3. EXTERNAL FORCE ACTING ON FISHING GEAR HYDROSTATIC LIFT (B) HYDRODYNAMIC FORCES FROCE OF GRAVITY (W) Gambar 1. Gaya luar yang bekerja pada jaring.

Transkripsi

1 3. EXTERNAL FORCE ACTING ON FISHING GEAR 3.1 The naure of forces acing on fishing gear: Line ension HYDROSTATIC LIFT (B) HYDRODYNAMIC FORCES FROCE OF GRAVITY (W) Ground reacion Gaya Graviasi dan Hidrosaik Gambar 1. Gaya luar yang bekerja pada jaring. W = gaya graviasi mengarah verikal ke bawah (kgf). B = gaya apung mengarah verikal ke aas. Q=W - B Q = bera benda yang erbenam dalam air W = γ. v B = γ w. v v = volume benda(m 3 ) γ = specific weigh = bera jenis (kgf/ m 3 ) γ w = bera jenis air = 1000 kgf/ m 3 ; (unuk air lau = 1025 kgf/ m 3 ) Bila bera benda di udara ( = W ) dikeahui maka Q dapa dihiung dengan rumus: 1

2 Q = E γ. W Di mana W adalah bera benda di udara dan E γ = koefisien buoyancy (gaya apung) aau sinking force (gaya enggelam) = E ( ) W = W 1. F F Q f Q f Q Q Q a) Q = Q f b) Q = F c) Q f < Q Q = Q f + F Gambar 2. Menenukan gaya apung (Q f ) dari benda apung (pelampung). 2

3 F Q Q b) Q s > Q Q = F - Q s Q s a) Q = Q s Q s Gambar 3. Menukan gaya apung (Q) dari benda yang enggelam (pembera): Gaya hidrodinamika yang bekerja pada jaring (ala angkap) : Gaya hidrodinamika: Timbul akiba pergerakan air erhadap ala angkap dan aau sebaliknya. Berasal dari ekanan yang diperlukan unuk mengalihkan air disekeliling komponen pada dari ala angkap ersebu. Besar ekanan dan arah gaya berganung banyak fakor (a.l. beban komponen pada ala angkap, benuk dan posisi ala angkap dalam air). Perlu dipahami baik secara kuaniaif maupiun kualiaif. Unuk memperoleh nilai numerik aau gaya hidrodinamika umumnya, gaya ekan air yang bekerja pada ala angkap maka unuk memecahkan besar gaya ini menjadi gaya dan arah komponen vekornya, perlu membagi ala angkap menjadi bagian-bagian berupa benuk badan jaring, maerial, maajaring, hangingraio, ukuran benang dan lain-lain erhadap gerak aliran air dengan berbagai kecepaan arus dalam suau anki percobaan. Dengan meneapkan besar ahanan air R unuk seiap kasus pada seiap bagian ala angkap,koefisien gaya hidrodinamika dapa dihiung. 3

4 Koefisien hidrodinamika (C): Koefisien non dimensi ini memberikan informasi kuaniaif yang diperlukan erhadap pengaruh sifa-sifa fisik (benang, bahan, maajaring, hangingraio dll) dari jaring yang diuji besar gaya hidrodinamikanya (yang mengenai jaring ersebu sebagai ala angkap). C = R / (q. A ) aau R = C. q. A R = gaya eka air yang diukur aau ahanan air (kgf) q = ρ V 2 / 2 = ekanan sagnan hidrodinamika (kgf/m 2 ) ρ = densias massa air = 100 kgf-sec 2 /m 2 (= 105 unuk air lau). V = kecepaan relaif anara benda dan gerakan air (m/sec). A = profil, keliling aau luas fronal neing yarn = panjangbenang x diameer (dalam m 2 ). Neing porjeced area A = 2 E k. (D / m l ). A f = K n. A f R y R V V V R x (a) Tekanan Inneria (b) Gesekan permukaan α (c) Kedua ipe Gambar 4. Gaya hydrodinamika erhadap iga cara orienasi badan jaring. 4

5 Koefisien hidrodinamika drag force(c x ) dan sheer force (C y ) R x = drag force (parallel o he flow) R y = sheering force (perpendicular o he flow) Nilai koefisien hidrodinamika dienukan secara empiris dengan uji dalam flume ank aau dengan perhiungan lain: C x = R x / q. A dan C y = R y / q. A Koefisien C x dan C y berganung pula pada rasio solidias badan jaring E s, dan pada kondisi jaring erhadap arah arus (angle of incsidence) seperi yang didefinisikan oleh Reynolds number (R e ). Liha conoh pada Gambar 5. unuk jaring dengan spesifikasi : D /m s = 0,022 dan hanging raio E 1 = 0,6 dan E 2 = 0, D /m s = 0,022 dan hanging raio E 1 = 0,6 dan E 2 = 0,8. neing C x hydr odyn amic force coeff icien C y o 10 o 20 o 30 o 40 o 50 o 60 o 70 o 80 o α o Angle of incidence Gambar 5. Cx dan Cy berbagai posisi panel jaring erhadap arah arus air unuk jaring dengan spesifikasi : D /m = 0,022 dan hanging raio E = 0,6 dan E = 0,8. 5

6 Solidiy raio dan filraioncoefficien unuk panel jaring: Rasio solidias dan koefisien filrasi unuk jaring. Rasio solidias aau E s adalah perbandingan luas proyeksi panel jaring (A ) erhadap luas panel jaring (A n ). E s = (A ) / (A n ) = (A ) / ( E 1. E 2. A f ) = (A ) / (E u. A f ) Esimaion of Projeced ( blocked or solid ) neing area ( A ): A 2.E k. D m l.a f K n. A f. E k Solid Solid area of knoed neing area of corresponding knoless neing A 2.A f. D m l 1 K k D. m l K n. A f. K k Solid area of knoed neing 2 ( wine hickness ) M M.N D. m K.D. M M. N D.m l. 1 2 l k Reynolds number Reynols number (Re) adalah nilai non dimensi yang secara sederhana mengidenifikasi gerak benda dalam air. Re didefinisikan sebagai rasio gaya ineria cairan (fluid ineria force) erhadap gaya kekenalan cairan (viscous force); Re = L. V / ν L = dimensi linear karakerisik (m) dari benda yang disepakai dalam percobaan (unuk benuk bola dan silinder adalah diameernya ). V = kecepaan relaif anara kecepaan air erhadap benda (m/sec 2 ) ν = viskosias kineik medium cairan dalam m 2 / sec. Berdasarkan keebalan benang (diameer), maka Re D = D.V / ν 6

7 D adalah keebelan aau diamer penampang benang Meode pendekaan sederhana unuk mengesimasi ahanan gaya (drag) hidrodinamika: R = K h. A n. V 2 Di mana: A n = luas kerja panel jaring dalam air (m 2 ), V = kecepaan arus air (m/sec), K h adalah koefisien dimensi empiris (kgf-sec 2 / m 4 ). Dalam hal ini pengaruh belangan Reynolds dan hanging raio diabaikan. Unuk panel jaring yang egak lurus arus air (α = 90 o ) dengan hanging raio sedang (E 1 = 0,7) secara empiris Kh = 360.D / m l dan oleh karenanya, R 90 = 360. ( D / m l ). An. V 2 Unuk panel jaring sejajar arus air (α = 0 o ), secara empiris Kh = 1,8 sehingga: R 0 = 1,8. An. V 2 Unuk panel jaring dengan sudu α o erhadap arus air, perama-ama enukan dahulu (esimasi) R90 dan R0, kemudian dilakukan perhiungan inerpolasi di anara keduanya dengan memakai rumus sebagai beriku: Rα = R 0 + ( R 90 R 0 ) α / 90 Ini adalah esimasi yang sanga mendekai gaya drag, misalnya bila dikaakan bahwa kurva unuk koefisien C x (pada Gambar 5) adalah linear anpa ada penjelasan lain enang gaya normal aau sheering yang sanga pening sebagai komponen gaya hidrodinamika panel jaring. Tahanan jaring yang kompleks Benuk jaring yang kompleks misalnya jaring rawl, puka panai dan sebagainya, yang umumnya erdiri aas beberapa bagian yang lebih sederhana yang dihubungkan sau sama lain. Conoh adalah jaring berbenuk kerucu dan abung yang dihubungkan. Unuk benuk demikian ahanan jaring diaksir dengan menjumlahkan gaya-gaya ahanan bagian bagian jaring yang benuknya lebih sederhana unuk keperluan perhiungannya. Jika ala penangkapan ikan erdiri aas n bagian maka gaya ahanan R dihiung sbb: R n R i i1 7

8 α flow α Gaya Tahanan hidrodinamika pada benang dan ali Gaya ahanan pada benang aau ali dapa diesimasi sbb: Rx = Cx. L. D. q. di mana : Cx = koefisien ahanan; L = panjang; D = keebalan (diameer) dan q = ρ. V 2 / 2 aau disebu ekanan hidrodinamika eap. Cx berganung pada benuk ali (lurus aau lengkung), bahan ali, sudu anara arah arus dan ali ersebu dan bilangan Reynolds. Dalam keadaan ali melengkung dapa digunakan abel koefisien ahanan ali berdasarkan rasio panjang dan ingka kelenurannya). A Lc B b Tali lurus Tali lengkung α o Cx α o Cx b/l Cx b/l Cx 8

9 ,12 0,20 0,32 0,41 0, ,70 0,90 1,12 1,25 1,30 0,0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 1,30 1,10 0,80 0,70 0,71 0,73 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,77 0,80 0,83 0,86 0,90 Gaya hidrodinamika pada perlengkapan a.p.i. Ala penangkapan ikan selalu dilengkapi dengan macam macam perlengkapan seperi pelampung, pembera, ali ris, ickler chain bobbin dan lain sebagainya. Perlengkapan ersebu enunya akan menerima gaya hidrodinamika akiba pergerakannya erhadap massa air. Gaya ahanan yang diberikan oleh perlengkapan a.p.i. ersebu perlu dihiung (diesimasi). Rumus dasar yang dipakai menghiung gaya ahanan erhadap perlengkapan eap = R = C. q. A A = luas daerah bagian perlengkapan ala yang dikenai gaya arus dan mengakibakan ahanan erhadap gaya ersebu. Koefisien ahanan (Cx) unuk menghiung R berganing pada benuk dan bahan pembua perlengkapan yang bersangkuan. Tabel koefisien ahanan berbagai benuk perlengkapan a.p.i. Benuk benda Cx Arah arus (V) A (luas permukaan) Piringan bula / persegi 1,1 Tegak lurus ke permukaan Sau permukaan Bulaan (bola) 0,5 - Bidang lingkaran Bula elur (lonjong) 0,06 Sejajar sumbu uama Lingkaran maksimal Bula elur (lonjong) 0,6 Tegak lurus sumbu uama Lingkaran lonjong maksimal Tabung bula 1,2 Tegak lurus pada sumbu Panjang x diameer Tabung bersudu (prisma) 2,0 Tegak lurus pada sumbu Bagian muka (LxB) Seengah bulaan 0,38 Axial keluar Bagian muka (π.r 2 ) Seengah bulaan 1,35 Axial kedalam Bagian muka (π.r 2 ) Kerucu 60 o 0,52 Axial kepuncak Dasarnya Kerucu 30 o 0,34 Axial kepuncak Dasarnya Gaya gesekan dan gaya ke aas (drag dan lif forces) erhada bagian a.p.i. dihiung berdasarkan rumus hidrodinamika seperi pada 9

10 R x = C x. q. Adan R y = Cy. q. A Pengaruh bilangan Reynolds sanga berkurang unuk kebanyakan a.p.i. karena berada anara 10 2 ~ Liha grafik pada gambar 3.16 (Fridman, 1986) PENGARUH DASAR: 10