Memahami Cara Kerja Mesin Kapal Uap atau Steam Ship

Kapal barah alias kapal uap dikenal dengan istilah steam ship dalam bahasa Inggris. Kapal ini merupakan jenis kapal nan memanfaatkan tenaga uap sebagai penggerak primer baling-baling atau roda siduknya. Kapal-kapal uap biasanya dapat dikenali dari namanya, nan menggunakan singkatan SS, S.S, atau S/S.

Istilah 'kapal uap' sendiri dalam bahasa Inggris ada 2 jenis, yakni steam boat nan digunakan buat merujuk kepada kapal kecil bertenaga uap nan biasa digunakan di danau atau sungai, serta steam ship buat merujuk kapal nan lebih besar dan digunakan di perairan luas seperti samudra.

Kapal uap ialah jenis kendaraan air nan dianggap modern di masa lalu, tepatnya sebelum pertengahan abad ke-20. Bahkan kapal-kapal perang menggunakan tenaga uap, hingga tahun 1860-an. Popularitas kapal ini mulai tenggelam saat para insinyur menciptakan kapal-kapal dengan turbin gas dan kapal bertenaga diesel.

Dahulu, para sejarawan meyakini bahwa kapal bertenaga uap ditemukan pada tahun 1543 di Spanyol. Namun rupanya teori sejarah tersebut terbantahkan seiring dengan semakin terbukanya arsip-arsip bersejarah terkait kapal uap. Rupanya ide penciptaan kapal uap mulai ditemukan pada tahun 1652 oleh seorang berkebangsaan Prancis.

Saat itu sang penemu tengah membuat desain kapal nan dapat bergerak tanpa layar tetapi kuat dan cepat. Intinya, ia mencoba membuat kapal bahari nan gerakannya tak bergantung pada arah angin. Sayangnya, orang Prancis ini meninggal sebelum desain briliannya selesai.

Bertahun-tahun setelahnya, penemu asal Prancis Denis Papin melakukan eksperimen-eksperimen terkait tenaga uap menggunakan piston dan tabung-tabung percobaan buat membuat pompa uap. Sebelumnya ia telah menciptakan alat memasak nan memanfaatkan tenaga uap, yaitu steam digester. Pompa uap temuannya inilah nan menjadi cikal bakal penggerak mesin kapal uap.

Pada tahun 1736 pompa uap semakin dikembangkan oleh Jonathan Hulls, seorang penemu Inggris. Ia mendapatkan hak paten atas kapal uap ciptaannya. Saat itu, rancangan kapal uap masih sangat sederhana. James Watt ialah orang nan paling berjasa memperbaiki desain rancangan kapal uap agar kapal tersebut mudah dan kondusif digunakan. Banyak penemu Eropa nan mencoba membuat kapal uap rancangan James Watt, tetapi tak semuanya berhasil. Sebagian besar dari kapal tersebut berakhir tenggelam.

Percobaan demi percobaan banyak dilakukan sampai akhirnya di tahun 1774 tercipta kapal uap nan mampu melaju dengan baik. Kapal uap pertama bergerak dengan memanfaatkan tenaga uap buat menggerakkan dayung-dayung kapal. Seiring berjalannya waktu, dayung mulai ditinggalkan dan water jet bertenaga uap mulai diaplikasikan dalam mesin kapal. Kapal uap semakin lama menjadi semakin canggih, hingga dapat digunakan buat berlayar di samudra luas tanpa harus menghiraukan arah angin.

Kapal uap pertama nan berhasil melintasi samudra Atlantik dari Eropa ke Amerika ialah SS Savannah. Sebenarnya kapal tersebut tak murni kapal uap, melainkan merupakan 'persilangan' antara kapal uap dan kapal layar.

SS Savannah berlayar pada 22 Mei 1819 dari Pelabuhan Savannah di Georgia Amerika Perkumpulan dan tiba di Liverpool Inggris satu bulan kemudian. Selama satu bulan perjalanan, mesin uap digunakan selama 18 hari. Sementara itu residu perjalanan dilalui menggunakan layar konvensional.

Setelah SS Savannah berhasil melintasi samudra Atlantik dengan selamat, kapal-kapal uap lainnya mulai bermunculan. Hingga akhirnya di tahun 1838, bepergian melintasi samudra Atlantik menggunakan kapal uap menjadi hal nan lumrah. Adalah SS Great Western, kapal uap murni pertama nan digunakan sebagai wahana transportasi lintas samudra Atlantik.

Sementara itu, kapal uap pertama nan sukses melintasi samudra Pasifik ialah Beaver. Kapal ini mulai digunakan pada tahun 1836 sebagai kapal perdagangan perusahaan Hudson's Bay. Kapal tersebut berfungsi mengantarkan barang-barang antara Alaska dan Washington di masa itu. Kapal-kapal uap nan mampu melintasi samudra merupakan inovasi besar di masa itu. Kapal uap membuat transportasi lintasi samudra menjadi jauh lebih mudah dan cepat.

Penemuan kapal uap menandai fase krusial dalam perkembangan transportasi air; khususnya laut. Sebelum teknologi kapal uap ditemukan, manusia melintasi perairan dengan menggunakan kapal layar. Sejak pertengahan abad ke-19 hingga pertengahan abad ke-20, kapal uap memegang peranan krusial dalam transportasi laut, mulai dari pengangkutan barang dan manusia, perdagangan, hingga peperangan. Kini, kapal uap hanya dioperasikan di sungai-sungai dan berperan sebagai wahana pariwisata menjelajahi sungai.

Jantung dari kapal uap alias steam ship ialah mesin bertenaga uap. Ada banyak desain dan variasi mesin uap nan telah dikembangkan dan diujicoba selama masa kejayaan kapal uap. Namun semua desain dan variasi tersebut berkiblat pada prinsip nan sama, yakni prinsip mesin uap nan diciptakan James Watt.

Prinsip tersebut pada intinya menciptakan tenaga uap dengan menggunakan air. Air dimasukkan ke dalam wadah, lantas dididihkan hingga menghasilkan uap. Uap tersebut disalurkan ke dalam tabung-tabung piston sehingga piston tertekan hingga ke atas.

Ketika mencapai atas, sebuah katup di sisi tabung otomatis terbuka buat melepaskan uap dari dalam tabung itu. Langkah-langkah tersebut dilakukan terus menerus hingga tenaga uap nan dihasilkan cukup besar buat menggerakkan sebuah kapal.

Kapal uap dapat menggunakan baling-baling sebagai alat penggeraknya, sebagaimana kapal modern di masa kini. Namun konsep kapal uap nan paling klasik menggunakan sistem roda siduk. Kapal uap dengan roda siduk ini ada dua jenis, yakni sternwheeler nan memiliki roda tunggal di buritan dan sidewheeler nan memiliki roda-roda di setiap sisi. Roda nan digunakan berukuran besar. Tenaga buat menggerakkan kapal dihasilkan dengan mendorong bilah-bilah melawan air.

Untuk memahami cara kerja sebuah kapal uap, Anda dapat mencoba membuat mainannya. Selain menyenangkan, mainan kapal uap juga bermanfaat buat mengenalkan hukum-hukum fisika kepada anak-anak Anda. Cara membuat mainan kapal uap tidak rumit ataupun sulit. Bahan-bahannya pun nisbi mudah didapatkan. Agar lebih menarik, hiasan-hiasan dekoratif bisa ditambahkan pada mainan kapal uap protesis Anda.

Inilah bahan dan alat nan dibutuhkan buat membuat kapal uap:

1. Tabung tembaga atau kuningan sepanjang 50 cm (dengan diameter luar 3 mm dan diameter dalam 2 mm)
2. Loyang kue berbahan alumunium, berukuran 19 x 6 x 5 cm
3. Klip penjilid (binder clip) ukuran 2 cm
4. Bahan bakar berbentuk tablet
5. Cangkir alumunium kecil
6. Selotip dua arah (double tape)
7. Tabung sepanjang 3 cm dengan diameter 2 cm
8. Balok kayu dengan ukuran minimal 4 x 15 x 1 cm
9. 1 buah skrup nan panjangnya sama dengan ketebalan balok kayu
10. 1 buah skrup nan panjangnya 2 - 3 cm lebih dari ketebalan balok kayu
11. Obeng
12. Pipa kokoh sepanjang 20 cm
13. Korek barah panjang
14. Pensil

Setelah semua alat dan bahan siap, Anda dapat mulai mengikuti langkah-langkah berikut ini buat membuat mainan kapal uap:

1. Buatlah pipa pelingkar logam. Caranya, ambil sepotong kayu lalu tempelkan tabung kayu di salah satu ujungnya menggunakan skrup dan obeng. Di sebelah tabung, masukkan skrup pendek (hingga masuk setengahnya) ke dalam kayu. Gunakan pensil buat menandai garis lebar kayu selebar 9,5 cm (untuk tabung berukurang 50 cm) dari tabung.

1. Letakkan pipa pelingkar logam tersebut di atas meja. Gulung tabung tembaga dengan memasukkannya di antara tabung kayu dan skrup, dengan salah satu ujungnya menyentuh garis nan Anda tandai di langkah pertama. Geser pipa melewati ujung pipa kuningan kurang lebih 2 cm jauhnya dari tabung. Gulung kuningan di sekeliling tabung menggunakan pipa pelingkar dan pipa kayu sebagai pengangkatnya. Pastikan gulungan terletak berdekatan, dan membentuk 4 buah lingkaran.

1. Singkirkan pipa pelingkar logam dan letakkan di ujung berlainan pipa kuningan (sekitar 1 cm dari skrup). Bengkokkan pipa hingga 4 derajat menghadap tabung. Singkirkan pipa pelingkar logam lalu selesaikan gulungan. Putar gulungan sehingga pipa dari 4 gulungan tersebut terselip di antara tabung dan skrup, geser pipanya. Lakukan langkah tersebut sekali lagi.

1. Pasang kapal uap Anda dengan merentangkan kedua ujung loyang aluminium, sehingga terbentuk busur di salah satu sisinya. Lipat ujung lainnya ke dalam sekitar 45 derajat. Tempatkan gulungan kuningan di lipatan tersebut, dengan pipa kuningan menyentuh sisi luar. Pasang mesin dengan klip penjilid, mencakup kedua sisi aluminium nan terlipat dengan pipa-pipa di dalamnya.

1. Rekatkan selotip dua arah di bagian bawah aluminium dan geser ke bagian dalam gulungan.

1. Masukkan air ke ujung mesin gulungan sampai muncul ke sisi satunya. Tempatnya kapal uap di atas air lalu masukkan bahan bakar berbentuk tablet ke dalam cangkir aluminium. Nyalakan dengan korek api, lalu tunggu mesinnya hingga bekerja. Kapal uap pun akan melaju.

Demikianlah informasi sejarah, perkembangan, cara kerja, dan langkah-langkah pembuatan mainan kapal uap atau steam ship. Semoga bermanfaat!