Ini akan menghilangkan kebutuhan akan dekompresi di ruang. Jika salah satu teknologi ini menjadi berkelanjutan bagi diver komersial, sistem ruang tekan dan bell selam yang ada mungkin berubah.

Di Mana Mempelajari Lebih Lanjut

Buku

Beebe, William. Half Mile Down. New York: Dull, Sloan and Pearce, 1951.

Parker, Torrance R. 20,000 Jobs Under the Sea: A History of Diving and Underwater Engineering. Palos Verdes Peninsula, CA: Sub-Sea Archives, 1997.

Piccard, Jacques, dan Robert S. Dietz. Seven Miles Down: The Story of the Bathyscaph Trieste. New York: G. P. Putnam’s Sons, 1961.

Periodika

Bachrach, Arthur J. “The History of the Diving Bell.” Historical Diving Times (Spring 1998).

Lainnya

Diving Heritage Page. Juni 2001. < https://www.divingheritage.com >.

Angela Woodward