ABSTRAK RANCANG BANGUN AIRBOAT SEBAGAI ALAT ANGKUT PENANGGULANGAN BENCANA TAHAP II Arif Fadillah * ) dan Hadi Kiswanto*) *) Jurusan Teknik Perkapalan, Fak. Teknologi Kelautan, Universitas Darma Persada arif_fadillah@yahoo.com Airboat sebagai salah satu alat transportasi air yang menggunakan mesin penggerak udara ini mempunyai kemampuan yang sangat baik untuk dapat dioperasikan di wilayah perairan yang dangkal, seperti rawa, sungai, danau dan lain sebagainya. Penelitian tahap pertama adalah rancang bangun lambung airboat dengan menggunakan material fiberglass, pada tahap selanjutnya dilakukan analisis mengenai hambatan yang terjadi pada airboat dengan menggunakan metode ITTC 1957 (International Towink Tank Conference) dan Taylor Standards Series untuk selanjutnya dilakukan perhitungan dan pemilihan yang mesin yang terbaik untuk digunakan pada airboat, dari hasil perhitungan yang dilakukan untuk kecepatan 30 Knots memerlukan daya mesin sebesar 43 HP. Dalam perhitungan dan pemilihan dari baling-baling untuk airboat menggunakan metode blade element theory, digunakan baling-baling dengan jumlah daun sebanyak 2 (dua) buah dan dengan diameter baling-baling sebesar 1.50 meter. Penelitian lanjutan diperlukan untuk memadukan sistem penggerak dan lambung airboat serta sistem keselamatan pada airboat sehingga airboat tersebut dapat digunakan secara optimal sebagai alat angkut penanggulangan bencana. PENDAHULUAN Perkembangan dan penggunaan airboat saat ini sudah banyak dilakukan dalam berbagai bidang terutama di luar wilayah Indonesia. Penggunaan airboat saat ini digunakan untuk keperluan pariwisata, pertahanan keamanan, transportasi dan penanggulangan bencana. Airboat atau yang sering disebut dengan fanboat menggunakan sistem dorongan udara seperti kipas sehingga dalam pergerakannya tidak dibatasi oleh tempat dan kedalaman air seperti kapal laut pada umumnya. Melihat perkembangan tersebut maka pengembangan airboat merupakan suatu hal yang menarik untuk dikaji terutama bagi wilayah Indonesia. Seperti contoh pada wilayah Jakarta banyak terdapat daerah rawan bencana seperti banjir dan daerah padat penduduk, bila musim hujan kondisi daerah sering tergenang hingga beberapa waktu sehingga diperlukan upaya dalam evakuasi dan penanganan bantuan. Ditambah lagi dengan kondisi geografis di Indonesia yang sangat beragam di setiap tempat sehingga diperlukan suatu moda transpostasi yang dapat
digunakan pada segala kondisi permukaan, area yang terbatas dan daerah yang sulit dijangkau. Sementara ini upaya-upaya tersebut telah ada dan baik dilakukan namun dirasakan kurang efektif dan efisien. PERUMUSAN MASALAH Dalam penelitian ini memandang adanya permasalahan dalam menanggulangi bencana secara cepat, tepat dan efisien khususnya pada wilayah padat penduduk, wilayah yang memiliki ruang area terbatas dan wilayah yang memiliki keanekaragaman geografis seperti di Indonesia, maka permasalahan dapat dirumuskan sebagai berikut: a. Bagaimana caranya memperbaiki sistem penanggulangan bencana secara efisien dan efektif yang ditinjau dari perbaikan sistem transportasinya. b. Bagaimana merencanakan dan merancang airboat sebagai alat angkut dalam penanggulangan bencana. c. Bagaimana memaksimalkan penggunaan moda transportasi airboat sebagai kendaraan untuk segala medan yang ramah lingkungan khususnya di Indonesia. TUJUAN PENELITIAN Secara umum tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Mendapatkan gambaran kebijakan bagi alat angkut penanggulangan bencana di berbagai kondisi wilayah. b. Mengembangkan gambaran desain model airboat sebagai alat angkut yang efisien dan efektif untuk penanggulangan bencana. c. Memberikan rekomendasi kepada pemerintah Indonesia dalam usaha memperbaiki sistem transportasi dalam menanggulangi bencana yang terjadi di berbagai tempat yang sulit dijangkau oleh moda transportasi lainnya. MANFAAT HASIL PENELITIAN
Penelitian terhadap penggunaan airboat sebagai alat angkut dalam penanganan bencana secara efektif dan efisien merupakan bagian dari perencanaan transportasi. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi bahan pertimbangan bagi pemerintah dalam hal kebijakan mengenai alat transportasi pada saat terjadinya bencana di tempat yang terbatas dan sulit dijangkau dengan moda transportasi lainnya. 1. Tinjauan Pustaka Airboat merupakan sebuah perahu yang memanfaatkan tenaga dorong hasil kerja atau putaran propeller udara, biasa disebut airscrew propeller atau aircraft propeller. Reaksi fluida pada propeller tersebut berupa gaya dorong, dimana gaya dorong ini menyebabkan airboat dapat bergerak maju dengan kecepatan tertentu. Airboat memiliki bentuk bagian bawah badan perahu yang flow-line dan flat-bottom sehingga memiliki olah gerak dan tingkat kestabilan yang baik, disamping itu airboat juga memiliki draft yang sangat kecil sehingga dapat dioperasikan pada daerah perairan yang sangat dangkal. 2. Teori Perhitungan Hambatan Airboat merupakan alat transportasi yang bergerak di atas air dengan kecepatan tertentunya akan menimbulkan hambatan ketika berlayar. Hambatan tersebut bisa dari air dan atau angin. Gaya hambat dari air dan udara tersebut dapat didorong dengan melakukan perhitungan nilai besarnya hambatan, sehingga dapat menemukan spesifik mesin penggerak yang optimum digunakan untuk airboat. Dalam melakukan perhitungan tersebut, penulis menggunakan rumus perhitungan Tahanan dengan metode Harvald. Adapun rumus dari perhitungan tersebut yaitu : Rt = Ct. ½. S. Vs². γ [kn] Dimana: Rt = Hambatan total Ct = coeffisien hambatan total S = luas permukaan basah Vs = kecepatan γ = density 1,025
3 Metode Perhitungan Air Propeller Metode yang digunakan adalah perhitungan teoritis dari teori blade element. Perhitungan blade element yaitu salah satu aplikasi dari teori momentum propeller. Perhitungan ini dilakukan untuk menganalisa dan mengetahui karakteristik serta performa tiap elemen airfoil penyusunan blade propeller. Perhitungannya dimulai dari penentuan tipe dan platform airfoil yang berdasarkan beberapa parameter seperti kesederhanaan bentuk, material dan performa yang akan dihasilkan. 4. Pemilihan Main Engine Penentuan tenaga penggerak berupa main engine yang sesuai dengan kebutuhan daya airboat, dimana daya yang dikeluarkan tersebut digunakan untuk mengoperasikan atau memutar propeller sehingga propeller tersebut mampu menghasilkan thrust untuk mendorong airboat sampai pada batas kecepatan maksimal yang telah ditentukan. Selain parameter kebutuhan daya, parameter lain yang harus menjadi pertimbangan dalam pemilihan main engine adalah putaran poros serta torsi maksimal dari main engine. 1. Perhitungan Hambatan Airboat dengan Kecepatan 30 Knots Perhitungan hambatan pada lambung airboat diestimasikan pada kecepatan awal yaitu 15 knots. Adapun metode yang digunakan untuk melakukan perhitungan hambatan pada airboat adalah rumus dari : 1. ITTC 1957 (International Towink Tank Conference) 2. Taylor Standars Series Rumus tahanan tersebut adalah : R T 1 2 C C V S F A Dimana : Rt = hambatan total C F C A Vs S S = koefisien hambatan geresekan (Frictional) = koefisien hambatan udara (Air) = kecepatan airboat = luas permukaan basah Data-data Ukuran Airboat
Panjang keseluruhan ( LOA ) Panjang garis air ( LWL ) Panjang garis tegak ( LBP ) Lebar depan ( B1 ) Lebar belakang ( B2 ) Tinggi (H) Sarat air (T) = 4,00 m = 2,90 m = 2,90 m = 1,90 m = 2,10 m = 0,56 m = 0,12 m Froude number (Fn) = 1,45 Reynolds Number (Rn) = 1,88.10 7 Coefficient block ( Cb ) = 0,96 Coefficient midship ( Cm ) = 0,99 Coefficient prismatic ( Cp ) = 0,97 Coeffisient waterline ( Cw ) = 0,98 Displacement ( ) = 0,672 Ton Volume Displacement ( ) = 0,672 m³ Koefisien Hambatan Gesek (C F ) Berdasarkan buku dari The International Towink Tank Conference Recomended and Procedures and Guidelines (ITTC) halaman 4, untuk menghitung koefisien hambatan gesek digunakan rumus ITTC 1957 yaitu : C F C F 0,075 (log (log 2 10 Rn 2) 0,075 7 2 10 1,9.10 2) 2,70.10 3 Koefisien Hambatan Udara (Ca) Koefisien hambatan udara merupakan hambatan tambahan yang terjadi pada airboat. Berdasarkan ketentuan The International Towink Tank Conference 1957 (ITTC)1957) untuk besarnya hambatan udara pada airboat dengan range displacement 1000 ton, maka nilai hambatannya adalah : C A 0,6.10 3
Luas Permukaan Basah (WSA) Dari sebuah airboat yang terapung di air sampai suatu garis air yang terdapat permukaan badan airboat yang tercelup. Luas dari permukaan badan airboat yang berhubungan langsung dengan air tersebut, disebut luas permukaan basah. Untuk menghitung luas permukaan basah pada airboat rancangan ini digunakan rumus Taylor yang terdapat dalam buku A Reanalysis Of The Original Test Data For The Taylor Standard Series 1954 pada halaman 8 yaitu : S 2,6.( V LWL) 1/ 2 S 2,6.(0,672 2,90) = 3,63 m² 1/ 2 Hambatan Total Airboat (R T ) Setelah dilakukan perhitungan dari beberapa komponen hambatan, maka dapat ditetapkan besarnya hambatan total airboat. Untuk melakukan perhitungan tersebut, berdasarkan rumus ITTC 1957 maka Rt : R T 2 C C V S 1 2 F A S R T 2 3 2,70 0,6.10 1,00 15,42 3, 63 1 2 = 1,30 kn Efektif Horse Power (EHP) Untuk menghitung EHP airboat rancangan ini yaitu : EHP = Rt x Vs EHP = 1,30 x 15,42 = 20,05 kw = 26,54 HP Propulsieve Coefficeint (P.C) Untuk nilai dari P.C ini dengan range antara 50 ~ 65%, diestimasikan nilainya adalah 60%. Daya Mesin
Untuk menentukan power atau daya mesin dari airboat rancangan digunakan rumus dengan metode Taylor and Gertler yang terdapat dalam buku terjemahan Hambatan Kapal dan Daya Mesin Penggerak oleh Teguh Sastrodiwongso halaman 85, yaitu : P ( P. C) 1 EHP P (0,60) 1 26, 54 HP = 43 HP 6. Perencanaan Baling baling Airboat Baling-baling adalah suatu alat penggerak airboat yang dapat menghasilkan daya dorong yang melebihi hambatan total airboat, sehingga airboat dapat bergerak dengan kecepatan yang direncanakan. Diameter Baling-baling Dalam perencanaan diameter baling-baling ditentukan dengan efektivitas penyesuaian lebar lambung airboat dan ketersediaan ruang. Dari ketentuan tersebut nilai diameter diambil D = 1,5 meter. Putaran Propeller (n) Nilai putaran propeller ditentukan semaksimum mungkin dapat menghasilkan kecepatan yang efektif terhadap nilai kecepatan propeller yang diijinkan dengan bahan fiberglass yaitu 220 m/s. Sementara nilai kecepatan dalam perhitungan diatas (advance speed of propeller) adalah 10,68 m/s. Sedangkan nilai n dari mesin yang digunakan adalah 5600 rpm. Jumlah Blade (B) Untuk perencanaan baling-baling ini ditentukan dengan jumlah 2 (dua) blade. 7. Pemilihan Mesin
Setelah dilakukan perhitungan hambatan pada airboat dan daya mesin yang diperlukan, maka selanjutnya akan dilakukan pemilihan mesin yang akan digunakan untuk sistem penggerak airboat. Dikarenakan dengan kesediaan mesin di pasaran, maka dipilih mesin mobil yang berdaya 1000 cc atau 63 HP. Adapun spesifikasi mesin mobil tersebut adalah sebagai berikut : Sumber : wikipedia.org/xeniadaihatsu Gambar 1 Mesin Airboat Spesifikasi mesin : Merk : Daihatsu Type : EJ - VE Power : 1000 cc (989 cc) Cylinder : 4 (empat) Diameter x langkah : 72 x 81 (mm) Daya maksimum : 63 / 5600 (PS / rpm) Torsi maksimum : 9.2 / 3600 (kgm / rpm) Weight : 100 Kg PENUTUP Berdasarkan hasil pengumpulan data, analisa data dan pelaksanaan pembuatan lambung airboat pada penelitian yang dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut : KESIMPULAN
1. Kecepatan untuk airboat direncanakan sebesar 30 knots dengan nilai hambatan total 1,30 kn dan nilai daya yang dibutuhkan sebesar 45 HP. 2. Pemilihan mesin untuk perencanaan airboat dilaksanakan dengan melihat ketersediaan mesin di pasaran dengan harga yang terjangkau, maka dipilih mesin mobil yang berdaya 1000 cc atau 63 HP, dengan nilai putaran (n) dari mesin yang digunakan adalah 5600 rpm. 3. Untuk perencanaan baling-baling ini ditentukan dengan diameter (D) sebesar : 150 cm atau 1.50 meter dengan jumlah daun baling-balign sebanyak 2 (dua) blade. SARAN Diperlukan penelitian lanjutan untuk melakukan sinkronisasi antara mesin dan lambung airboat. Kemudian dilanjutkan peneltian mengenai penggunaan peralatan dan perlengkapan yang dibutuhkan untuk operasional dari airboat yang optimal. DAFTAR PUSTAKA Jenkinson, L. R and John Wiley & Sons Inc., Aircraft Design Projects, New York. 2003. L. Yun & A. Bliault, Theory and Design Air Cushion Craft, John Wiley & Sons Inc., New York. Clifford Matthews, Aeronautical Engineer s Data Book, Butterworth Heinemann, London. M. A. S. Riach, Air Screws: an Introduction to the Aerofoil Theory of Screw Propulsion, C. Lookwood and Son, London.