4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2. Simulasi Nilai Kehilangan Transmisi terhadap Kedalaman dan Jarak Simulasi perambatan gelombang suara dengan memberi batasan Simulasi perambatan gelombang suara dengan memberi batasan
4.2.1. Kedalaman Sumber Suara 25 m dan Kedalaman penerima 30 m Simulasi letak sumber suara pada kedalaman 25 m dari permukaan laut
suara dan penerima yang berada di kedalaman 25 m, 110 m, dan 300 m untuk
sumber suara dan untuk penerima berada pada kedalaman 30 m, 115 m, dan 310
m. Pemilihan kedalaman ini berdasarkan 3 kedalaman yang biasa digunakan
kapal selam dalam beraktifitas di laut. Ketiga kedalaman tersebut secara
berturut-turut mewakili kedalaman kapal selam saat berada pada kedalaman periskop
(periscope depth), kedalaman jelajah rata-rata kapal selam (cruise depth) dan
kedalaman maksimum rata-rata kapal selam (maximum depth). Frekuensi yang
digunakan memiliki nilai yang sama yakni 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz.
Pemilihan frekuensi ini untuk mengetahui pola perambatan gelombang suara
dengan berbagai macam variasi frekuensi yang berbeda.
4.2.1. Kedalaman Sumber Suara 25 m dan Kedalaman penerima 30 m Simulasi letak sumber suara pada kedalaman 25 m dari permukaan laut
dan penerima diletakan pada kedalaman 30 m dari permukaan laut. Hal ini agar
dapat diketahui pola perambatan gelombang suara saat posisi sumber dan
penerima berada pada kedalaman yang relatif dangkal. Kedalaman ini adalah
kedalaman yang biasanya digunakan oleh kapal selam untuk menggunakan
periskopnya ( periscope depth ) untuk melakukan pengintaian di permukaan laut
atau untuk menembakan torpedo terhadap kapal yang ada di permukaan.
Kedalaman ini merupakan kedalaman yang berbahaya pada kapal selam karena
kapal selam mudah sekali untuk dilacak oleh kapal musuh sehingga kapal perang
musuh dapat melepaskan depth bomb (bom laut) untuk menghancurkan kapal
meskipun jarak ledakan dan kapal selam mencapai 100 m, efek dekstrutif yang
dihasilkan cukup besar.
Gambar 8 merupakan hasil simulasi komputer dengan kedalaman sumber
25 m, kedalaman penerima 35 m, jarak 20.000 m, kedalaman 360 m dan
frekuensi 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz. Hasil yang diperoleh secara umum
dari 4 frekuensi yang berbeda di dapat nilai kehilangan transmisi (Transmision
Loss / TL) mengalami peningkatan seiring bertambahnya jarak (menjauhi sumber
suara). Berdasarkan hasil simulasi, pada frekuensi 100 Hz gelombang suara
membentuk pola perambatan yang fluktuatif dimana setelah dipancarkan
gelombang suara memancar turun lalu dipantulkan kembali ke permukaan dan seterusnya. Gelombang suara pada frekuensi ini mengalami nilai kehilangan
transmisi yang cukup besar jika dibandingkan dengan frekuensi yang lain. Pada
frekuensi ini, jarak tempuh gelombang suara dalam kolom air lebih pendek
akibat adanya penyerapan oleh sedimen dan medium air laut. Pada jarak 6.000 m,
perambatan gelombang suara sudah mulai melemah, hal ini terlihat dari nilai
Transmission Loss ( TL) yang semakin besar mendekati 60 dB. Shadow Zone
(lingkaran kuning) terbentuk pada jarak 2.000 m, 10.000 m, dan 14.000 m dari
sumber di kedalaman dekat dengan permukaan air laut dimana nilai TL sekitar 80
dB dan pada jarak 14.000 m-20.000 m di kedalaman 350 m dengan nilai TL
mendekati 80 dB.
Frekuensi 1.000 Hz, gelombang suara mampu merambat ke jarak 20.000
m, namun pada pola perambatannya cenderung berbeda jika di bandingkan pada
frekuensi 100 Hz . Frekuensi ini, pola perambatan gelombang suara yang
secara fluktuatif di daerah dekat dengan permukaan air dan pola kedua gelombang
suara merambat secara fluktuatif dimana setelah dipancarkan gelombang suara
memancar turun lalu dipantulkan kembali ke permukaan dan seterusnya,
meskipun terlihat gelombang suara juga dipantulkan dan dibiaskan pada
kedalaman kurang dari 200 m dimana dekat dengan lapisan termoklin.
Gelombang suara mampu merambat sampai jarak 20.000 m dengan cukup jelas di
pola perambatan pertama, karena gelombang suara berada pada wilayah buluh
permukaan (surface duct), dimana pada wilayah buluh permukaan gelombang
suara seolah-olah seperti terperangkap sehingga gelombang suara mampu
merambat lebih jauh (terfokus). Shadow zone di frekuensi ini pada umumnya terbentuk pada jarak 14.000 m- 20.000 m di kedalaman antara 100 m dan 200 m.
Pada frekuensi 10.000 Hz, pola perambatan suara yang di dapat hampir
sama dengan pola perambatan gelombang suara pada frekuensi 1.000 Hz.
Frekuensi 10.000 Hz pola perambatan gelombang suara mengalami
penghamburan pada lapisan termoklin dan di bawah lapisan termoklin sehingga
pola perambatannya menjadi tidak terfokus akibatnya pada jarak 10.000 m nilai
TL mendekati 70 dB meskipun pada wilayah buluh permukaan gelombang suara
masih mampu merambat hingga jarak 20.000 m. Shadow zone pada frekuensi
10.000 Hz terbentuk pada jarak sekitar 8.000 m dari gelombang suara pada
kedalaman lebih dari 250 m.
Frekuensi 50.000 Hz tidak jauh beda dengan pola perambatan pada
frekuensi 10.000 Hz, namun pada frekuensi ini terlihat pola rambat yang lebih
fokus ketimbang frekuensi 10.000 Hz. Pada buluh permukaan, gelombang suara
12.000 m dari sumber suara dengan kedalaman berkisar 200 m dari permukaan air
dimana TL mendekati 80 dB.
Buluh permukaan merupakan lapisan isothermal yang secara akustik
sebagai pemandu gelombang karena ada peningkatan kecepatan suara terhadap
kedalaman. Akibatnya sebagian energi akustik yang dipancarkan oleh sumber
yang berada pada lapisan tercampur akan terjebak dalam buluh permukaan.
Umumnya buluh permukaan yang terletak dipermukaan dangkal (kurang dari 50
m) merupakan buluh yang paling umum ditemui, tetapi buluh ini baru efektif
sebagai pemandu gelombang pada frekuensi tinggi dimana kehilangan akibat
penghamburan menjadi penting. Sebaliknya buluh yang lebih dalam (lebih dari 100 m) merupakan pemandu gelombang yang efektif untuk frekuensi rendah
(Jensen et al, 1994).
Menurut Urick (1983), beberapa faktor yang mempengaruhi absorpsi
gelombang suara di dalam suatu kolom perairan adalah jarak sumber suara
kedalaman perairan, dan frekuensi sumber suara. Semakin jauh gelombang suara,
semakin besar frekuensi yang digunakan merambat dari suatu sumber, maka
semakin tinggi nilai atenuasi () yang terjadi di dalam kolom perairan. Koefisien atenuasi ini akan mempengaruhi nilai TL yang dimana berdasarkan hasil simulasi
nilai TL apabila jarak semakin jauh, maka nilai TL akan semakin besar.
Gambar 9 pada frekuensi 100 Hz, nilai TL yang didapat cenderung
fluktuatif sepanjang jarak 20.000 m. Pada jarak kurang dari 1.000 m, nilai TL mengalami kenaikan yang cukup besar hingga mendekati 70 dB. Nilai TL
terbesar berada pada jarak sekitar 7.000-an m dari sumber suara ketika nilai TL
dB, yakni pada jarak sekitar 3.000, 6.000, 9.000, dan 13.000-an m dari sumber
suara. Daerah pada jarak diatas dapat diduga merupakan wilayah dan jarak
munculnya shadow zone.
Frekuensi 1.000 Hz, nilai TL yang di dapat fluktuatif dengan
kecenderungan semakin meningkat jika menjauhi sumber suara. Nilai TL terbesar
terletak pada jarak 8.000 m dimana nilai TL mendekati 100 dB. Selain itu banyak
terdapat nilai TL yang mendekati 80 dB pada frekuensi ini hampir di semua jarak.
Frekuensi 10.000 Hz dan 50.000 Hz cenderung mempunyai kemiripan
dimana kedua frekuensi ini pola perambatan gelombang suara cenderung
fluktuatif dengan kecenderungan mengalami peningkatan TL. Frekuensi 10.000 Hz, nilai TL terbesar terdapat pada jarak 7.000-an m dimana nilai TL
mendekati 100 dB. Sedangkan pada frekuensi 50.000 Hz, nilai TL terbesar
terdapat pada jarak 8.000 m dimana nilai TL mencapai lebih dari 100 dB. Kedua
frekuensi ini terdapat banyak wilayah yang mengalami peningkatan nilai TL yang
mencapai 80 dB dimana dapat di duga wilayah pada jarak tersebut merupakan
shadow zone jika berdasarkan nilai TL yang meningkat
Gambar 10 merupakan gambar yang menampilkan grafik Transmission
Loss dengan jarak pada kelima frekuensi yang digunakan setelah dilakukan
running average. Running average ini bertujuan untuk menampilkan grafik yang
lebih halus (smooth) sehingga jika keempat frekuensi ditampilkan dalam satu
grafik akan terlihat dengan cukup jelas perbedaanya. Pada kedalaman sumber
suara 25 m, frekuensi 100 Hz mempunyai nilai TL yang mengalami kenaikan
yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan 3 frekuensi lainnya. Hal ini
dasar laut dan dapat berpenetrasi gelombang suara ke dalam sedimen. Selain itu,
pada kedalaman ini adalah wilayah lapisan tercampur yang merupakan lapisan
subur dimana didalamnya banyak partikel terlarut. Frekuensi 100 Hz tersebut
banyak membentur partikel tersebut sehingga memiliki nilai kehilangan lebih
besar. Nilai TL tertinggi terdapat di frekuensi 100 Hz dengan nilai TL hampir
mencapai 100 dB pada jarak mendekati 14.000 m.
Ketiga frekuensi lain secara umum berdasarkan Gambar 10 memiliki
nilai TL yang hampir sama dan tidak berbeda jauh ketiganya yakni berkisar antara
70 dB sampai 80 dB. Frekuensi 10.000 Hz dan 50.000 Hz (frekuensi tinggi),
gelombang suara yang hilang lebih dikarenakan adanya penghamburan yang terjadi oleh kolom perairan (Kadarwati, 1999).
4.2.2. Kedalaman Sumber Suara 110 m dan Kedalaman penerima 115 m