BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang"

Hadian Ivan Hadiman
6 tahun lalu
Tontonan:

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara kepulauan terbesar di dunia. Wilayah laut Indonesia mencapai 70% dari luas total wilayah Indonesia. Hal ini menjadi tugas besar bagi TNI angkatan laut dalam menjaga pertahanan dan keamanan nasional. Dibutuhkan sebuah kendaraan alutsista untuk mendukung stabilitas pertahanan dan keamanan nasional. Pada tahun 2015 kapal perang Indonesia mencapai 465 unit (id.wikipedia.org, 2015) dengan berbagai jenis. Sayangnya dari 465 unit ini belum ada alutsista pendukung penyergapan yang mampu melakukan mobilitas tinggi tanpa diketahui musuh. Oleh karena itu dukungan teknologi underwater vehicle akan sangat membantu TNI AL dalam menjaga stabilitas pertahanan dan keamanan nasional. Underwater vehicle atau disebut juga kendaraan bawah air merupakan kendaraan yang saat ini menjadi topik yang sangat menarik di Indonesia. Underwater vehicle merupakan teknologi terbaru dari pengembangan robot yang mampu berjalan di dalam air dengan atau tanpa awak. Keberadaan kendaraan ini telah banyak dikenal di dunia militer internasional dan sudah banyak digunakan sebagai alutsista pendukung militer. Di Indonesia underwater vehicle belum digunakan secara maksimal untuk keperluan militer TNI AL. Underwater vehicle dengan kemampuan penyergapan dan penyerangan yang memiliki mobilitas tinggi tanpa diketahui musuh menjadi tujuan riset selanjutnya. Pengembangan dan riset underwater vehicle untuk keperluan militer secara menyeluruh dilakukan oleh Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Selama dua tahun terakhir Program Studi Teknik Mesin UGM mengembangkan dua tipe underwater vehicle. Pertama underwater vehicle dengan awak yang mampu bergerak lurus dengan kecepatan yang sangat tinggi 1

2 2 untuk unit penyerangan militer. Kedua merupakan underwater vehicle dengan awak yang memiliki mobilitas tinggi sebagai unit pengintaian militer. Untuk mendukung kedua underwater vehicle tersebut dibutuhkan sistem penggerak yang optimal dari sisi gaya dorong (thrust) dan turbulensi. Gaya dorong merupakan parameter besar kecepatan yang bisa dimiliki underwater vehicle. Gaya dorong yang tinggi diperlukan agar kendaraan memiliki kecepatan yang tinggi dan mampu berakselerasi dalam berbagai keadaan, sedangkan turbulensi yang kecil mengakibatkan hambatan kendaraan menjadi kecil sekaligus parameter dalam menentukan polusi suara air. Menjaga polusi suara air tetap kecil sangat penting agar pergerakan militer tidak diketahui musuh. Gaya dorong dan turbulensi didapat dari gerakan rotasi propeler yaitu alat gerak mekanik yang berbentuk baling baling. Propeler merupakan profil hydrofoil dengan variasi thickness dan chord length di setiap jari jari. Propeler memindahkan tenaga dari gerak rotasi menjadi gaya dorong untuk menggerakkan badan underwater vehicle dengan perantara massa fluida dan bilah bilah propeler (Afif, 2013). Untuk mendapatkan gaya dorong digunakan rumusan dalam menentukan besar lift force (FL) hydrofoil. Lift force adalah besaran vektor searah aliran fluida yang kemudian didapat dari resultan penjumlahan tekanan dan tegangan geser terhadap luas permukaan hydrofoil (Cengel, 2014). Luas permukaan hydrofoil ditentukan oleh besarnya sudut rake dan tebal sehingga memungkinkan untuk mempengaruhi besar gaya dorong underwater vehicle, sedangkan jumlah bilah dan besarnya kecepatan putar propeler sangat mempengaruhi terhadap kondisi turbulensi fluida di sekitar propeler. Kebutuhan riset propeler untuk mendukung optimalisasi gaya dorong dan turbulensi pada underwater vehicle akan membantu TNI AL dalam menjaga stabilitas pertahanan dan keamanan nasional. Ada dua pendekatan dasar riset untuk merancang dan analisis rekayasa sistem yang melibatkan aliran eksternal fluida pada propeler, yaitu eksperimen dan komputasi. Eksperimen dimaksudkan untuk mendapatkan nilai aktual dengan cara melakukan observasi atau penelitian langsung dengan alat nyata, sedangkan komputasi memberikan kesempatan untuk melakukan simulasi dan analisis dalam bentuk perhitungan komputer pada sebuah

3 3 model tiga dimensi. Komputasi untuk menganalisis aliran fluida disebut Computational Fluid Dynamics (CFD). Computational Fluid Dynamics (CFD) propeler akan mempermudah riset dalam mencari desain propeler yang optimal dengan pengeluaran yang kecil dibandingkan eksperimen. Hasil simulasi CFD akan menampilkan profil aliran, kecepatan dan tekanan fluida serta profil tekanan dan tegangan geser pada bilah propeler. Profil profil ini yang kemudian menjadi dasar perhitungan untuk mendapatkan gaya dorong dan turbulensi. Oleh karena itu dengan penelitian yang berjudul Optimalisasi Desain Hasil Analisis Pengaruh Variasi Sudut Rake, Tebal, Jumlah Bilah dan Putaran Propeler Terhadap Thrust dan Turbulensi Menggunakan Aplikasi Computational Fluid Dynamics ini, penulis berharap dapat dihasilkan desain propeler yang paling optimal dari segi gaya dorong dan turbulensi sehingga mampu mendukung pengembangan riset underwater vehicle di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada khususnya. Dan ikut serta dalam pengembangan alutsista TNI AL dalam menjaga stabilitas pertahanan dan keamanan nasional. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh sudut rake, tebal, jumlah bilah, dan putaran propeler terhadap gaya dorong (thrust) dan turbulensi? 2. Bagaimana proporsi sudut rake, tebal, jumlah bilah dan putaran untuk mendapatkan desain propeler yang optimum? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada penelitian Optimalisasi Desain Hasil Analisis Pengaruh Variasi Sudut Rake, Tebal, Jumlah Bilah dan Putaran Propeler Terhadap

4 4 Thrust dan Turbulensi Menggunakan Aplikasi Computational Fluid Dynamics adalah sebagai berikut : 1. Referensi desain propeler standar menggunakan Wageningen B-Series pitch konstan dengan rotating hub dan rasio pitch 0,5. 2. Diameter propeler dan hub yang digunakan berturut turut adalah 200 mm dan 75 mm 3. Analisis dan simulasi mengabaikan hambatan akibat badan underwater vehicle dan motor penggerak 4. Analisis dan simulasi berada pada kondisi open water dengan kecepatan konstan underwater vehicle 4 m/s 5. Untuk keperluan desain model propeler tiga dimensi digunakan aplikasi Solidwork Untuk keperluan analisis dan simulasi aplikasi CFD yang digunakan adalah ANSYS 16 CFX 7. Analisis biaya dan kekuatan material tidak diperhitungkan 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh dari sudut rake, tebal, jumlah bilah, dan putaran propeler terhadap gaya dorong (thrust) dan turbulensi yang terjadi di sekitar propeler 2. Mendapatkan desain propeler dengan proporsi sudut rake, tebal, jumlah bilah dan putaran propeler yang menghasilkan gaya dorong dan turbulensi paling optimal. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah Memberikan referensi dan dasar pertimbangan desain propeler yang paling optimum untuk diterapkan pada sistem penggerak underwater vehicle Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik

5 5 Universitas Gadjah Mada yang kemudian menjadi dasar dalam pemilihan material propeler. 1.6 Sistematika Penulisan Tahapan tahapan penulisan yang dilakukan dalam penulisan penelitian ini dibahas dalam beberapa bab dengan sistematika sebagai berikut : BAB I Berisikan tentang pendahuluan yang mencakup latar belakang, tujuan, manfaat, rumusan masalah, batasan masalah, dan sistematika penulisan. BAB II Berisikan tinjauan pustaka berupa hasil penelitian terdahulu tentang Analisis CFD aliran fluida yang melewati propeler. BAB III Berisikan teori teori dasar tentang geometri hydrofoil propeler, aliran fluida dinamis, Gaya lift dan draf pada propeler dan persamaan persamaan yang digunakan pada CFD BAB IV Berisikan metode penelitian dalam melakukan Analisis dan simulasi CFD serta tahapan pengambilan data aliran fluida yang melewati propeler. BAB V Berisikan pembahasan hasil simulasi CFD dengan melihat perubahan nilai thrust dan turbulensi akibat variasi sudut rake, tebal hydrofoil, jumlah bilah dan putaran propeler. BAB VI Berisikan penutup yang terdiri dari kesimpulan dan saran.

dokumen-dokumen yang mirip

SIMULASI AERODINAMIS DAN TEGANGAN PROPELER PESAWAT TIPE AIRFOIL NACA M6 MELALUI ANALISA KOMPUTASI DINAMIKA MENGGUNAKAN MATERIAL PADUAN (94% Al-6% Mg)

SIMULASI AERODINAMIS DAN TEGANGAN PROPELER PESAWAT TIPE AIRFOIL NACA M6 MELALUI ANALISA KOMPUTASI DINAMIKA MENGGUNAKAN MATERIAL PADUAN (94% Al-6% Mg) SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat