Kapal Selam Nuklir

Latar Belakang

Kapal selam nuklir adalah kapal yang ditenagai oleh energi atom yang bergerak terutama di bawah air, tetapi juga di permukaan laut. Sebelumnya, kapal selam konvensional menggunakan mesin diesel yang membutuhkan udara untuk bergerak di permukaan air, dan motor listrik bertenaga baterai untuk bergerak di bawahnya. Masa pakai baterai listrik yang terbatas berarti bahwa kapal selam konvensional yang paling canggih pun hanya dapat tetap terendam selama beberapa hari dengan kecepatan lambat, dan hanya beberapa jam dengan kecepatan tinggi. Di sisi lain, kapal selam nuklir dapat tetap berada di bawah air selama beberapa bulan. Kemampuan ini, dikombinasikan dengan teknologi senjata canggih, menjadikan kapal selam nuklir sebagai salah satu kapal perang paling berguna yang pernah dibuat.

Sejarah

Proposal serius pertama untuk sebuah kapal yang dirancang untuk melakukan perjalanan di bawah air dibuat oleh matematikawan Inggris William Bourne pada tahun 1578. Bourne menyarankan untuk menggunakan dua lambung, satu dari kayu dan satu dari kulit, tetapi perangkat ini tidak pernah benar-benar dibuat. Kapal selam kerja pertama dibangun oleh penemu Belanda Cornelis Drebbel pada tahun 1620. Menggunakan desain yang mirip dengan yang diusulkan oleh Bourne, perangkat ini didorong di bawah permukaan Sungai Thames dengan delapan dayung kayu.

Selama awal abad kedelapan belas, beberapa kapal selam kecil dibangun menggunakan desain serupa. Pada tahun 1747, seorang penemu yang tidak dikenal menyarankan untuk melampirkan tas kulit kambing ke kapal selam. Mengisi kantong dengan air akan menurunkan kapal selam, dan mengeluarkan air dari kantong akan menaikkannya. Konsep dasar yang sama digunakan dalam tangki ballast modern.

Kapal selam pertama kali digunakan dalam peperangan selama Revolusi Amerika. Kura-kura, dirancang oleh mahasiswa Yale David Bushnell, berusaha untuk memasang bahan peledak ke kapal perang Inggris, tetapi gagal menembus selubung tembaga di lambung kapal. Pada tahun 1801, penemu Amerika Robert Fulton membangun Nautilus, kapal selam yang terbuat dari lembaran tembaga di atas rusuk besi. Nautilus, yang dapat membawa empat awak, berhasil menenggelamkan kapal dalam pengujian, tetapi ditolak oleh Prancis dan Inggris. Fulton sedang mengerjakan kapal selam bertenaga uap yang bisa membawa seratus awak ketika dia meninggal pada tahun 1815.

Selama Perang Saudara Amerika, Horace L. Hunley membiayai pembangunan kapal selam untuk Konfederasi. Yang ketiga dari kapal ini, H. L. Hunley, menyerang dan menenggelamkan kapal Union Housatonic pada tanggal 17 Februari 1864, tetapi itu sendiri hancur dalam ledakan yang dihasilkan.

Selama akhir abad kesembilan belas, banyak kapal selam dibangun di Amerika Serikat dan Eropa. Metode memindahkan kapal selam berevolusi dari baling-baling yang dioperasikan dengan tangan menjadi mesin uap, mesin bensin, dan motor listrik. Kapal selam yang menggunakan mesin diesel untuk perjalanan permukaan dan baterai listrik untuk perjalanan bawah air berhasil digunakan dalam Perang Dunia I dan II.

Pengembangan tenaga nuklir setelah Perang Dunia II merevolusi teknologi kapal selam. Di bawah arahan Hyman Rickover, seorang insinyur dan perwira di Angkatan Laut AS, penemu Amerika Ross Gunn dan Philip Abelson merancang Nautilus, kapal selam nuklir pertama yang diluncurkan pada tahun 1954. Pada tahun 1959, beberapa kapal selam nuklir, yang dikenal sebagai kapal selam strategis, digunakan untuk membawa rudal dengan hulu ledak nuklir. Kapal selam nuklir lainnya, yang dikenal sebagai kapal selam serang, dirancang untuk menenggelamkan kapal dan kapal selam musuh. Kapal selam strategis dan kapal selam serang menjadi bagian penting dari kekuatan angkatan laut di seluruh dunia. Penggunaan pertama kapal selam nuklir dalam pertempuran aktif terjadi pada tahun 1982, ketika kapal selam serangan Inggris Penakluk menenggelamkan kapal Argentina Jenderal Belgrano selama konflik atas Kepulauan Falkland.

Robert Fulton

Robert Fulton, yang terkenal karena karyanya dalam teknologi kapal uap, lahir di Little Britain, Pennsylvania, pada tahun 1765. Sebagai seorang anak, Fulton senang membuat perangkat mekanis. Minatnya beralih ke seni saat ia dewasa, dan meskipun ia berhasil menghidupi dirinya sendiri melalui penjualan potret dan gambar teknik, tanggapan umum yang diterima karyanya mengecewakan dan meyakinkannya untuk berkonsentrasi pada keterampilan tekniknya.

Pada tahun 1797 saat meneliti kanal di Paris, Prancis, Robert Fulton menjadi terpesona dengan gagasan "perahu terjun," atau kapal selam, dan mulai merancangnya berdasarkan ide penemu Amerika David Bushnell. Fulton mendekati pemerintah Prancis, kemudian berperang dengan Inggris, dengan saran bahwa kapal selamnya dapat digunakan untuk menempatkan ranjau bubuk di bagian bawah kapal perang Inggris. Setelah beberapa bujukan, Prancis setuju untuk mendanai pengembangan kapal dan, pada 1800, Fulton meluncurkan kapal selam pertama, Nautilus, di Rouen.

Kapal berbentuk oval sepanjang 24,5 kaki (7,5 m) itu berlayar di atas air seperti kapal biasa, tetapi tiang kapal dan layarnya dapat diletakkan rata di geladak ketika kapal itu tenggelam hingga kedalaman 25 kaki (7,6 m) oleh mengisi lunas logam berongganya dengan air. Rencana Fulton adalah menancapkan paku dari menara pengawas logam ke bagian bawah kapal yang ditargetkan. Sebuah ranjau yang dilepaskan waktu yang melekat pada paku dirancang untuk meledak begitu kapal selam berada di luar jangkauan. Meskipun sistem bekerja dalam uji coba, kapal perang Inggris jauh lebih cepat daripada sekoci yang digunakan dalam percobaan dan dengan demikian berhasil menghindari kapal selam yang lebih lambat. Prancis berhenti mendanai proyek tersebut setelah upaya pertempuran yang gagal, tetapi Inggris, yang menganggap teknologi itu menjanjikan, membawa Fulton ke pihak mereka. Sayangnya, sekali lagi kapal selam itu bekerja dengan baik dalam pengujian, tetapi terbukti tidak memuaskan dalam situasi praktis. Setelah kegagalannya dalam Pertempuran Trafalgar (1805), Inggris juga meninggalkan proyek tersebut.

Setelah pengalaman ini, Fulton yang tidak gentar beralih ke area eksplorasi baru—uap. Melalui kontaknya di Paris, Fulton bertemu Robert Livingston (1746-1813), menteri luar negeri Amerika untuk Prancis yang juga memiliki monopoli 20 tahun atas navigasi uap di Negara Bagian New York. Pada tahun 1802, keduanya memutuskan untuk membentuk kemitraan bisnis. Tahun berikutnya, mereka meluncurkan kapal uap di sungai Seine yang didasarkan pada desain rekan Amerika John Fitch.

Fulton kembali ke New York kemudian pada tahun 1803 untuk terus mengembangkan desainnya. Setelah empat tahun bekerja, Fulton meluncurkan Clermont, sebuah kapal bertenaga uap dengan kecepatan hampir lima mil per jam. Kemitraan antara Fulton dan Livingston berkembang pesat, dan Fulton akhirnya mencapai kesuksesan yang diakui.

Kegigihan dan keyakinan Fulton pada ide-idenya membantu kapal uap menjadi sumber utama transportasi di sungai-sungai di Amerika Serikat, dan menghasilkan pengurangan biaya pengiriman domestik yang signifikan.

Bahan Baku

Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan kapal selam nuklir adalah baja. Baja digunakan untuk membuat lambung bagian dalam yang berisi kru dan semua cara kerja bagian dalam kapal selam, dan lambung bagian luar. Di antara dua lambung adalah tangki pemberat, yang mengambil air untuk membuat kapal selam tenggelam dan mengeluarkan air untuk membuat kapal selam naik.

Kapal selam biasa.

Selain baja, berbagai bagian kapal selam nuklir terbuat dari logam lain, seperti tembaga, aluminium, dan kuningan. Bahan lain yang digunakan untuk memproduksi ribuan komponen yang membentuk kapal selam nuklir lengkap termasuk kaca dan plastik. Peralatan elektronik termasuk semikonduktor seperti silikon dan germanium. Reaktor nuklir yang menggerakkan kapal selam bergantung pada uranium atau unsur radioaktif lainnya sebagai sumber energi.

Manufaktur
Proses

Mempersiapkan pembuatan

• 1 Karena kapal selam nuklir hanya diproduksi untuk keperluan militer, keputusan untuk membangunnya dibuat oleh pemerintah nasional. Di Amerika Serikat, Divisi Perang Bawah Laut Angkatan Laut bertanggung jawab untuk meminta agar sekelompok kapal selam, yang dikenal sebagai penerbangan, dibuat.
• 2 Angkatan Laut menerima tawaran dari ribuan perusahaan untuk memproduksi banyak komponen yang membentuk kapal selam nuklir. Lambung kapal selam umumnya dibuat oleh Divisi Kapal Listrik dari General Dynamics Corporation. (Perusahaan Perahu Listrik asli membuat kapal selam pertama yang digunakan oleh Angkatan Laut Amerika Serikat pada tahun 1900.)
• 3 Pendanaan untuk kapal selam nuklir termasuk dalam anggaran pertahanan yang diajukan oleh Presiden kepada Kongres. Jika disetujui, proses pembuatan dimulai. Reaktor nuklir dipasok oleh proyek Reaktor Angkatan Laut pemerintah. Metode yang digunakan untuk membuat reaktor nuklir ini dijaga ketat dan pengungkapannya akan dianggap sebagai pelanggaran keamanan nasional.

Membuat lambung kapal

• 4 Pelat baja, kira-kira setebal 2-3 inci (5,1-7,6 cm), diperoleh dari pabrik baja. Pelat ini dipotong dengan ukuran yang tepat dengan obor asetilen.
• 5 Pelat baja yang dipotong dipindahkan di antara rol logam besar di bawah tekanan berton-ton. Rol, masing-masing berdiameter sekitar 28 inci (71,1 cm) dan panjang sekitar 15 kaki (4,6 m), dipasang sehingga satu rol bertumpu pada dua lainnya. Saat pelat baja bergerak di bawah rol atas dan di atas dua rol bawah, pelat baja ditekuk menjadi kurva. Pelat digulung maju mundur sampai diperoleh kelengkungan yang diinginkan.
• 6 Pelat baja melengkung ditempatkan di sekitar kerangka kayu yang menguraikan bentuk lambung kapal. Mereka kemudian dilas bersama-sama dengan tangan untuk membentuk bagian lambung. Bagian tersebut diangkat oleh crane dan ditempatkan di sebelah bagian lain. Kedua bagian digulung perlahan di bawah tukang las otomatis, yang menyegelnya bersama-sama. Bagian yang berputar bergerak di bawah tukang las beberapa kali, menghasilkan jahitan yang sangat kuat.
• 7 Bagian yang dilas diperkuat dengan mengelas tulang rusuk baja berbentuk T yang melengkung di sekelilingnya. Ini dibuat dengan pemanasan Pembuatan kapal selam sangat kompleks dan menggunakan proses manual dan otomatis. Lembaran baja besar digulung dan dilas menjadi bentuk lambung bagian dalam dan luar. Perancah didirikan selama pembuatan sehingga aksesibilitas tetap tidak terbebani. Setiap aspek manufaktur diperiksa dengan inspeksi dan langkah-langkah kontrol kualitas. Misalnya, komponen baja yang dilas diperiksa dengan sinar x. Pipa diisi dengan helium untuk memeriksa kebocoran. Akibatnya, program Reaktor Angkatan Laut dianggap memiliki catatan keselamatan terbaik dari semua program tenaga nuklir. batang baja sampai cukup lunak untuk ditekuk. Palu otomatis menghantam ujung batang, menghasilkan kurva yang sesuai dengan lambung kapal.
• 8 Pengelasan beberapa bagian bersama-sama menghasilkan lambung bagian dalam. Proses yang sama diulang untuk membentuk lambung luar. Lambung bagian dalam dilas ke rusuk baja yang kemudian dilas ke lambung luar. Rusuk baja memisahkan dua lambung, memungkinkan ruang untuk tangki pemberat yang mengontrol kedalaman kapal selam. Lambung luar hanya memanjang sejauh bagian bawah dan sisi lambung bagian dalam, memungkinkan kapal selam tetap tegak.
• 9 Sementara itu, pelat baja dilas pada tempatnya di dalam lambung bagian dalam untuk membagi kapal selam menjadi beberapa kompartemen kedap air. Dek baja dan sekat juga dilas di tempatnya. Lapisan las eksterior dipoles dengan roda gerinda berkecepatan tinggi, membuatnya halus. Hal ini tidak hanya meningkatkan permukaan untuk pengecatan, tetapi juga memberikan permukaan yang ramping kepada kapal selam yang mengalami sedikit gesekan selama perjalanan. Lambung kemudian dicat dengan lapisan lapisan pelindung.

Menyelesaikan eksterior

• 10 Komponen eksternal seperti kemudi dan baling-baling dibuat menggunakan berbagai teknik pengerjaan logam. Salah satu metode penting yang digunakan untuk banyak komponen logam adalah pengecoran pasir. Proses ini melibatkan pembuatan model kayu atau plastik dari bagian yang diinginkan. Model kemudian dikelilingi oleh pasir yang mengeras dan padat yang disimpan dalam cetakan. Bagian cetakan dipisahkan, memungkinkan model dilepas. Bentuk bagian yang diinginkan tetap seperti rongga di pasir yang mengeras. Logam cair dituangkan ke dalam rongga dan dibiarkan dingin, menghasilkan bagian yang diinginkan.
• 11 Lambung kapal dikelilingi oleh perancah, memungkinkan pekerja untuk menjangkau semua bagiannya. Komponen eksternal dilas atau dilampirkan. Komponen tertentu, seperti peralatan sonar, dipasang pada lambung kemudian ditutup dengan lembaran baja halus untuk mengurangi gesekan selama perjalanan di bawah air.

Menyelesaikan interior

• 12 Peralatan besar ditempatkan di dalam lambung bagian dalam saat sedang dibangun. Peralatan yang lebih kecil dibawa ke lambung bagian dalam setelah selesai. Kapal selam diluncurkan sebelum banyak peralatan interior dipasang. Setelah upacara peluncuran, kapal selam ditarik ke dermaga pemasangan, di mana pekerjaan interior berlanjut. Komponen vital seperti periskop, snorkel, mesin, dan peralatan elektronik dipasang. Peralatan untuk kenyamanan awak kapal, seperti lemari es, kompor listrik, AC, dan mesin cuci juga dipasang saat ini.
• 13 Reaktor nuklir mulai beroperasi saat kapal selam memulai uji coba laut pertamanya. Para kru dilatih selama pelayaran Samudra Atlantik. Senjata diluncurkan dan diuji, seringkali di perairan lepas Pulau Andros di Bahama. Kapal selam secara resmi ditugaskan dalam sebuah upacara yang mengubah penunjukannya dari "Unit Precommissioning" (PCU) menjadi "Kapal Amerika Serikat" (USS). Kapal selam kemudian menjalani pelayaran penggeledahan sebelum memasuki layanan aktif.

Kontrol Kualitas

Peran penting yang dimainkannya dalam pertahanan nasional, fakta bahwa kehidupan awaknya bergantung pada fungsinya yang tepat, dan bahaya yang melekat pada reaktor nuklirnya memastikan bahwa kontrol kualitas lebih penting untuk kapal selam nuklir daripada untuk hampir semua produk manufaktur lainnya. Sebelum konstruksi dimulai, bahan yang akan digunakan untuk membangun berbagai komponen diperiksa untuk mengetahui cacat struktural. Sebelumnya ketika desain baru untuk kapal selam nuklir diusulkan, model skala dibangun untuk melihat apakah ada perbaikan yang bisa dilakukan. Gambar skala desain baru dibuat, kemudian diperluas menjadi pola kertas ukuran penuh yang memungkinkan detail kecil dipelajari dengan cermat. Sebuah mockup interior berukuran penuh dibuat untuk memberi kesempatan kepada pembangun untuk menyesuaikan lokasi komponen untuk menghemat ruang atau membuatnya lebih mudah diakses. Saat ini, pemodelan desain, modifikasi, dan simulasi semuanya ditingkatkan dengan penggunaan komputer.

Ketika pelat baja dipotong dan digulung untuk membentuk lambung, pelat tersebut diperiksa untuk memastikan bahwa semua dimensi akurat hingga seperenam belas inci (0,16 cm); bagian yang lebih kecil mungkin perlu akurat hingga sepersepuluh ribu inci (0,00025 cm) atau kurang. Pengelasan yang benar dari semua komponen baja diperiksa dengan sinar x. Pipa diperiksa dengan mengisinya dengan helium dan memeriksa kebocoran. Setiap instrumen diuji untuk memastikannya berfungsi dengan baik. Secara khusus, reaktor nuklir menjalani tes ketat untuk memastikan keamanannya. Sebagai hasil dari tindakan pencegahan ini, program Reaktor Angkatan Laut dianggap memiliki catatan keselamatan terbaik dari semua program tenaga nuklir.

Setelah kapal selam ditugaskan, ia menjalani pelayaran penggeledahan untuk melihat bagaimana ia akan beroperasi dalam kondisi masa perang. Kecepatan dan kemampuan manuver kapal selam diuji untuk memastikan bahwa kapal itu memenuhi persyaratan yang diperlukan.

Produk Sampingan/Limbah

Perhatian terbesar berurusan dengan limbah yang dihasilkan oleh kapal selam nuklir melibatkan limbah radioaktif yang dihasilkan oleh reaktor nuklir. Meskipun limbah yang dihasilkan oleh kapal selam nuklir jauh lebih sedikit daripada yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir yang lebih besar, masalah pembuangan yang serupa juga ada. Program Reaktor Angkatan Laut memiliki catatan yang sangat baik dalam menyimpan limbah radioaktif dengan aman. Beberapa pemerhati lingkungan, bagaimanapun, telah menyatakan keprihatinan tentang kemungkinan bahan radioaktif dilepaskan jika kapal selam nuklir tenggelam secara tidak sengaja atau selama operasi militer.

Masa Depan

Kapal selam nuklir diharapkan tetap menjadi bagian penting dari sistem pertahanan angkatan laut selama bertahun-tahun yang akan datang. Desain masa depan akan menampilkan cara-cara baru untuk meningkatkan kecepatan dan kemampuan kedalaman kapal selam nuklir. Penelitian juga akan mengarah pada peningkatan kemampuan untuk mendeteksi kapal musuh sambil tetap tidak terdeteksi. Dengan runtuhnya Uni Soviet, yang menyebabkan berkurangnya anggaran pertahanan, Angkatan Laut AS menghadapi tantangan untuk mengurangi biaya kapal selam nuklir sambil mempertahankan efektivitasnya. Dengan tujuan ini, program Kapal Selam Serangan Baru dirancang pada 1990-an, dengan tujuan untuk menggantikan Seawolf yang besar dan mahal. serang kapal selam dengan kapal selam nuklir yang lebih kecil, lebih murah, namun sama efektifnya.