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
4.2.3. Kedalaman Sumber Suara 250 m dan Kedalaman penerima 260 m Sumber suara diletakan pada kedalaman 300 m dari permukaan laut dan
satu grafik akan terlihat dengan cukup jelas perbedaanya. Pada kedalaman
sumber suara 110 m, frekuensi 100 Hz mempunyai nilai TL yang mengalami
kenaikan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan tiga frekuensi lainnya. Hal
ini dikarenakan karena berbagai faktor seperti terserapnya gelombang suara oleh
sedimen di dasar laut dan gelombang suara dapat berpenetrasi ke dalam sedimen.
Secara umum, keempat frekuensi mempunyai nilai TL yang hampir sama yakni
sebesar 60 dB hingga jarak sekitar 3.000 m, lalu setelah jarak 3.000 m, nilai TL
pada frekuensi 100 Hz mengalami peningkatan jika dibandingkan nilai TL dari
ketiga frekuensi lainnya. Nilai TL tertinggi terdapat di frekuensi 100 Hz dengan
nilai TL hampir mencapai 80 dB pada jarak mendekati 20.000 m.
Ketiga frekuensi lain secara umum berdasarkan Gambar 12 memiliki
nilai TL yang hampir sama dan tidak berbeda jauh ketiganya yakni berkisar antara
60 dB sampai 70 dB. Pada 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). Pada kedalaman ini merupakan
kedalaman termoklin yang dimana gelombang suara mengalami pembelokan
akibat perbedaan suhu yang menurun dengan cukup drastis pada kedalaman yang
relatif tidak terlalu dalam.
4.2.3. Kedalaman Sumber Suara 250 m dan Kedalaman penerima 260 m Sumber suara diletakan pada kedalaman 300 m dari permukaan laut dan
penerima diletakan pada kedalaman 310 m dari permukaan laut. Hal ini agar
dapat diketahui pola perambatan gelombang suara saat posisi sumber dan
kedalaman yang biasanya digunakan oleh kapal selam saat melakukan
penyelaman mendekati kedalaman maksimum ( maximum depth). Pada
kedalaman ini kapal selam militer rata-rata melakukan penyelaman secara
maksimum agar tidak dapat terdeteksi oleh musuh yang menyebar alat deteksi di
permukaan laut atau untuk menghindari bom laut dalam ( deep bomb ) yang di
lepas oleh kapal perusak musuh ( destroyer) terutama kapal selam militer
berpenggerak diesel-elektrik meskipun beberapa kapal selam berpenggerak energi
nuklir mampu menyelam hingga kedalaman 400 m.
Gambar 14 merupakan hasil simulasi komputer dengan kedalaman sumber
300 m, kedalaman penerima 310 m, jarak 20.000 m, kedalaman 650 m dan frekuensi 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz. 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.
Pada jarak 8.000 m, perambatan gelombang suara sudah mulai melemah, hal ini
terlihat dari nilai Transmission Loss ( TL) yang semakin besar mendekati 80 dB.
Shadow Zone (lingkaran kuning) terbentuk jarak sekitar 2.000 m dari sumber di
kedalaman dekat dengan permukaan air laut dimana nilai TL sekitar 80 dB dan
pada jarak 12.000 m-16.000 m di kedalaman 250 m dengan nilai TL mendekati 80
dB. Pada frekuensi ini gelombang suara yang dipantulkan kembali seolah
laut kembali. Hal ini terlihat dari banyak shadow zone yang berada pada
permukaan air laut.
Frekuensi 1.000 Hz pola perambatan gelombang suara mampu merambat
sampai jarak 20.000 m dengan cukup jelas meskipun pada kedalaman dekat
dengan sumber suara di jarak 8.000 m, gelombang suara sudah mulai hilang,
meskipun ada beberapa gelombang suara yang masih dapat sampai ke permukaan
air. Shadow zone pada frekuensi ini pada umumnya terbentuk pada jarak 10.000
m- 20.000 m dengan kedalaman antara 0 m dan 300 m dan berada pada jarak
12.000 m sampai 20.000 m di kedalaman sekitar 600 m.
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 sehingga pada jarak 10.000 m nilai TL mendekati 70 dB
terutama pada kedalaman 0-300 m. Shadow zone pada frekuensi 10.000 Hz
terbentuk pada jarak sekitar 8.000 m dari gelombang suara pada kedalaman antara
0 m-300 m yang berada di permukaan sampai kedalaman lapisan termoklin.
Frekuensi 50.000 Hz tidak jauh beda dengan pola perambatan pada
frekuensi 10.000 Hz. Shadow zone terletak pada jarak 8.000 m-20.000 dari
sumber suara dengan kedalaman berkisar 0-200 m dari permukaan air dimana TL
mendekati 80 dB. Shadow zone juga ditemukan pada jarak 14.000 m sampai
20.000 m pada kedalaman sekitar 600 m. Di bawah kedalaman 300 m,
gelombang suara dihamburkan oleh kolom perairan hingga jarak 8.000 m, setelah
dalam posisi sumber suara, semakin tinggi penghamburan dan reverberasi
terutama pada frekuensi tinggi. Dengan bertambahnya jarak, maka efek
penghamburan dan reverberasi di kolom air akan semakin jelas.
Gambar 15 merupakan hasil simulasi komputer dengan kedalaman
sumber 300 m, kedalaman penerima 310 m. Jarak 20.000 m, kedalaman 650 m
dan frekuensi 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz. Pada frekuensi 100 Hz, nilai
TL yang di dapat cenderung fluktuatif sepanjang jarak 20.000 m. Pada jarak
kurang dari 1.000 m, nilai TL mengalami kenaikan yang cukup besar hingga
mendekati 80 dB. Nilai TL terbesar di dapat pada jarak sekitar 18.000-an m dari
sumber suara dimana nilai TL melewati 90 dB.
Frekuensi 1.000 Hz, nilai TL yang di dapat fluktuatif dengan
kecenderungan semakin meningkat jika menjauhi sumber suara. Nilai TL terbesar
terlatak pada jarak 16.000 m dimana nilai TL melewati 100 dB. Selain itu banyak
terdapat nilai TL yang mendekati 80-90 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. Pada frekuensi
10.000 Hz, nilai TL terbesar terdapat pada jarak 5.000-an m dimana nilai TL
melewati 100 dB. Sedangkan pada frekuensi 50.000 Hz, nilai TL terbesar
terdapat pada jarak 8.000 m dan 16.000 m dimana nilai TL mencapai lebih dari
100 dB. Pada kedua frekuensi ini terdapat banyak wilayah yang mengalami
jarak tersbut merupakan wilayah shadow zone jika berdasarkan nilai TL yang
meningkat.
Gambar 16 merupakan gambar yang menampilkan grafik Transmission
Loss dengan jarak pada keempat frekuensi yang di gunakan setelah di lakukan
running average. Running average ini digunakan 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 300 m secara umum, nilai TL keempat frekuensi mengalami
peningkatan yang tajam dalam jarak kurang dari 2.000 m yakni sebesar 60 dB.
Lalu dari jarak 2.000 m hingga 8.000 m, nilai TL mulai mengalami peningkatan secara perlahan hingga berada pada kisaran 70 dB sebelum mengalami
peningkatan hingga mencapai 80 dB mulai dari jarak 8.000 m sampai 20.000 m.
Nilai TL tertinggi berada pada frekuensi 100 Hz dimana hampir mencapai 80 dB
pada jarak sekitar 8.000 m.
Gambar 16, nilai TL keempat frekuensi hampir sama tidak seperti pada
Gambar 10 dan 13 dimana frekuensi 100 Hz mengalami peningkatan nilai TL
yang cukup besar jika dibandingkan dengan tiga frekuensi lainnya. Hal ini
disebabkan oleh adanya penetrasi suara kedalam sedimen oleh keempat frekuensi
tersebut secara merata, sehingga nilai TL relatif seragam meskipun terjadi
fluktuasi nilai TL. Kedalaman 300 m ini menurut Gambar 16 merupakan
kedalaman dibawah lapisan termoklin (deep layer) yang dimana pada kedalaman
ini terdapat beberapa stratifikasi lapisan air yang berbeda yang mempengaruhi
35
Gambar 8. Hasil Simulasi Perambatan Gelombang Suara dengan Kedalaman Sumber Suara 25 m, Kedalaman Penerima 30 m, dan Frekuensi yang
Digunakan 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz ( Shadow Zone ditandai dengan lingkaran kuning)
36
37
Gambar 10. Grafik Hubungan Transmission Loss dengan Jarak Pada Frekuensi 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz Setelah
Running Average
43
Gambar 11. Hasil Simulasi Perambatan Gelombang Suara dengan Kedalaman Sumber Suara 110 m, Kedalaman Penerima 115
m, dan Frekuensi yang Digunakan 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz ( Shadow Zone ditandai dengan lingkaran kuning)
44
45
Gambar 13. Grafik Hubungan Transmission Loss dengan Jarak Pada Frekuensi 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz Setelah
Running Average
50
Gambar 14. Hasil Simulasi Perambatan Gelombang Suara dengan Kedalaman Sumber Suara 300 m, Kedalaman Penerima 310
m, dan Frekuensi yang Digunakan 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz ( Shadow Zone ditandai dengan lingkaran kuning)
51
52
Gambar 16. Grafik Hubungan Transmission Loss dengan Jarak Pada Frekuensi 100, 1.000, 10.000, dan 50.000 Hz Setelah
Running Average
53 5.1. Kesimpulan
Shadow zone akustik merupakan suatu zona yang dimana gelombang suara
tidak dapat merambat karena berbagai faktor, seperti adanya refleksi, refraksi, dan
penyerapan gelombang suara oleh kolom perairan, sehingga dapat digunakan oleh
kapal selam militer untuk menghindar dari musuh. Salah satu cara untuk
memetakan shadow zone akustik adalah dengan menggunakan simulasi komputer
dengan mengetahui terlebih dahulu parameter oseanografi yang ada, seperti suhu,
salinitas, dan kedalaman. Data oseanografi tersebut selanjutnya diolah menjadi kecepatan suara dengan menggunakan persamaan 1. Selanjutnya nilai kecepatan
suara yang telah di dapat disimulasikan sehingga mendapatkan hasil simulasi
perambatan gelombang suara. Dalam melakukan perambatan di dalam kolom
perairan, gelombang suara mengalami kehilangan transimisi yang diakibatkan
oleh menjauhnya gelombang suara dari sumber bunyi, penyerapan gelombang
suara oleh kolom perairan, dan dasar perairan. Akibatnya terjadi zona yang tidak
mengalami perambatan gelombang suara yang disebut dengan shadow zone.
Pola perambatan gelombang suara di pengaruhi oleh berbagai faktor
seperti frekuensi, jarak, kedalaman sumber suara dan penerima. Secara umum
pada kedalaman sumber suara 30 m, 110 m, dan 300 m frekuensi 100 Hz
mengalami kehilangan suara yang paling besar sehingga banyak terbentuk shadow
zone di kolom perairan karena pada frekuensi 100 Hz, gelombang suara memiliki
panjang gelombang yang paling panjang sehingga mampu melakukan penetrasi
banyak shadow zone. Pada frekuensi 1.000 Hz dan 10.000 Hz wilayah shadow
zone bertambah meskipun lebih sedikit jika dibandingkan dengan frekuensi 100
Hz. Frekuensi 50.000 Hz shadow zone lebih sedikit jika dibandingkan dengan
frekuensi 1.000 Hz dan 10.000 Hz, nilai Transmission Loss dipengaruhi oleh
kedalaman sumber suara.
5.2. Saran
Perlu dilakukan simulasi dengan menggunakan parameter yang lebih
lengkap, seperti penambahan data batimetri dan angin sehingga hasil simulasi
yang di dapat mendekati dengan keadaan yang sebenarnya di alam. Fenomena
oseanografi seperti internal wave perlu untuk diperhitungkan. Selain itu perlu
dilakukan simulasi pada waktu / musim yang berbeda sehingga dapat