FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS INDONESIA

Mata Kuliah : SISTEM KELISTRIKAN DAN ELEKTRONIKA KAPAL 2Dosen: Ir. Amien Rahardjo M.T

Judul Paper:SISTEM AKUSTIK PADA KAPAL

Disusun oleh :Nashrullah Jamil (1206261711)Anak Agung Putra (Fendra Agusta

KATA PENGANTARPuji Syukur serta Alhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah SWT atas terselesaikanya tugas paper dalam mata kuliah Sistem Kelistrikan dan Elektronika Kapal 2 tentang Sistem Akustik pada Kapal. Serta Ucapan terimakasih kepada dosen Sistem Kelistrikan dan Elektronika Kapal 2, Bapak Ir. Amien Rahardjo M.T dan pihak yang terlibat dalam pembuatan paper ini. Harapanya semoga paper ini dapat dapat di gunakan dengan sebaik-baiknya sehingga dapat bermanfaat bagi banyak pihak, salah satunya dapat di gunakan sebagai acuan, petunjuk, ataupun pedoman bagi pembaca. Penulis menyadari dalam penulisan paper ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan masukan, saran, serta kritik yang membangun dari seluruh pihak untuk kesempurnaan paper ini.

Depok

Tim Penulis

ABSTRAKTeknologi akustik bawah air biasa disebut hydroacoustic atau Undewater Acousticyang semula ditujukan untuk kepentingan militer telah berkembang dengan sangat pesat dalam menunjang kegiatan non-militer. Dengan teknologi mutahir, teknologi akustik bawah air dapat digunakan untuk kegiatan penelitian, survey kelautan dan perikanan baik laut wilayah pesisir maupun laut lepas termasuk laut dalam bahkan dapat digunakan diperairan dengan kedalaman sampai dengan 6000 meter. Teknologi akustik bawah air dapat digunakan untuk mendeteksi sumberdaya hayati dan non-hayati baik termasuk survey populasi ikan yang relatif lebih akurat, cepat dan tidak merusak lingkungan dibandingkan dengan teknik lain seperti metode statistik dan perhitungan pendaratan ikan di pelabuhan (fish landing data).Key word: acoustic system, hydro-acoustic system, sistem akustik kapal

PENDAHULUANKelistrikan dan Elektronika merupakan hal yang penting untuk memudahkan kita melakukan berbagai kegiatan sehari-hari. Pun demikian pada kapal, Kelistrikan dan Elektronika merupakan hal yang umum dan penting yang harus ada pada kapal-kapal yang terdaftar dalam kelas. Terdapat berbagai macam sistem kelistrikan dan elektronika pada kapal yang memiliki fungsi masing-masing. Untuk beberapa jenis kegiatan kapal, sistem kelistrikan dan elektronika pada kapal menjadi hal yang utama dalam melakukan kegiatannya di laut. Dalam kegiatan perkapalan di laut seperti penangkapan ikan, Survey dan Search and Rescue di lautan, serta kegiatan oleh kapal selam, memerlukan suatu instrument lsitrik yang dapat mendeteksi kondisi kawasan yang di survey agar kegiatan yang di tugaskan dapat berjalan secara efisien. Instrumen yang memiliki fungsi demikian ini umum di kenal dengan sebutan sistem akustik pada kapal.Acoustic System mulai di kenal dan populer dengan istilah SONAR (Sound Navigation and Ranging) pada masa perang dunia I. Acoustic System mulai di kembangkan oleh inggris pada masa pra-perang dunia II untuk keperluan militer dan terbukti berguna bagi angkatan laut inggris kala itu. Setelah Perang Dunia II berakhir, penggunaan Acoustic System berkembang luas guna keperluan damai dan ilmiah, seperti pengindraan benda-benda di perairan, identifikasi permukaan laut, dan komunikasi penentuan posisi di perairan. Pada tahun 70-an Acoustic System berkembang pesat setelah manusia banyak mengeksplore sumber daya laut untuk di manfaatkan. Dengan kondisi laut di dunia yang terbentang luas serta sulitnya manusia mengakses lautan secara langsung menjadikan Acoustik System berkembang baik saat ini maupun di masa yang akan datang.

PEMBAHASAN1. SISTEM AKUSTIKAcoustic System merupakan sistem pengidentifikasian sesuatu dengan metode perambatan gelombang suara di suatu medium. Dalam hal ini medium yang di gunakan adalah medium air sehingga di kenal dengan Hydro Acoustic System. Hydro Acoustic System adalah teknology pengidentifikasian di medium air dengan menggunakan gelombang bunyi menggunakan peralatan atau instrument Acoustic yang umum antara lain Echo Sounder, Fishfinder, Sonar dan ADCP. Cepat rambat gelombang bunyi di air memiliki kecepatan yang lebih tinggi, yaitu 1500 m/s dari pada kecepatan gelombang bunyi di udara, 340 m/s sehingga sangat efisien untuk mengidentifikasi perairan.Kelebihan hydro-acoustic adalah tidak perlu bergantung pada data statistik. Serta tidak berbahaya atau merusak objek yang diteliti (friendly), karena pendeteksian dilakukan dari jarak jauh dengan menggunakan suara (underwater sound). Menurut MacLennan and Simmonds (1992) hasil estimasi populasi adalah nilai absolut. Hydro-acoustic dapat digunakan dalam mengukur dan menganalisa hampir semua yang terdapat di kolom dan dasar air, aplikasi teknologi ini untuk berbagai keperluan antara lain adalah; eksplorasi bahan tambang, minyak dan energi dasar laut (seismic survey), deteksi lokasi bangkai kapal (shipwreck location), estimasi biota laut, mengukur laju proses sedimentasi (sedimentation velocity), mengukur arus dalam kolom perairan (internal wave), mengukur kecepatan arus (current speed), mengukur kekeruhan perairan (turbidity) dan kontur dasar laut (bottom contour).Saat ini hydro-acoustic memiliki peran yang sangat besar dalam sektor kelautan dan perikanan, salah satunya adalah dalam pendugaan sumberdaya ikan (fish stock assessment). Teknologi hydro-acoustic dengan perangkat echosounder dapat memberikan informasi yang detail mengenai kelimpahan ikan, kepadatan ikan sebaran ikan, posisi kedalaman renang, ukuran dan panjang ikan, orientasi dan kecepatan renang ikan serta variasi migrasi diurnal-noktural ikan. Saat ini instrumen akustik berkembang semakin signifikan, dengan dikembangkannya varian yang lebih maju, yaitu Multibeam dan Omnidirectional.

2. INSTRUMEN SISTEM AKUSTIKBerikut beberapa instrumen yang umum pada Acoustic System pada kapal.a) ADCP (Acoustic Dopler Current Profile) ADCP (Acoustic Dopler Current Profile) adalah alat untuk mengukur arus yang memanfaatkan gelombang akustik dan dapat dioperasikan diperairandangkal dan perairan dalam. ADCP mempunyai dasar yang menjulang dan mempunyai sensor tekanan untuk mengukur pasang surut dan rata-rata kedalaman laut.Gambar 1. ADCP

Prinsip kerja ADCPPerhitungan navigasi, menggunakan kalibrasi yang dilakukan sekali secara lengkap.Arus absolut yang melampaui kedalaman atau kedalaman referensi didapatkan dari rata-rata kecepatan relatif kapal. Arus absolut pada setiap kedalaman dapat dibedakan dari data terakhir dari kapal navigasi dan perhitungan relatif ADCPPrinsip Perhitungan Gelombang OlehADCP.

Gambar 2. Prinsip kerja ADCP

Prinsip dasar perhitungan dari perhitungan arus/gelombang yaitu kecepatan orbit gelombang yang berada dibawah permukaan dapt diukur dari keakuratan ADCP. ADCP mempunyai dasar yang menjulang,dan mempunyai sensor tekanan untuk mengukur pasang surut dan rata-rata kedalaman laut. Time series dari kecepatan, terakumulasi dan dari time series ini, kecepatan spektral dapat dihitung. Untuk mendapatkan ketinggian diatas permukaan, kecepatan spektrum dierjemahkan oleh pergeseran permukaan menggunakan kinematika linear gelombang. Kegunaan ADCP pada berbagai aplikasi : Perlindungan pesisir dan teknik pantai. Perancangan pelabuhan dan operasional Monitoring Lingkungan Keamanan Perkapalan

b) Echo Sounder Echosounder adalah suatu alat navigasi elektronik dengan menggunakan sistem gema atau akustik yang dipasang pada dasar kapal yang berfungsi untuk mengukur kedalaman perairan, mengetahi bentuk dasar suatu perairan, dan untuk mendetksi gerombolan ikan dibagian bawah kapal secara vertical. Echosounder komersil mempunyai lebar sinar 30-45o, tetapi untuk aplikasi khusus (pelacakn ikan atau kapal selam atau studi lanjut dasar laut) lebar sinar yang digunakan adalah 5o dan arahnya dapat divariasikan. Gambar 2. Prinsip kerja ADCP

Rangkaian peralatan echosunder terdiri dari Transmitter, Oscillator, Amplifier, Indikator,Recorder. Transmitter bersfungsi sebagai alat yang membangkitkan getaran getaran listrik. Oscillator bersungsi sebagai alat yang merubah energi listtrik menjadi energi akustik dan sebaliknya. Amplifier berguna sebagai penguat atau pengeras sinyal. Indikator adalah pesawat atau alat yang digunakan untuk waktu dan penunjukan dalamnya air. Recorder adalah alat yang berfungsi untuk mencatat dalamnya air yang diukur pada laju kertas.Echosounder terdapat dua jenis, yaitu single beam echosounder dan multibem echosunder. Single beam echosounder merupakan echosunder yang paling banyak digunakan dalam sistem sonar pada saat ini. Berbagai aplikasi single bem echosounder antara lain : Indikator kedalaman air Pencarian ikan, olahraga dan komersial lainnya Militer, untuk target lokasi Upward Looking, untuk kapal selam menghindari es Survey, baik untuk grafik navigasi dan untuk eksplorasi sumber dayaMulti beam echosunder adalah jenis sonar yang digunakan untuk memetakan bawah air. Seperti sistem sonar lainnya, sistem multi beam memancarkan gelombang suara dalam bentuk kipas dibawah lambung kapal. Biasanya multi beam echosunder digunakan oleh surveyor hidrografi untuk menentukan kedalaman dan sifat air laut. Kebanyakan sistem modern bekerja dengan transmisi pulsa fan akustik berbentuk luas dari yang dirancang khusus transduserseluruh petak acrosstrack penuh dengan alongtrack sempit kemudian membentuk beberapa menerima sinar (beamforming) yang jauh lebih sempit di acrosstrack (sekitar 1 derajat tergantung pada sistem).Dari sinar sempit ini waktu tempuh dua arah pulsa akustik kemudian didirikan memanfaatkan algoritma deteksi bawah.c) Fish finderFish finder adalahalat elektronik yang terdapat di kapal yang digunakan untuk mengukur kedalaman air laut. Prinsip kerja Fish finder sama dengan echo sounder yaitu mengukur kedalaman laut berdasarkan pulsa getaran suara. Getaran pulsa tersebut dipancarkan transducer kapal secara vertikal ke dasar laut, selanjutnya permukaan dasar laut akan memantulkan kembali pulsa tersebut, kemudian diterima oleh transducer kapal yang hasilnya akan di tampilkan pada display (layar).Komponen fish finderFish finder memiliki beberapa bagian-bagian, yaitu:a) TransmiterKomponen pembangkit pulsa listrik pada frekuensi tertentu. Pulsa gerbang dibuat dalam komponen pembentuk pulsa dimana panjang dan lama pulsa ditentukan. Pulsa yang dibangkitkan oleh osilator kemudian dikuatkan dalam xApower amplifier sebelum disalurkan pada transducer.b) TransducerAlat untuk mengubah energi listrik menjadi energi suara kemudian suara tersebut dipancarkan ke dalam laut, juga sebaliknya merubah energi suara menjadi energi listrik, pada saat pantulan berupa gema diterima. Fungsi lainnya yaitu untuk menghimpun energi suara yang dipancarkan ke dalam beam (sudut sorotan). Dalam perikanan digunakan transducer nickel dan transduser keramik.c) ReceiverAlat untuk menguatkan sinyal listrik yang masih lemah dari transducer saat gema terjadi sebelum dialirkan dalam recorder. Penguatan ini dilakukan pada receiver dan jumlah penguatan dapat dibedakan oleh sensifitas (kepekaan) atau volume control.d) RecorderRecorder Berfungsi sebagai alat pencatat yang ditulis kedalam kertas serta menampilkannya pada layar display CRT (Cathoda Ray Tube) berupa sinar osilasi (untuk layar warna) ataupun berupa tampilan sorotan lampu neon (untuk echo sounder tanpa rekaman), selain itu juga dapat berfungsi sebagai sinyal untuk menguatkan pulsa transmisi dan penahanan awal penerimaan echo pada saat yang sama.e) SONARSonar (Sound Navigation and Ranging) merupakan suatu peralatan atau piranti yang digunakan dalam komunikasi di bawah laut, sonar sendiri bekerja untuk mencari atau mendeteksi suatu benda yang ada di bawah laut dengan cara mengirim gelombang suara yang nantinya gelombang suara tersebut dipantulkan kembali oleh benda yang akan dideteksi. Sonar biasa dimanfaatkan dalam mengukur kedalaman laut (Bathymetry), pengidentifikasian jenis-jenis lapisan sedimen dasar laut (Subbottom Profilers), pemetaan dasar laut (Sea Bed Mapping), mendeteksi kapal selam dan ranjau, analisa dampak lingkungan didasar laut, menangkap ikan serta berbagai kegiatan komunikasi di bawah laut. Sebuah sonar terdiri dari sebuah pemancar, transducer, penerima/receiver, dan layar monitor. Sonar sendiri pada awalnya diinspirasi dari lonceng bawah air yang digunakan untuk mengukur kecepatan suara dalam air, kemudian berkembang dan dimanfaatkan dalam mendeteksi gunung es yang ada dalam laut ketika kapal laut melintas. Seiring dengan perkembangan waktu, sonar dimanfaatkan dalam perang dunia I untuk mendeteksi kapal selam. Semenjak itu sonar benar-benar dikembangkan dan dimanfaatkan dalam dunia militer dan perang.

f) TranducerMerupakan sensor dari perum gema. Ada yang berfungsi sebagai tranducer pemancar, tranducer penerima, dan ada yang berfungsi sebagai tranducer pemancar sekaligus sebagai tranducer penerima.kegunaan tranducer pemancar adalah merubah getaran listrik ultrasonic menjadi getaran mekanik ultrasonic dan memancarkannya secara terberkas kedasar laut.Kegunaan tranducer penerima untuk merubah getaran mekanik ultrasonic echo yang di pantulkan oleh dasar laut menjadi getaran ultrasonic.

3. APLIKASI DALAM EKSPLORASI LAUT DAN PERIKANANSecara garis besar pengunaan akustik bawah air dalam kelautan dan perikanan dapat dikelompokkan menjadi lima yakni untuk survey, bududaya perairan, penelitian tingkah laku ikan, mempelajari penampilan dan selektifitas alat-alat penangkapan ikan dan lain-lain.Dalam survey kelautan dapat digunakan untuk menduga spesies ikan, menduga ukuran individu ikan, kelimpahan/stok sumberdaya hayati laut (plankton dan ikan).Aplikasi dalam budidaya perairan dapat digunakan dalam penentuan/pendugaan jumlah biomass dari ikan dalam jaring/ kurungan pembesaran (penned fish/enclosure), untuk menduga ukuran individu ikan dalam jaring/kurungan dan untuk memantau tingkah laku ikan (dengan telemetering tags), khususnya aktifitas makan (feeding activity).Sedangkan dalam penelitian tingkah laku ikan dapat digunakan untuk pergerakan/migrasi ikan (vertical dan horizontal) dan orientasi ikan (tilt angel), reaksi menghindar (avoidance) tewrhadap gerak kapal dan alat penangkapan ikan, respon terhadap rangsangan (stimuli) cahaya, suara, listrik, hydrodinamika, kimia, mekanik dan sebagainya.Untuk kegiatan aplikasi studi penampilan dan slektifitas alat penangkapan ikan terutama dalam studi pembukaan mulut trawl, kedalam, posisi dan sebagainya. Dalam slektifitas penangkapan (prosentase ikan yang tertangkap terhadap yang terdeteksi didepan mulut trawl atau didalam lingkaran purse seine).Kegiatan lain yang dapat dikaji dengan teknologi akustik bawah air adalah sifat sifat-sifat akustik dari air laut dan obyek bawah air, pendeteksian kapal selam dan obyek-obyek lainya.Menurut Arnaya (1991) Kegunaan lain dari akustik bawah air adalah untuk penentuan kedalaman air dalam pelayaran, jenis dan komposisi dasar laut (lumpur, pasir, kerikil, karang dan sebagainya), untuk penentuan contour dasar laut, lokasi kapal berlabuh atau pemasangan bangunan laut, untuk eksplorasi minyak dan mineral didasar laut, mempelajari proses sedimentasi dan untuk pertahanan keamanan (pendeteksian kapal-kapal selam dengan pemasangan buoy-system).

4. APLIKASI UNTUK EKSPLORASI DAN EKSPLOITASI SUMBERDAYA NON-HAYATI LAUTPengukuran Kedalaman Dasar Laut (Bathymetry)Pengukuran kedalaman dasar laut dapat dilakukan denganConventional Depth Echo Sounderdimana kedalaman dasar laut dapat dihitung dari perbedaan waktu antara pengiriman dan penerimaan pulsa suara. Dengan pertimbangan sistimSide-Scan Sonarpada saat ini, pengukuran kedalaman dasar laut (bathymetry) dapat dilaksanakan bersama-sama dengan pemetaan dasar laut (Sea Bed Mapping)dan pengidentifikasian jenis-jenis lapisan sedimen dibawah dasar laut (subbottom profilers).

Pengidentifikasian Jenis-jenis Lapisan Sedimen Dasar Laut (Subbottom Profilers)Seperti telah disebutkan diatas bahwa dengan teknologi akustik bawah air, peralatan side-scan sonar yang mutahir dilengkapi dengan subbottom profilers dengan menggunakan prekuensi yang lebih rendah dan sinyal impulsif yang bertenaga tinggi yang digunakan untuk penetrasi kedalam lapisan-lapisan sedimen dibawah dasar laut. Dengan adanya klasifikasi lapisan sedimen dasar laut dapat menunjang dalam menentukkan kandungan mineral dasar laut dalam. Dengan demikian teknologi akustik bawah air dapat menunjang esplorasi sumberdaya non hayati laut.

Pemetaan Dasar Laut (Sea bed Mapping)Dengan teknologi side-scan sonar dalam pemetaan dasar laut, dapat mengahsilkan tampilan peta dasar laut dalam tiga dimensi. Dengan teknologi akustik bawah air yang canggih ini dan dikombinasikan dengan data darisubbottom profilers, akan diperoleh peta dasar laut yang lengkap dan rinci. Peta dasar laut yang lengkap dan rinci ini dapat digunakan untuk menunjang penginterpretasian struktur geologi bawah dasar laut dan kemudian dapat digunakan untuk mencari mineral bawah dasar laut.

Pencarian kapal-kapal karam didasar lautPencarian kapal-kapal karam dapat ditunjang dengan teknologi side-scan sonar baik untuk untuk kapal yang sebagian terbenam di dasar laut ataupun untuk kapal yang keseluruhannya terbenam dibawah dasar laut. Dengan teknologi ini, lokasi kapal karam dapat ditentukan dengan tepat. Teknologi akustik bawah air ini dapat menunjang eksplorasi dan eksploitasi dalam bidang Arkeologi bawah air (Underwater archeology) dengan tujuan untuk mengangkat dan mengidentifikasikan kepermukaan laut benda-benda yang dianggap bersejarah.

Penentuan jalur pipa dan kabel dibawah dasar laut.Dengan diperolehnya peta dasar laut secara tiga dimensi dan ditunjang dengan datasubbottom profiler,jalur pipa dan kabel sebagai sarana utama atau penunjang dapat ditentrukan dengan optimal dengan mengacu kepada peta geologi dasar laut. Jalur pipa dan kabel tersebut harus melalui jalur yang secara geologi stabil, karena sarana-sarana tersebut sebagai penunjang dalam eksplorasi dan eksploitasi di Laut.

Analisa Dampak Lingkungan di Dasar LautTeknologi akustik bawah air Side-Scan Sonar ini dapat juga menunjang analisa dampak lingkungan di dasar laut. Sebagai contoh adalah setelah eksplorasi dan ekploitasi sumber daya hayati di dasar laut dapat dilakukan, Side-Scan Sonar dapat digunakan untuk memonitor perubahan-perubahan yang terjadi disekitar daerah eksplorasi tersebut. Pemetaan dasar laut yang dilakukan setelah eksplorasi sumber daya non-hayati tersebut, dapat menunjang analisa dampak lingkungan yang telah terjadi yang akan terjadi.

KESIMPULANAcoustic System merupakan peralatan elektronik yang umum ada pada kapal yang di gunakan untuk berbagai aktifitas identifikasi baik dalam eksplorasi sumber hayati maupun sumber non hayati, seperti penentuan jalur pipa, pencarian kapal karam di dasar laut, identifikasi ranjau laut, penangkapan ikat, kebutuhan penelitian, dan eksplorasi sumber daya bawah laut dan lain-lain. Sistem kerja dari hydro-acoustic system adalah dengan memanfaatkan gelombang bunyi yang merambat di medium air yang di arahkan pada objek yang akan di teliti. untuk Pemanfaatan gelombang bunyi pada acoustic system kapal sangat efisien mengingat cepat rambat gelombang bunyi di medium air lebih tinggi dari medium udara sehingga informasi lebih cepat dan akurat. Secara umum ada beberapa acoustic system diantaranya adalah Echo Sounder, Fishfinder, Sonar, dan ADCP. Keempat instrumen acoustic system tersebut memiliki konsep yang sama yaitu dengan memanfaatkan gelombang bunyi.Melihat kondisi yang ada dimana lautan merupakan daerah yang sangat luas dan minim untuk di eksplorasi secara langsung oleh manusia, maka teknologi Acoustic System sangat mungkin untuk terus berkembang demi menunjang perkembangan kehidupan manusia.

DAFTAR PUSTAKA

http://seandy-laut-biru.blogspot.com/2010/01/acoustic-doppler-current-profiler-adcp.html (09.00 ; 21/5/2015)

http://www.alamikan.com/2012/11/mengetahui-tentang-fish-finder.html (11.00 ; 21/5/2015)

Nero, Rakif (2012), Akustik kelautan.dalam website https://www.academia.edu/4541362/Akustik_Kelautan

Arnaya, I.N. 1991. Dasar-dasar Akustik. Diktat Kuliah Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan . Institut Pertanian Bogor.

William S. Burdic 1991.Underwater Acoustic System Analysis, Prentice Hall, New Jersey.