Published: 11 February 2009 09:30 AM
Source: The Engineer
Dengan penggunaan material komposit, kapal selam – kapal salam masa depan akan memiliki biaya perawatan yang lebih murah, kemapuan bermanuver yang lebih baik dan kemungkinan peningkatan kemampuan untuk tidak terdeteksi radar musuh. Begitulah pemikiran insinyur – insinyur di Universitas Oxford saat ini, dalam penelitian tentang penggunaan material – material alternatif sebagai pengganti bahan metal pada lambung kapal selam.
Komposit merupakan material yang dibuat dari pencampuran dua bahan atau lebih yang secara struktural akan memiliki sifat-sifat terbaik dari elemen-elemen penyusunnya. Dalam suatu proses teknik tertentu, komposit akan lebih kuat dan lebih kaku dibandingkan logam. Apabila dibandingkan dengan baja dan alumunium, pada nilai kekuatan yang sama, komposit memiliki berat yang lebih ringan dan ketahan terhadap korosi yang lebih tinggi. Komposit menjadi perbincangan yang menarik dalam dunia angkatan laut akhir – akhir ini, karena komposit diketahui lebih stabil terhadap perlakuan – perlakuan eksternal dan internal, serta memiliki stabilitas yang lebih tinggi memepertahankan buoyancy effect (kemampuan mengapung secara alami) dimana dibutuhkan dalam sistem pertempuran yang lebih kompleks pada kapal selam – kapal selam generasi masa depan. Angkatan laut – angkatan laut dari seluruh dunia telah meningkatkan kerjasaama penelitian di bidang material guna menciptakan teknologi – teknologi kapal perang yang baru. Hal ini merupakan kebutuhan guna mengurangi biaya perawatan.
Dr. Vito Tagarielli, salah satu peneliti dalam proyek ini yang juga merupakan ahli material komposit di Oxford, sebelumnya telah meneliti penggunaan beberapa jenis komposit pada kapal perang. Keberhasilan penelitiannya pada aplikasi kapal perang kemudian membawanya pada keyakinan bahwa kesuksesan serupa juga akan mampu dicapai dalam aplikasi pada kapal selam.“Pada kapal perang, komposit menunjukkan kemampuan yang lebih baik dibandingkan material logam yang selama ini digunakan, terutama dalam kemaampuannya menahan efek ledakan.” Beliau menuturkan.
Tim dari Oxford ini yakin bahwa di masa depan, komposit akan menggantikan penggunaan paduan nikel – alumunium – perunggu yang selama ini digunakan sebagai bahan pada komponen – komponen vital kapal selam, misalanya pada katup selubung kapal selam. Paduan nikel – alumunium – perunggu digunakan pertama kali pada aplikasi kapal selam pada sekitar tahun 1960-an, setelah material paduan ini menunjukkan kekuatan, ketangguhan, dan ketahan terhadap impak (pembebanan secara tiba – tiba/benturan) yang lebih baik dibandingkan pada material logam yang sebelumnya digunakan sebagai standar bahan persenjataan. Kelebihan paling utama dari paduaan nikel – alumunium – perunggu ini adalah ketahan korosi yang lebih baik.
“Ketika Anda memiliki sebuah aplikasi material logam yang mengalami kontak secara langsung dengan air laut, Anda akan membutuhkan banyak tenaga dan biaya untuk melakukan pengecekan terhadap korosi/karat.” Tagarielli mengatakan. ”Terdapat kamapuan yang lebih baik dalam hal penghematan biaya perawatan dari material komposit karena material ini memiliki hubungan yang lebih baik dengan lingkungan air laut.
Komposit juga mampu meringankan masalah biaya operasional perjalan kapal selam mengingat penggunaan paduan nikel – alumunium – perunggu selama ini yang memiliki densitas yang tinggi, mengakibatkan kapal selam sangat boros dalam konsumsi bahan bakar. Tim Oxford berharap mampu mengembangkan struktur komposit baru dengan arsitektur serat dan hybrid yang mampu menambah ketahanan kapal selam dalam melakukan penyelaman labih lama dan lebih dalam lagi, serta punya ketahan yang lebih terhadap ledakan dalam laut. Riset akan dimulai dengan mencapai terlebih dahulu pemahaman yang matang mengenai bagaimana respon material komposit terhadap efek peregangan yang tinggi ketika menyelam dalam air.
Sebelumnya, peneliti – peneliti Oxford telah mengembangkan metode pengujian yang mensimulasikan secara eksak perilaku material terhadap pembebanan berupa ledakan. Tim peneliti akan menempatkan sampel kecil material komposit pada sebuah ujung tabung yang berisi media air. Sebuah piston luncur kemudian ditempatkan pada ujung tabung yang lain. Dengan sebuah torpedo kecepatan tinggi, sebuah proyektil akan ditembakkan pada tabung sehingga tercipta suatu gelombang ledakan pada air dalam tabung yang akan menghantam sampel komposit. Dengan nmenggunakan kamera berkecepatan tinggi, tim Oxford akan mengobservasi deformasi (perubahan bentuk) yang terjadi pada sampel komposit dan menghitung efek yang diakibatkan oleh gelombang ledakan tersebut. Pengujian akan dilakukan terhadap sejumlah sampel yang sebelumnya telah diberi variasi perlakuan lama waktu perendaman dalam media air laut. Dari penelitian ini akan dapat ditentukan pengaruh (jika ada) lama perendaman dalam media air laut terhadap sifat ketahanan terhadap ledakan dari material komposit. Dengan tambahan bantuan simulasi Komputer, Tagarelli optimis bahwa timnya akan mampu menemukan struktur material komposit yang optimal dalam jangka waktu lima tahun ke depan.
“Terdapat banyak kemungkinan mengenai struktur komposit yang optimal yang mampu direkomendasikan melaui penelitian ini,” Tagarielli menyatakan, “termasuk di dalamnya struktur penguat komposit 3D dan struktur komposit sandwich”. “Struktur sandwich”, Tagarielli menambahkan, “merupakan dua plat yang dipisahkan dengan material yang lebih lunak, misalanya foam”. “Terdapat sejumlah literatur yang menytakan bahwa pada nilai berat sampel komposit yang sama, struktur sandwich memberikan nilai kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan struktur kmposit yang solid”. Tagariaelli menyatakan. Tujuan dasar dari penelitian ini adalah menemukan material alternatif yang lebih ringan dan lebih kuat dibandingkan logam. “Kami berharap bisa menemukan material alternatif pada aplikasi kapal selam yang lebih ringan sehingga mampu meminimalkan inersia dan memaksimaalkan akselerasi dimana kemudian membuatnya lebih mudah bermanuver”. Tagarielli menyatakan.
Penggunaan komposit juga mampu memberikan keuntungan dalam strategi perang modern. “Jika kapal selam dibuat dari bahan komposit, maka ia bisa tidak terdeteksi oleh ranjau laut modern yang biasanya meledak apabila mendeteksi keberadaan tanda – tanda magnetik atau akustik yang spesifik yang berada di dekatnya”. Tagrielli menyatakan.
Proyek lima tahun Universitas Oxford ini, akan dimulai pada bulan April ini dengan dana sebesar £ 690.000 EPSRC yang diterima sebagai dukungan dari Departemen Pertahan dan Defence Science and Technology Laboratory. Selain itu, proyek ini juga mendapatkan dukungan dari Partner – partner industri termasuk BAE Systems Advanced Technology Centre, Rolls – Royce Naval Marine, Materials Modelling NPL dan Weidlinger Associates.