Simulasi Uji Kebisingan Pada Pesawat Tanpa Awak Prototipe NVC USU Menggunakan Perangkat Lunak FEM

(1)

DAFTAR PUSTAKA

1. Anderson Jr, Jhon D., Fundamental of Aerodyamics. Boston : Mc.Graw-Hill. 1999.

2. Barron, Randall F. Industrial Noise Control and Acoustics. New- York: Marcel Dekker, Inc. 2001

3. Beranek, Leo L, Noise and Vibration Control Engineering, Principles and

Applications, Second Edition, John Wiley and Sons, inc. 2006.

4. Cook, K., & Atcherson. Impulse Noise: Can Hitting a Softball Harm Your

Hearing?. Scientific World Journal. Vol. 2014, Article ID 702723, 4

pages, 2014

5. ��TM, DLE Operator’s Manual, Hobicco, Inc. 2010.

6. Dolle. Leslie L. dan Prasetio, Akustik Lingkungan, Penerbit Erlangga : Jakarta, 1993.

7. Harris, Cyril. M., Handbook Of Noise Control, Fifth Edition. New York, McGraw-Hill Companies. 1957.

8. Hemond Jr. Conrad J., Engineering Acoustic and Noise Control, Prentice Hall Inc., London, 1983.

9. K. D. Kryter. Acceptability of Aircraft Noise. U.S.A : Stanford Research Institute, Menlo Park, California.1966

10.Kurniawan, A., Desain dan Analisis Propeller pada Unmanned Aerial Vehicle (UAV). AAU Journal of Defense Science and Technology. 2011.

11.Llyod J, Jim Marchman, Aircraft Design Projects for Engineering Students, Linacre House, Jordan Hill, Oxford. 2003.

(2)

14.Tippler, Paul A. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jilid 1. Penerbit Erlangga. Jakarta. 1998

(3)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini direncanakan berlangsung selama ± 4 bulan. Tempat

pelaksanaan penelitian adalah di Noise and Vibration Research Centre, Program

Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3.2 Variabel Penelitian

Pada penelitian ini ditentukan dua buah variable penelitian, yakni variable

terikat dan variable bebas

3.2.1 Variabel Terikat

Untuk membatasi permasalahan yang dikaji dalam penelitian ini, maka

ditetapkan variabel terikat dalam penelitian ini yaitu:

1. Tingkat Kebisingan (SPL)

2. Kontur kebisingan

3.2.2 Variabel Bebas

Variable bebas pada penelitian ini merupakan faktor yang mempengaruhi

variable terikat dengan menentukan beberapa variabel. Adapun variable bebas

yang digunakan pada penelitian ini, yaitu :

1. Variasi putaran pada pesawat yaitu pada putaran 2000 rpm, 3000 rpm,

4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, 7000 rpm.

(4)

Gambar 3.1 Arah pengukuran pada pesawat tanpa awak

3.3 Spesifikasi Data

Pada penelitian ini diperlukan spesifikasi data yang membantu dalam

perhitungan dan analisa gaya-gaya yang terjadi pada simulasi. Karena itu maka

keakuratan data yang diperoleh akan sangat mempengaruhi hasil dari perhitungan

dan analisa gaya-gaya tersebut.

3.3.1 Spesifikasi Pesawat

Adapun bahan dalam penelitian ini yaitu pesawat tanpa awak prototype

NVC USU generasi 3 seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.2.Berikut

ini adalah data spesifikasi pesawat yang terdapat pada table 3.1 dibawah

ini.

Tabel 3.1 Data Badan pesawat

No Spesifikasi Karakteristik

1 Airfoil Semi Simetris NACA 2412

2 Posisi wings Parasol

3 Posisi Tail Conventional Tail

4 Diameter Sapuan 475 mm

5 Type Propulsion Tractor

6 Jumlah Sudu 2 buah

7 Fuselage Type 11

(5)

Gambar 3.2 Pesawat Prototipe NVC USU 3

3.3.2 Spesifikasi Kayu Balsa

Bahan badan pesawat adalah kayu balsa dengan spesifikasi seperti yang

ditampilkan pada table 3.2 dibawah ini.Data dibawah digunakan untuk

data bahan pada saat simulasi.

Tabel 3.2 Spesifikasi Kayu Balsa

No Spesifikasi Karakteristik

1 Massa Jenis 130 kg/m3

2 Modulus Young 3 x 109 N/m2

3 Possion Ratio 0.488

Sumber :Madison, Wisconsin, 2010

3.3.3 Spesifikasi Fluida

Spesifikasi Fluida, dalam hal ini adalah udara pada keadaan atmosfer. Data

untuk fluida ini digunakan dalam proses simulasi kebisingan. Oleh karena

itu di gunakan properties fluida pada keadaan atmosfer yang di tabulasikan

(6)

No Spesifikasi Karakteristik

1 Jenis Fluida Udara (pada tekanan 1 atm)

2 Massa Jenis 1,2041 kg/m3

3 Cepat Rambat Suara 343,24 m/s

4 Viskositas Dinamik 181,93 x 10-7 Pa.s

5 Konduktivitas Termal 0,0257 W/m.C

6 Panas Jenis Cp 1,005 J/kg.C

7 Panas Jenis Cv 0,712 J/kg.C

3.4 Cara Pelaksanaan Penelitian

Adapun tahapan dalam melakukan penelitian pada pesawat UAV ini untuk

mendapatkan hasil penelitian yang baik, maka urutan penelitian yang dilakukan

adalah sebagai berikut.

1. Menetapkan Tujuan dan Masalah

Pada tahap ini peneliti menetapkan tujuan penelitian dari latar belakang

masalah yang diperoleh. Tujuan yang ingin dicapai hendaknya selaras

dengan masalah yang didapat agar mendapatkan kesimpulan yang sesuai.

2. Studi Literatur

Penelitian ini harus dilakukan berlandaskan pada asas-asas teoritis yang

diakui di dalam dunia ilmu pengetahuan sehingga dapat dijadikan rujukan

penyelesaian penelitian ini. Studi literatur ini dilakukan dengan cara

memperolehnya dari buku referensi, jurnal ilmiah, kumpulan symposium,

diskusi personal, atau bahkan lewat media internet.

3. Pengumpulan data awal

Tahap ini merupakan tahapan dilakukan pengumpulan data tentang

informasi mengenai pesawat tanpa awak dari segi kerja, fungsi dan

kegunaan, dan perkembangan penelitian kebisingan terhadap pesawat

(7)

3. Pengolahan data

Perhitungan data pada penelitian ini dilakukan melalui simulasi

softwareAnsys 15.0. Data-data yang dibutuhkan selama proses pengerjaan

di input kedalam proses komputasi data dimulai dari pemodelan bentuk

geometripesawat tanpa awak, kemudian melakukan simulasi pada Ansys

untuk memperoleh hasil pengaruh variable bebas terhadap variable terikat

yang telah ditentukan.

4. Analisa Hasil

Pada tahapan ini akan dilakukan pembahasan terhadap masing-masing

hasil simulasi dengan berbagai input variabel bebasnya. Kemudian akan

dihitung tingkat kebisingannya dalam skala desibel (dB). Pada tahapan ini

ditentukan ambang nilai batas SPL yang yaitu 10dB ≤ SPL ≤ 140 dB

dimana ini merupakan ambang batas kemampuan pendengaran manusia.

5. Penarikan kesimpulan

Penarikan kesimpulan ini berdasarkan korelasi terhadap tujuan penelitian

yang telah ditetapkan sebelumnya. Dengan demikian diharapkan tidak

(8)

3.5 Diagram Alir Penelitian

Secara umum pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada diagram alir

penelitian pada gambar 3.3 dibawah ini.

Identifikasi masalah dan menetapkan tujuan penelitian

PENGUMPULAN DATA - Data Pesawat

- Data Fluida

PENGOLAHAN DATA - Simulasi Ansys

Tidak ANALISA DATA

10dB ≤ SPL ≤140 dB

Ya

KESIMPULAN

SELESAI MULAI

(9)

3.6 Setup Pengujian

3.6.1 Tahap Pre-Processing

Prosespre-processing merupakan proses yang dilakukan sebelum

pengujian(simulasi). Proses inimencakuppembuatanmodel,penentuandomain dan

pembuatan mesh(meshing).

1. PembuatanModel

Pembuatanmodel pesawat tanpa awak NVC USU

dalamsimulasiinimengacukepada bentukdan dimensiyang

sebenarnya.PembuatanmodelCADdilakukandengan

menggunakanperangkatlunakAutodesk Inventor.Gambar model pesawat

yang telah dibuat diperlihatkan pada gambar 3.4 dibawah ini.

Gambar 3.4 Model Pesawat Tanpa Awak NVC USU

denganAutodesk Inventor.

2. Menentukan Material

Setelah penginputan model pesawat tanpa awak, selanjutnya dilakukan

penginputan data material pesawat dengan data-data spesifikasi yang telah

dibahas sebelumnya. Penginputan data material pesawat seperti yang

(10)

Gambar 3.5 Penentuan Material

3. Menentukan Computational Domain

Computational Domain merupakan bidang batas simulasi yang akan

dipengaruhi oleh fluida di sekitar mesin. Computational Domain

ditentukan oleh sebuah kubus pejal dengan seperti gambar 3.6 dibawah

ini.

Gambar 3.6 Computational Domain

4. Pembuatan Mesh

Unit-unitvolume pada

(11)

diperoleh bentuk mesh seperti yang diperlihatkan oleh gambar 3.7

dibawah ini.

Gambar 3.7 Bentuk Mesh

5. Menginput Pengaturan Analisis Harmonic

Pada bagian ini diinput rentang frekuensi dari noise mesin. Rentang

frekuensi yang diinput adalah nilai frekuensi yang dihasilkan oleh tiap

putaran mesin. Pengaturan Analisis Harmonic dapat dilihat pada gambar

3.8 dibawah ini.

Gambar 3.8 Pengaturan Analisis Harmonic

6. Menginput Properties Dari Domain

Pada bagian ini diinput data properties dari acoustic body yaitu udara.

Properties udara yang diinput adalah massa jenis, cepat rambat suara,

viskositas, konduktivitas termal dan panas jenis. Pengaturan input data

(12)

Gambar 3.9 Input Properties Domain

7. Menginput Bidang Akustik

Pada bagian ini seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.10 akan diinput

bidang permukaan dari geometri akustik. Untuk pengaturan lainnya

digunakan pengaturan default.

Gambar 3.10 Input Tekanan Akustik

8. Mendefinisikan Eksitasi Gelombang Planar

Pada bagian ini dimasukkan pengaturan gelombang yang tereksitasi ke

(13)

kg/m3. Nilai cepat rambat udara pada udara adalah 343 m/s seperti yang

diperlihatkan pada gambar 3.11 dibawah ini.

Gambar 3.11 Input Data Sumber Gelombang Akustik

9. Mendefinisikan Kontrol Hamburan

Pada bagian ini dimasukkan pengaturan jenis hamburan dari gelombang.

Scattered Field Output diatur menjadi Scattered seperti gambar 3.12

dibawah ini.

Gambar 3.12 Input Kontrol Hamburan

3.6.2 Tahap Post-Processing

Pada tahap ini ditentukan hasil yang ingin didapatkan dari proses simulasi.

Untuk penelitian ini hasil yang ingin didapat dari simulasi adalah nilai

SPL (sound pressure level).

3.6.3 Menjalankan Simulasi

(14)

MULAI

selesai. Jika terjadi kegagalan maka kembali melihat data masukan di

pendefinisian bidang batas dan jika tidak terjadi kegagalan maka plot

kontur dan nilai SPL.

3.7 Diagram Alir Simulasi

Secara umum pelaksanaan simulasi dimulai diperlihatkan pada gambar 3.12

dibawah ini.

Pembuatan geometri di Autodesk Inventor

Proses import model pada ANSYS Workbench

Proses meshing

Pendefinisian bidang batas

Solve

Solveerror

Plot kontur noise dan SPL

SELESAI

Ya

(15)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kontur Kebisingan

Simulasi uji kebisingan (noise) pada pesawat tanpa awak NVC USU

dilakukan untuk mendapatkan nilai kebisingan serta menunjukkan kontur

kebisingan (noise contour). Kontur kebisingan adalah data gambar yang

ditunjukkan oleh warna-warna yang menunjukkan tingkat besarnya SPL (Sound

Pressure Level) yang tereksitasi ke udara di sekitar pesawat tanpa awak. Simulasi

dilakukan dalam jarak ukur 3 meter dengan variasi putaran mesin mulai dari 2000

rpm hingga 7000 rpm dengan interval 1000 rpm dan sumbu X+, X-, Y+, Y-, Z+,

dan Z-. Berikut ini adalah kontur kebisingan pada tiap-tiap putaran.

4.1.1 Putaran 2000 rpm

Dibawah ini adalah hasil simulasi uji kebisingan (noise) pada

pesawat tanpa awak NVC USU pada putaran 2000 rpm pada setiap tiap

bidang seperti yang ditunjukkan oleh gambar 4.1 dibawah ini.

(16)

(b)

(c)

Gambar 4.1 (a) Noise Contour pada bidang YX (b) Noise Contour

pada bidang ZX (c) Noise Contour pada bidang ZY

Pada gambar 4.1 diatas terlihat kontur kebisingan yang di

perlihatkan oleh skala warna, dimana warna merah dengan tingkat

kebisingan tertinggi dan warna biru dengan tingkat kebisingan

terendah.Noise contour bidang YX, ZX dan ZY pada putaran 2000 rpm

memperlihatkan penyebaran kebisingan terjadi secara tidak merata

kesetiap arah dan daerah penyebaran dominan terjadi pada daerah dengan

rentang 76.461 dB sampai 104.29 dB.Bentuk kontur yang dihasilkan pada

gambar dipengaruhi oleh tingkat kebisingan pada medium yang dihasilkan

(17)

Sedang pada gambar 4.2 dibawah ini memperlihatkan penyebaran

pada bidang XYZ.Untuk melihat arah penyebaran dominan yang didapat

dari simulasi yang telah dilakukan.

Gambar 4.2 Kontur kebisingan pada bidang XYZ putaran 2000 rpm

Dari gambar 4.2 diatas terlihat bahwa pada bidang XYZ

penyebaran kebisingan dominan menyebar kearah sumbu Z+ yang

mengarah kebagian atas pesawat.Hal ini dipengaruhi oleh gelombang

bunyi yang dihasilkan menyebabkan resonansi di dalam badan pesawat

akibat pantulan pada dinding bagian dalam pesawat.Selanjutnya bunyi

resonansi pada badan pesawat (ruang resonansi) tersebut menyebar keluar

melalui daerah terbuka yaitu pada bagian atas pesawat sehingga

penyebaran kebisingan yang dihasilkan dominan menyebar kebagian atas

pesawat.

Peristiwa resonansi merupakan peristiwa bergetarnya suatu sistem

fisis dengan nilai frekuensi tertentu akibat dipengaruhi oleh sistem fisis

lain (sumber) yang bergetar dengan frekuensi tertentu pula dimana nilai

kedua frekuensi ini adalah sama. Peristiwa ini dapat kita amati dengan

menggunakan kolom(ruang) udara, dimana bentuk dan ukuran kolom

(18)

Hasil simulasi uji kebisingan pada pesawat tanpa awak NVC USU

pada putaran 3000 rpm pada setiap tiap bidang akan ditunjukkan oleh

gambar 4.3 dibawah ini.

(a)

(19)

(c)

perlihatkan oleh skala warna dari warna merah dengan tingkat kebisingan

tertinggi dan warna biru dengan tingkat kebisingan terendah.Noise contour

pada bidang YX, ZX dan ZY memperlihatkan penyebaran kebisingan

terjadi secara tidak merata ke setiap arah dan daerah penyebaran dominan

terjadi pada daerah dengan rentang 75.116 dB sampai 100.39 dB.

(20)

penyebaran kebisingan dominan menyebar ke arah sumbu Z+ yang

mengarah kebagian atas pesawat.

(a)

(21)

(c)

(22)

(a)

(23)

(c)

Gambar 4.7 (a) Noise Contour pada bidang YX (b) Noise Contour pada

bidang ZX (c) Noise Contour pada bidang ZY

(24)

(a)

(25)

(c)

(26)

(27)

(b)

(c)

(28)

dari simulasi yang telah dilakukan.

Dilihat dari data - data gambar kontur kebisingan diatas memperlihatkan

bahwa penyebaran kebisingan dominan menyebar ke arah sumbu Z+ yaitu

kebagian atas pesawat baik pada putaran 2000 rpm sampai 7000 rpm. Hal ini

dipengaruhi oleh gelombang bunyi yang dihasilkan menyebabkan resonansi di

dalam badan pesawat akibat pantulan pada dinding bagian dalam pesawat, dimana

resonansi ini adalah peristiwa ikut bergetarnya benda diakibatkan gelombang

bunyi yang dihasilkan sumber bunyi dan meningkatnya bunyi yang

dihasilkan.Selanjutnya bunyi resonansi pada badan pesawat tersebut menyebar

keluar melalui daerah terbuka yaitu pada bagian atas pesawat sehingga

penyebaran kebisingan yang dihasilkan dominan ke arah atas pesawat.

Penyebaran kebisingan yang terjadi juga diakibatkan pengaruh perbedaan massa

(29)

pesawat dan udara memiliki massa jenis yang berbeda sehingga mempengaruhi

bentuk kontur kebisingan yang dihasilkan.

Noise contour pada bidang YX, ZX dan ZY pada putaran 2000 rpm

sampai 7000 rpm memperlihatkan penyebaran kebisingan terjadi secara tidak

merata ke setiap arah. Hal ini terjadi diakibatkan pengaruh perbedaan massa jenis

media rambat. Kebisingan yang dihasilkan oleh pesawat tanpa awak ini diteruskan

melalui medium badan pesawat dan udara sekitar, dimana badan pesawat dan

udara memiliki massa jenis yang berbeda sehingga mempengaruhi penyebaran

kebisingan seperti yang diperlihatkan pada noise contour. Bentuk kontur yang

dihasilkan pada gambar terbentuk mengikuti tingkat kebisingan pada medium

yang dihasilkan oleh sumber kebisingan pada pesawat tanpa awak.

4.2 Tingkat Kebisingan (SPL)

Dari simulasi yang telah dilakukan selain mendapatkan kontur kebisingan

kita juga dapat melihat tingkat kebisingan pada setiap putaran dalam jarak ukur

yang telah ditentukan.Berikut ini adalah hasil simulasi yang menampilkan tingkat

kebisingan pada tiap putaran.

Tingkat kebisingan pada putaran 2000 rpm pada pesawat tanpa

(30)

Gambar 4.13 Tingkat kebisingan pada setiap sumbu pada putaran

2000 rpm

Dari gambar diatas terlihat bahwa tingkat kebisingan tertinggi

terdapat pada sumbu Z+ dengan nilai 81.879 dB dan tingkat kebisingan

terendah terjadi pada sumbu Y+ dengan nilai 75.261 dB. Rendah tingginya

tingkat kebisingan ini dipengaruhi oleh fluktuasi dari tekanan udara ketika

suatu sumber bunyi menghasilkan bunyi. Bunyi yang dihasilkan tersebut

akan merambat melalui medium yang ada disekitarnya. Ketika terjadi

perambatan, maka terjadi perubahan tekanan atmosfer beberapa saat. Hal

ini dapat dibuktikan dengan melihat persamaan 2.10 pada bab 2 yang telah

dibahas sebelumnya. Perubahan tekanan ini juga mempengaruhi cepat

rambat bunyi di udara selain suhu dan rapat massa medium yang juga

berpengaruh terhadap cepat rambat bunyi terjadi.

Selanjutnya pada putaran 3000 rpm sampai dengan putaran 7000

rpm akan ditampilkan arah kebisingan tertinggi dan terendah beserta nilai

tingkat kebisingan diperoleh. Dimana dengan alasan dan penjelasan yang

(31)

awak akan diperlihatkan pada gambar 4.14 dibawah ini.

3000 rpm

Dari gambar 4.14 diatas terlihat bahwa tingkat kebisingan tertinggi

terdapat pada sumbu Y+ dengan nilai 83.356 dB dan tingkat kebisingan

terendah terjadi pada sumbu Z- dengan nilai 80.047 dB.

(32)

4000 rpm

Dari gambar 4.15 tersebut terlihat bahwa tingkat kebisingan

tertinggi terdapat pada sumbu Y+ dengan nilai 88.248 dB dan tingkat

kebisingan terendah terjadi pada sumbu Z- dengan nilai 82.444 dB.

(33)

5000 rpm

terdapat pada sumbu X- dengan nilai 95.897 dB dan tingkat kebisingan

terendah terjadi pada sumbu Z- dengan nilai 83.075 dB.

4.2.5 Putaran 6000 Rpm

awak akan diperlihatkan pada gambar 4.16 dibawah ini.

Gambar 4.16 Tingkat kebisingan pada setiap sumbu pada putaran 6000 rpm

terdapat pada sumbu X dengan nilai 98.311 dB dan tingkat kebisingan

terendah terjadi pada sumbu Y- dengan nilai 87.444 dB.

(34)

7000 rpm

terdapat pada sumbu Z- dengan nilai 98.927 dB dan tingkat kebisingan

terendah terjadi pada sumbu Y+ dengan nilai 90.28 dB.

Selanjutnya tingkat kebisingan hasil simulasi pada putaran 2000 rpm

sampai dengan 7000 rpm yang telah dibahas diatas akan ditampilkan dalam

bentuk tabel untuk mengetahui letak tingkat kebisingan tertinggi dan terendah dari

semua titik pengukuran yang telah dilakukan. Adapun hasil rekapitulasi simulasi

(35)

Tabel 4.1 Tingkat Kebisingan dari hasil simulasi

N (rpm)

Sumbu Pengukuran (dB)

X+ X - Y+ Y- Z+ Z-

Dari tabel 4.1 diatas didapatkan bahwa tingkat kebisingan (SPL) terbesar

terjadi pada sumbu Z- pada putaran 7000 rpm dengan tingkat kebisingan sebesar

98.927 dB. Sumbu Z- adalah sumbu yang mengarah kebagian bawah pesawat

dimana dibagian ini terdapat knalpot. Knalpot pesawat sendiri merupakan salah

satu penyumbang kebisingan pada pesawat tanpa awak. Kemudian tingkat

kebisingan terendah terjadi pada arah sumbu Y+ pada putaran 2000 rpm dengan

tingkat kebisingan sebesar 75.261 dB. Sumbu Y+ sendiri merupakan sumbu yang

mengarah kebagian depan pesawat, dimana dibagian depan terdapat propeller dan

arah datangnya angin ketika pesawat terbang.

Dari tabel diatas juga diperoleh tingkat kebisingan tidak selalu konstan

terhadap pertambahan putaran pesawat yang bertambah konstan.

Ketidakkonstanan tingkat kebisingan ini dipengaruhi oleh parameter-paremeter

kebisingan seperti frekuensi, jumlah gelombang, panjang gelombang, sound

(36)

4.3 Grafik Hasil Simulasi

Dari simulasi yang telah dilakukan sebelumnya didapatlah nilai sound

pressure level (SPL) pada tiap putaran pada setiap sumbu ukur X+, X-, Y+, Y-,

Z+, Z-. Nilai kebisingan yang didapat dari simulasi selanjutnya akan ditampilkan

dalam bentuk grafik untuk melihat gambaran kenaikan nilai SPL pada setiap

sumbu ukur.

4.3.1 Sumbu X+

Grafik nilai SPL terhadap perubahan putaran pada sumbu X+

ditunjukkan pada gambar 4.18 dibawah ini.

Gambar 4.18 Grafik SPL vs Putaran pada sumbu x

Dari grafik diatas, pada sumbu X+ nilai SPL tertinggi terjadi pada

putaran 6000 Rpm dengan nilai 98.311 dB dan selanjutnya tingkat

kebisingan menurun pada putaran 7000 rpm. Naik turunnya tingkat

kebisingan ini diakibatkan oleh fluktuasi tekanan yang dihasilkan oleh

gelombang suara.Hal ini dapat dibuktikan dengan melihat pada persamaan

2.10 pada Bab 2. Dengan begitu tekanan yang dihasilkan pada putaran

7000 rpm lebih rendah dibandingkan dengan putaran 6000 rpm sehingga

mengalami penurunan tingkat kebisingan. 60

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

(37)

4.3.2 Sumbu X-

Grafik nilai SPL terhadap perubahan putaran pada sumbu

X-ditunjukkan pada gambar 4.19 dibawah ini.

Gambar 4.19 Grafik SPL vs Putaran pada sumbu x-

Dari grafik diatas, pada sumbu X- nilai SPL tertinggi terjadi pada

putaran 7000 Rpm dengan nilai 95.918 dB.Dari grafik juga terlihat pada

putaran 6000 rpm pada sumbu X- mengalami penurunan tingkat

kebisingan dibandingkan pada putaran 5000 rpm.Hal ini dipengaruhi oleh

fluktuasi tekanan yang berubah diakibatkan gelombang bunyi yang

dihasilkan.

4.3.3 Sumbu Y+

Grafik nilai SPL terhadap perubahan putaran pada sumbu Y+

ditunjukkan pada gambar 4.20 dibawah ini. 60

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

(38)

Gambar 4.20 Grafik SPL vs Putaran pada sumbu Y

Dari grafik diatas, pada sumbu Y+ nilai kebisingan (SPL) tertinggi

terjadi pada putaran 7000 Rpm dengan nilai 89.949 dB.Pada arah sumbu

ini tidak terjadi penurunan tingkat kebisingan terhadap pertambahan

putaran pada pesawat, namun perubahan peningkatan kebisingan pada arah

sumbu ini tetap tidak konstan.

4.3.4 Sumbu Y-

Grafik nilai SPL terhadap perubahan putaran pada sumbu Y-

ditunjukkan pada gambar 4.21 dibawah ini. 60

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

S

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

(39)

Dari grafik diatas, pada sumbu Y- nilai kebisingan (SPL) tertinggi

sumbu ini tetap tidak konstan terhadap pertambahan nilai putaran pada

pesawat.

4.3.5 Sumbu Z+

Grafik nilai SPL terhadap perubahan putaran pada sumbu Z+

Gambar 4.22 Grafik SPL vs Putaran pada sumbu Z

Dari grafik diatas, pada sumbu Z nilai kebisingan (SPL) tertinggi

terjadi pada putaran 7000 Rpm dengan nilai 96.736 dB.Kemudian dari

grafik juga terlihat bahwa pada putaran 3000 rpm nilai tingkat kebisingan

menurun dibandingkan dengan putaran 2000 rpm.Naik turunnya tingkat

kebisingan ini diakibatkan oleh fluktuasi tekanan yang dihasilkan oleh

gelombang suara.Hal ini dapat dibuktikan dengan melihat pada persamaan

2.10 tentang sound pressure level. Dengan begitu tekanan yang dihasilkan 60

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

(40)

kebisingan selanjutnya naik pada putaran 4000 rpm sampai dengan 7000

rpm.

4.3.6 Sumbu Z-

Grafik nilai SPL terhadap perubahan putaran pada sumbu Z-

Gambar 4.23 Grafik SPL vs Putaran pada sumbu Z-

Dari grafik diatas, pada sumbu Z- nilai kebisingan (SPL) tertinggi

sumbu ini tetap tidak konstan terhadap pertambahan nilai putaran pada

pesawat.

Dari hasil pembahasan diatas didapat bahwa parameter utama perubahan

tingkat kebisingan pada pesawat tanpa awak ini adalah perubahan tingkat tekanan

yang dihasilkan oleh gelombang bunyi.Dimana semakin tinggi tekanan maka

semakin tinggi tingkat kebisingan yang dihasilkan.

Selanjutnya penyebaran kebisingan yang dihasilkan pada penelitian ini 60

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

(41)

yang berpengaruh terhadap bentuk sebaran kebisingan yang dihasilkan.Ini

diakibatkan karena dinding pesawat memantulkan kembali gelombang bunyi yang

dihasilkan oleh sumber bunyi sehingga sangat berpengaruh terhadap sebaran

kebisingan pada medium.

Kemudian nilai tingkat kebisingan (SPL) pada setiap titik pengukuran

tidak selalu berbanding lurus terhadap bertambahnya nilai putaran (N).Hal ini

selain dipengaruhi oleh tekanan yang dihasilkan gelombang bunyi juga

dipengaruhi oleh cepat rambat bunyi pada medium dan jenis frekuensi yang

(42)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dan dilaporkan

pada bab - bab sebelumnya, maka dapat kita peroleh kesimpulan yaitu:

1. Dari simulasi uji kebisingan yang dilakukan terhadap pesawat tanpa

awak prototype NVC USU tampilan noise contour pada bidang YX,

bidang ZX, dan bidang ZY cenderung tersebar tidak merata pada tiap

bidang dan penyebaran kebisingan dominan kearah sumbu Z+.

2. Berdasarkan simulasi uji kebisingan pada pesawat tanpa awak prototype

NVC USU didapat nilai kebisingan (SPL) terbesar pada Sumbu Z- pada

putaran 7000 rpm yang mengarah kebagian bawah pesawat dan terdapat

knalpot. Sedangkan nilai kebisingan terkecil terjadi pada sumbu Y+ pada

putaran 2000 rpm yang mengarah kebagian depan pesawat dimana

terdapat propeller.

3. Sebaran kebisingan (noise) pada medium tidak merata dipengaruhi oleh

bentuk geometri pesawat yang memantulkan gelombang bunyi serta

dipengaruhi juga perbedaan massa jenis medium dan tinggi rendahnya

tingkat kebisingan dipengaruhi oleh tekanan yang dihasilkan pada tiap

putaran berbeda sehingga nilai tingkat kebisingan tidak berbanding lurus

(43)

5.2 Saran

Adapun saran untuk penelitian selanjutnya terhadap pesawat tanpa

awak ini, yaitu :

1. Untuk penelitian berikutnya diharapkan dari hasil penelitian ini dapat

melakukan penelitian lanjutan untuk dapat mereduksi kebisingan (noise)

pada pesawat tanpa awak ini.

2. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan dapat melakukan perbandingan

pengaruh badan pesawat terhadap serap bunyi dari bahan material yang

lain.

3. Penelitian selanjutnya diharapkan dapat melakukan pengujian dalam

(44)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pesawat Tanpa Awak (Unmanned Aerial Vehicle)

Pesawat tanpa awak (Unmanned Aerial Vehicle) atau sering disingkat

UAV adalah sebuah mesin terbang yang berfungsi dengan kendali jarak jauh atau

mampu mengendalikan dirinya sendiri, menggunakan hukum aerodinamika untuk

mengangkat dirinya. Kontrol pesawat tanpa awak ada dua variasi utama, variasi

pertama yaitu dikontrol melalui pengendali jarak jauh dan variasi kedua adalah

pesawat yang terbang secara mandiri berdasarkan program yang dimasukan

kedalam pesawat sebelum terbang. Tidak seperti pesawat pada umumnya yang

memiliki pilot dan kru pesawat untuk mengontrol dan mengawasi secara langsung

kondisi pesawat, pada pesawat tanpa awak kondisi pesawat tidak dapat dikontrol

secara langsung karena memang tidak memiliki kru pesawat. Proses kontrol

pesawat sepenuhnya dilakukan oleh sistem autopilot dengan mengacu pada

parameter-parameter yang telah ditentukan oleh pengguna sebelum terbang. UAV

sendiri mampu membawa kamera, sensor, alat komunikasi dan beberapa peralatan

lain. Pesawat - pesawat semacam ini berkembang luas di kalangan militer. Seperti

yang di kembangkan oleh Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT)

untuk angkatan laut dengan nama PUNA Gagak pada gambar 2.1 dibawah ini.

(45)

2.1.1 Mesin

Pada pesawat tanpa awak, mesin berfungsi memutar propeller sehingga

dapat memberikan gaya dorong (thrust) pada pesawat tanpa awak. Dengan adanya

gaya dorong (thrust) maka badan pesawat akan terdorong ke depan untuk

mencapai kecepatan yang cukup. Prinsip yang digunakan sama seperti pada kapal

laut yang memindahkan massa air kebelakang dengan menggunakan propeller

sehingga badan kapal terdorong ke depan. Setelah kecepatan pesawat cukup,

maka sayap pesawat akan mampu mengangkat pesawat tersebut.

Pesawat tanpa awak ini menggunakan mesin DLE-30. Jenis mesin

iniadalah jenis mesin bensindengan ukuran setara mesinglow. Pengapian

elektronikmemberikanpercikanawaldengancepat. Waktusecara otomatis

disesuaikanuntukdaya puncaksepanjang rentangrpm dandibuatuntuk desain

penerbangan dengan memastikanrasiokekuatanterbaikuntuk rasio beratterhadap

kinerja. Sebuah tempat minyak (sumber minyak) dibelakangkarburator dipasang

untukmemastikanagar dapat diinstallebih mudahdanidling

denganhalussebelumterbang dan dengan aliran bahan bakar yang dapat

diandalkansaat terbang. Pada gambar di bawah dapat dilihat gambar dan

spesifikasi daripada mesin tersebut. Mesin DLE-30 dapat dilihat pada gambar 2.2

di bawah ini.

(46)

Adapun spesifikasi dari mesin DLE-30 Gasolin Engine diperlihatkan pada

table 2.1 dibawah ini.

Tabel 2.1 Spesifikasi Mesin DLE-30 Gasolin Engine

Displacement 30.5 cc (1.86 cu.in)

Performance 3.7 HP / 8500 rpm

Idle Speed 1600 rpm

Ignition style Electronic Ignition

Recommended Propeller 18x8, 18x10, 20x8

Spark Plug Type CM6

(gap) 0.018 in – 0.020 in ( 0.45 mm –

0.51 mm)

D x Stroke 1.4 in (36 mm) x 1.18 in (30 mm)

Compression Ratio 7.6 : 1

Carborator DLE with manual choke

Weight Main engine ( 910 g )

Muffler (60 g)

Electronic ignition ( 120 g )

Engine mount standoffs (20 g)

Fuel 87-93 Oktan Gasoline with 30:1 gas oil

mixture

Sumber : DLE Operator’s Manual, 2010

2.1.2 Propeler

Propeller atau baling–baling adalah kitiran untuk menjalanka

menjadi daya dorong untuk menggerakkan sebua

massa seperti udara atau air, dengan memutar dua atau lebih bilah kembar dari

(47)

sepanjang sumbu aksis dari pesawat (gaya dorong) dan gaya yang bekerja pada

baling-baling propeller (momen torsi). Torsi berlawanan arah dengan pergerakan

rotasi dari mesin yang terjadi seperti adanya tarikan terhadap propeller.Dalam

keadaan setimbang, propeller berputar secara konstan yang digerakkan oleh torsi

mesin yang mempunyai besar yang sama tetapi arah berbeda seperti ditunjukkan

pada Gambar 2.3 dibawah.

Gambar 2.3 Gaya dorong dan torsi pada propeller( Kurniawan, 2011)

2.1.3 Badan Pesawat

Badan pesawat (fuselage) adalah bagian badan utama sebuah pesawat di

mana awak pesawat , penumpang atau

tunggal badan pesawat biasanya juga berisi mesin, meskipun di beberapa

pesawat , di mana badan pesawat digunakan untuk mengambang. Badan pesawat

juga berfungsi untuk mengontrol posisi dan permukaan penyetabil dalam

hubungannya untuk permukaan angkat , hal ini diperlukan untuk stabilitas dan

(48)

2.2 Mekanisme Pesawat untuk Terbang

Ada beberapa macam gaya yang bekerja pada benda-benda yang terbang

di udara. Gaya-gaya aerodinamika ini meliputi gaya angkat (lift), gaya dorong

(thrust), gaya berat (weight), dan gaya hambat udara (drag) seperti yang

ditunjukkan pada gambar 2.4 dibawah. Gaya-gaya inilah yang mempengaruhi

profil terbang semua benda-benda di udara, mulai dari burung-burung yang bisa

terbang mulus secara alami sampai pesawat terbang yang paling besar sekalipun.

Jadi gaya-gaya yang sama bekerja juga pada pesawat model yang ukurannya mini

ini.

Gambar 2.4 Gaya-gaya yang bekerja pada pesawat

Gaya hambat udara (drag) merupakan gaya yang disebabkan oleh

molekul-molekul dan partikel-partikel di udara. Gaya ini dialami oleh benda yang

bergerak di udara. Pada benda yang diam gaya hambat udara nol. Ketika benda

mulai bergerak, gaya hambat udara ini mulai muncul yang arahnya berlawanan

dengan arah gerak, bersifat menghambat gerakan (itu sebabnya gaya ini disebut

gaya hambat udara). Semakin cepat benda bergerak semakin besar gaya hambat

udara ini. Agar benda bisa terus bergerak maju saat terbang, diperlukan gaya yang

bisa mengatasi hambatan udara tersebut, yaitu gaya dorong (thrust) yang

dihasilkan oleh mesin. Supaya kita tidak perlu menghasilkan thrust yang terlalu

besar (sehingga tidak ekonomis) kita harus mencari cara untuk mengurangi drag.

(49)

Supaya bisa terbang, kita perlu gaya yang bisa mengatasi gaya berat akibat

tarikan gravitasi bumi. Gaya ke atas (lift) ini harus bisa melawan tarikan gravitasi

bumi sehingga benda bisa terangkat dan mempertahankan posisinya di angkasa.

Di sinilah tantangannya karena harus melawan gravitasi.Maka fisikawan seperti

Isaac Newton, Bernoulli, dan Coanda. Ketiganya bekerja sama menjawab

tantangan ini.

Isaac Newton yang terkenal dengan ketiga persamaan geraknya

menyumbangkan hukum III Newton tentang Aksi-Reaksi.Sayap pesawat

merupakan bagian terpenting dalam menghasilkan lift.Aliran udara di atas dan di

bawah sayap pesawat.Partikel-partikel udara menabrak bagian bawah sayap

pesawat.Partikel-partikel yang menabrak ini lalu dipantulkan ke bawah (ke arah

tanah). Udara yang menghujani tanah ini merupakan gaya AKSI. Ini adalah aksi

yang disebabkan proses yang terjadi di bagian bawah sayap. Untuk lebih jelasnya

dapat dilihat pada gambar 2.5 dibawah ini.

Gambar 2.5 Arah aliran fluida pada airfoil

Untuk bagian atas sayap, ada proses lain yang juga menghasilkan aksi.

Dalam hal ini Bernoulli dan Coanda ‘bekerja sama’. Sewaktu udara akan mengalir

di bagian atas sayap, tekanannya sebesar P1. Ketika udara melewati bagian

(50)

meletakkan lilin menyala di depan sebuah botol. Ketika lilin ditiup dari belakang

botol, aneh ternyata lilin didepan botol itu akan mati. Menurut Coanda hal ini

disebabkan karena udara yang kita tiup mengalir mengikuti permukaan lengkung

botol lalu meniup api lilin hingga mati. Seperti inilah udara yang melewati bagian

atas sayap ini mirip udara yang bergerak sepanjang botol. Udara ini akan mengalir

sepanjang permukaan atas sayap hingga mencapai ujung bawah sayap. Di ujung

bawah sayap itu partikel-partikel udara bergerombol dan bertambah terus sampai

akhirnya kelebihan berat dan berjatuhan (downwash). Siraman udara atau

downwash ini juga merupakan komponen gaya AKSI. Tanah yang menerima gaya

aksi ini pasti langsung memberikan gaya REAKSI yang besarnya sama dengan

gaya aksi tetapi berlawanan arah. Karena gaya aksinya menuju tanah (ke arah

bawah), berarti gaya reaksinya ke arah atas. Gaya reaksi ini memberikan gaya

angkat (lift) yang bisa mengangkat pesawat dan mengalahkan gaya berat akibat

tarikan gravitasi bumi. Sumber gaya angkat (lift) yang lain adalah perubahan

tekanan udara di P2 (Kurniawan, 2011).

2.3 Bunyi

Bunyi secara harfiah dapat diartikan sebagai sesuatu yang kita

dengar.Bunyi merupakan hasil getaran dari partikel-partikel yang berada di udara

dan energi yang terkandung dalam bunyi dapat meningkat secara cepat dan dapat

menempuh jarak yang sangat jauh.Bunyi diidentikkan sebagai pergerakan

gelombang di udara yang terjadi bila sumber bunyi mengubah partikel terdekat

dari posisi diam menjadi partikel yang bergerak.

Bunyi mempunyai dua definisi, yaitu:

1. Secara fisis, bunyi adalah penyimpangan tekanan, pergeseran partikel

dalam medium elastik seperti udara. Definisi ini dikenal sebagai bunyi

objektif.

2. Secara fisiologis, bunyi adalah sensasi pendengaran yang disebabkan

penyimpangan fisis yang digambarkan pada bagian atas. Hal ini disebut

(51)

Secara singkat bunyi adalah suatu bentuk gelombang longitudinal yang

merambat secara perapatan dan perenggangan terbentuk oleh partikel zat

perantara serta ditimbulkan oleh sumber bunyi yang mengalami getaran.Rambatan

gelombang bunyi disebabkan oleh lapisan perapatan dan peregangan

partikel-partikel udara yang bergerak ke luar, yaitu karena penyimpangan tekanan.Hal

serupa juga terjadi pada penyebaran gelombang air pada permukaan suatu kolam

dari titik dimana batu dijatuhkan.Gelombang bunyi adalah gelombang yang

dirambatkan sebagai gelombang mekanik longitudinal yang dapat menjalar dalam

medium padat, cair dan gas. Gelombang bunyi ini merupakan getaran (vibrasi)

molekul-molekul zat dan saling beradu satu sama lain namun demikian zat

tersebut terkoordinasi menghasilkan gelombang serta mentransmisikan energi

bahkan tidak pernah terjadi perpindahan partikel.

Berbicara tentang substansi yang menjalar apabila gelombang bunyi

mencapai tapal batas maka gelombang bunyi tersebut akan terbagi dua yaitu

sebagian energi diteruskan dan sebagian lagi direfleksikan/dipantulkan. Suatu

penelitian mengenai terjadinya penjalaran bunyi, mendeteksi dan penggunaan

bunyi sangat penting untuk mengetahui lebih lanjut akan pengalihan energi

mekanik.

Pada udara, variasi-variasi tekanan ini berbentuk kompresi (compressions)

dan regangan (rarefactions) yang periodik.Amplitudo gelombang dibawa serta

oleh tekanan, yang mana semakin besar amplitudo maka semakin besar juga

kompresi dan regangan yang terjadi. Perubahan tekanan yang membawa informasi

bunyi ini bergerak pada arah yang sama dengan muka gelombang, yaitu secara

longitudinal, sehingga dapat dikatakan bunyi merupakan gerakan gelombang

mekanis yang longitudinal.

2.3.1 Frekuensi Bunyi

Frekuensi merupakan gejala fisis objektif yang dapat diukur oleh

(52)

membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Hasil perhitungan ini

dinyatakan dalam satuan hertz (Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich

Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali.

Frekuensi adalah banyaknya getaran per banyaknya waktu pada waktu

lampau satuan dari ukuran sebuah frekuensi didefinisikan sebagai banyaknya

siklus perdetik (cps).Sekarang, frekuensi ditentukan dalam satuan yang disebut

Hertz (Hz). Satu Hertz sama dengan satu siklus perdetik. Frekuensi yang dapat

didengar oleh Manusia berkisar 20 sampai 20.000 Hz dan jangkauan frekuensi ini

dapat mengalami penurunan pada batas atas rentang frekuensi sejalan dengan

bertambahnya umur manusia. Jangkauan frekuensi audio manusia akan berbeda

jika umur manusia juga berbeda. Frekuensi bunyi dapat didefinisikan sebagai

jumlah periode siklus kompresi dan regangan yang muncul dalam satu satuan

waktu seperti yang ditunjukkan pada persamaan- persamaan dibawah ini

(Mediastika.Christina.2005).

Sedangkan periode adalah banyaknya waktu per banyaknya getaran,

sehingga periode berbanding terbalik dengan frekuensi.

T = 1

� ... (2.2)

Keterangan :

f = Frekuensi (Hz)

T = periode (detik)

Dalam tabel 2.2 berikut dapat dilihat perbedaan dari jarak rentang

frekuensi yang dapat ditransmisikan dan diterima oleh beberapa sumber dan

(53)

Tabel 2.2 Rentang frekuensi dari beberapa sumber bunyi

Sumber Bunyi Rentang Frekuensi (Hz)

Manusia 85-5000

Anjing 450-1080

Kucing 780-1520

Piano 30-4100

Pitch Music Standart 440

2.3.2 Cepat Rambat Bunyi

Bunyi bergerak pada kecepatan berbeda-beda pada tiap media yang

dilaluinya. Pada media gas udara, cepat rambat bunyi tergantung pada kerapatan,

suhu, dan tekanan

c = ��

� ... (2.3)

atau dalam bentuk yang sederhana dapat ditulis :

c = 20,05√� ... (2.4)

Pada media padat bergantung pada modulus elastisitas dan kerapatan, sedangkan

pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan.

c = ��

(54)

ρ = Kerapatan (Kg/m3)

Pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan.

c = ��

� ... (2.6)

Keterangan :

B = Modulus bulk (N/m2) �= Kerapatan (Kg/m3)

Bunyi merupakan gelombang maka bunyi mempunyai cepat rambat yang

dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu :

1. Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan

partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi

merambat paling cepat pada zat padat. Tabel 2.3 disajikan beberapa

kecepatan bunyi dalam material tertentu.

Tabel 2.3Cepat rambat bunyi pada berbagai

Material Kecepatan bunyi (ft/s) Kecepatan bunyi (m/s)

Udara 1100 343

2. Suhu medium, semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin

cepat bunyi merambat. Hubungan ini dapat dirumuskan kedalam

persamaan matematis (v = v0 + 0,6 t) dimana v0 adalah cepat rambat pada

suhu nol derajat dan t adalah suhu medium (Dolle. Leslie L. dan Prasetio,

(55)

Kebisingan atau noise adalah bunyi atau suara yang tidak dikehendaki dan

dapat mengganggu kesehatan dan kenyamanan lingkungan yang dinyatakan dalam

satuan decibel (dB).Seiring berkembangnya waktu, kebanyakan dari mesin

produksi, mesin–mesin transportasi, dan segala sesuatu yang dapat meningkatkan

taraf hidup manusia selalu berdampingan dengan masalah kebisingan.Kebisingan

dapat merambat melalui banyak jalur yang disebut sebagai path of noise (Harris,

Cyril.M, 1957).

2.4.1 Jenis- Jenis Kebisingan

Kebisingan (Noise) dapat dikelompokkan dalam dua jenis berdasarkan

adanya hubungan noise dengan sinyal, yaitu:

1. Correlated noise: Hubungan antara

kategori ini. Karena itu, correlated noise hanya muncul saat ada sinyal.

2. Uncorrelated noise: Noise yang dapat muncul kapanpun, saat terdapat

sinyal maupun tidak ada sinyal. Uncorrelated noise muncul tanpa

memperhatikan adanya sinyal atau tidak.

Sedangkan berdasarkan sumber bunyinya menurut Mediastika (2005)

kebisingandapat dikelompokkan dalam tiga kategori yaitu :

1. Sumber noise

suatu

2. Sumber noise buatan manusia seperti

3. Sumber noise karena gangguan alamiah seperti

2.4.2 Sinyal Noise

Sinyal yang diterima pada transmisi data akan berisikan sinyal–sinyal yang

ditransmisikan, dimodifikasi oleh berbagai distorsi yang terjadi melalui sistem

(56)

utama yang membatasi performansi sistem komunikasi.Secara umum, grafik

sinyal noise diperlihatkan seperti pada Gambar 2.6 dibawah ini.

Gambar 2.6 Grafik sinyal noise

2.4.3 Parameter Kebisingan

Kebisingan memiliki banyak parameter yang bisa dijadikan sebagai acuan

dalam menentukan skala kebisingan tersebut sebagaimana banyaknya parameter

untuk menentukan bunyi. Namun, parameter yang sering dijadikan acuan dalam

mengukur suatu kebisingan untuk mempersempit pembahasan biasanya di

tentukan oleh parameter berikut:

a. Frekuensi

Gelombang gerak sendiri memiliki banyak kriteria yang dapat dijabarkan

secara terperinci diantaranya adalah frekuensi.Frekuensi didefinisikan

sebagai jumlah getaran ataupun gerakan yang terjadi dalam satu satuan

waktu.Frekuensi dapat di modelkan dengan persamaan 2.1 yang telah

dibahas sebelumnya.

b. Panjang gelombang

Panjang gelombang ( � ) dari gelombang suara merupakan parameter yang

sangat penting didalam mencari tau pola dari gelombang suara.jika dilihat

(57)

λ = c

f ... (2.7)

c. Jumlah Gelombang

Jumlah gelombang merupakan banyaknya gelombang suara yang terjadi

selama perambatan gelombang. Jumlah gelombang dirumuskan sebagai

berikut:

k =2�

� = 2��

� ... (2.8)

d. Sound Pressure

Parameter yang dijadikan sebagai bagian dari gelombang suara adalah

sound pressuredan sound power. Sound pressure merupakan fluktuasi dari

tekanan udara. Ketika suatu sumber bunyi menghasilkan bunyi, maka bunyi

tersebut akan merambat melalui medium udara yang ada disekitarnya.

Ketika terjadi perambatan, maka terjadi perubahan tekanan atmosfer

beberapa saat. Sesuatu yang merupakan perubahan tekanan udara sebagai

indikasi dari adanya perambatan bunyi inilah yang di sebut dengan sound

pressure.

e. Sound Power

Sedangkan sound power merupakan sejumlah daya yang dapat di ukur

dihasilkan oleh radiasi sumber bunyi yang menyebar disekitar udara. Secara

matemetik, sound power dapat di rumuskan sebagai berikut:

Ws = (4� r2) Imax (watt) ... (2.9)

2.4.4 Tingkat Kebisingan

Untuk mempermudah penentuan nilai kebisingan, maka ada metode yang

(58)

a. Sound Pressure Level (SPL)

Hampir setiap pemikiran umum mendefinisikan kata decibel (dB)

dengan mengaitkan terhadap sound pressure level. Hal seperti ini

telah menjadi suatu kesimpulan tersendiri bahwa apabila berbicara

tentang skala decibel berarti merupakan suatu hasil perhitungan dari

sound pressure level.

Secara matematis sound pressure level dapat di rumuskan

sebagai berikut:

P = tekanan yang terjadi (Prms ) untuk aliran fluida

P(ref) = tekanan pada air borne

P(ref) = 2 x 10-5 N/m2

Dan berikut ini adalah nilai SPL yang terjadi pada berbagai sumber

bunyi yang akan ditampilkan pada tabel 2.4 dibawah ini.

Tabel 2.4 SPL Berdasarkan Sumbernya

No Sound Sources(Noise) Examples with Distance

Sound Pressure

Jet aircraft, 50 m away

Threshold of pain

Threshold of discomfort

Chainsaw, 1 m distance

Disco, 1 m from speaker

Diesel truck, 10 m away

Kerbside of busy road, 5m

(59)

9

Conversational speech, 1 m

Average home

Quite library

Quite bedroom at night

Background in TV studio

Rustling leaves in the distance

Threshold of hearing

60

Sumber : Cook, K., & Samuel, 2014

b. Sound Power level

Sound power level dapat di rumuskan sebagai

Lw = 10 log10 _��

�� (db) ……….(2.11)

Dimana :

W = Sound Power

Wreff = sound power referensi dengan standar 10-12 watt

2.5 Prosedur Dasar Mengendalikan Kebisingan

Untuk menentukan perlakuan pengendalian kebisingan yang tepat untuk

permasalahan kebisingan terdapat beberapa langkah yang harus diikuti, yaitu:

1. Pengukuran sumber kebisingan.

Pengukuran dilakukan secara akurat dan tepat untuk mengidentifikasi

distribusi kebisinganyang terjadi.Setelah itu kontrol kebisingan yang

tepat dapat diukur pada setiap sumber yang memungkinkan.

2. Penentuan sasaran penurunan kebisingan

Apabila terdapat beberapa sumber kebisingan maka total output

(60)

3. Penjelasan kebutuhan penurunan kebisingan

Kebutuhan penurunan kebisingansangat diperlukan karena terdapat

perbedaan kelebihan kebisinganterhadap sasaran desain penurunan

kebisingan.

4. Aplikasi kontrol kebisingan.

Pemilihan perlakuan penurunan kebisingan untuk membatasi radiasi,

transmisi, dan kebisingan yang dibangkitkan pada beberapa sumber

yang diidentifikasi dan dihitung berdasarkan langkah 1.Semua

perlakuan harus dipilih sehingga efek keseluruhan dapat dikembangkan

menjadi tingkat sasaran desain penurunan kebisingan seperti yang

dijelaskan pada langkah 2, dalam kondisi biaya yang sedikit, tanpa

interferensi dari operator, perawatan, dan tingkat keamanan (Dolle.

Leslie dan Prasetio,1993).

2.6 Sumber Kebisingan Aerodinamis

Sumber noise pada komponen aerodinamis diketahui sebagai bunyi akibat

pergerakan antara udara terhadap medium lingkungannya. Sumber noise secara

umum dikenal dengan istilah sebagai Noise Generation Mechanism, adalah

mekanisme sumber kebisingan yang disebabkan oleh adanya operasi atau kegiatan

serta peralatan yang menimbulkan kebisingan seperti kegiatan crushing,

pengetokan, pengeboman, punch-press, penempaan, drilling, dan juga pada

pemutaran suatu propeller. Secara umum, Noise Generation Mechanism terbagi

menjadi tiga jenis yaitu :

1. Turbulensi : Disebabkan oleh pergerakan aliran udara yang acak karena

melewati perubahan bentuk suatu daerah.

2. Pulsasi : Merupakan tekanan bidang yang disebabkan adanya perubahan

kecepatan yang signifikan sehingga mengakibatkan perubahan tekanan yang

drastis, pada umumnya disebut sebagai pressure field.

3. Shock : Disebabkan adanya benturan secara cepat oleh aliran udara.

(61)

Gambar 2.7 Sumber-sumber noise pada komponen aerodinamis (Harris, Cyril M.,

1957)

Menurut Harris, Cyrill M didalam bukunya Handbook of Noise Control,

menyebutkan bahwa noise dari propeller yang menggerakkan pesawat terbagi

menjadi dua jenis sumber bising yang utama. Yaitu kebisingan yang bersumber

dari motor penggerak dan kebisingan yang bersumber dari propeler itu sendiri.

Noise generation mechanism pada propeller yang berputar dihasilkan dari

tiga jenis faktor yang berbeda.Yang pertama dihasilkan melalui bending vibration

dari bilah propeller.Yang kedua adalah noise dari rotasi propeller yang dihasilkan

oleh tekanan bidang (pulsasi) yang mengelilingi setiap blade sebagai konsekuensi Aerodynamic

noise

Periodic Broad Band

(62)

kebisingan yang dihasilkan oleh vortex noise yang dihasilkan oleh vortisitas udara

pada aliran lintasan baling yang terkumpul pada bilah propeler selama perputaran.

Secara skematik, penjabaran tentang mekanisme pembentukan kebisingan

dapat dilihat pada gambar 2.8 dibawah ini.

Gambar 2.8Noise GenerationMechanismepada propeller (Harris, Cyril M., 1957)

2.7 Kriteria Kebisingan Pesawat

Ada tiga kriteria yang dapat diterima dari kebisingan pesawat, berikut

penjabaran tiap-tiap kriteria.

1. Kriteria 1

Sebuah kebisingan lingkungan baru atau memiliki nilai kebaruan yang

sebanding pada dasar kebisingan untuk suara lingkungan dikenal dan dianggap

oleh kebanyakan orang untuk secara signifikan dapat dipertimbangkan di

tempat tinggal juga dianggap signifikan dapat diterima di tempat

tinggal.Ekspresi"kebanyakanorang" dan"secara signifikan dapat diterima"

membuatkriteria initerbuka untuk interpretasidanajudikasi.Namun

pendekatanyangmungkinmemiliki beberapa manfaatdalam yang

(63)

Banyak orang membuat kesimpulantentangefekdari kebisingan pesawat

terbangpadakomunitas orang didekatbandarayangberulang

kaliterkenasepertikebisingan lingkungan.GambarSayamenyarankanbahwa

suarapesawat yang memilikitingkatkebisinganyang dirasakan(3) lebih

dari100PNdBmungkin dianggapoleh sejumlahbesar orangmenjadi tidak dapat

diterimadirumah mereka, karenaitu adalahtingkat kebisinganperkiraan50ft(15

m) daritrukatausepeda motordijalan raya pada kecepatanmaksimum ataudalam

perjalananakselerasi200ftdari sebuah keretaapi dieseldengan kecepatan30

sampai 50mph.Perbandingan inimenjadisangat penting, harustermasuktidak

hanyapuncaktingkatPNdBtetapi jugajumlahdan durasikejadian. Dalam

halinieksposurke pesawat, truk, sepeda motor, dankebisingan kereta apisangat

berbeda, tidak selalumendukungkebisinganpesawat.

Gambar 2.9 Tingkatintermitenkhasyang dihasilkan

olehkendaraantransportasi.Peningkatan10PNdBbiasanyasetara

(64)

2. Kriteria 2

Sebuahkebisingan lingkunganmemilikipenilaian komposit

kebisingan(CNR) (4) yang menunjukkanbahwa banyaknya keluhandan

perilakukelompokterhadapkebisinganmungkin membuatnyadianggaptidak

dapat diterima. Ini adalahresponyang diharapkan untukCNRdari 100

hingga115.Tabel 2.3, kolom3, menunjukkanpuncaktingkatPNdBrata-rata

untukberbagai jumlahkejadiandari kebisingan pesawat terbang(kolom 1)yang

terjadi di antara jam7 pagi hingga10 malam, akanmemberikan nilaidari100.

Tabel 2.5 Jumlah kejadian dari kebisingan pesawat terbang dan rata-rata untuk

puncak PNB melebihi 80 yang diperlukan untuk mencapai sebuah kebisingan dan

dengan nomor indeks 45 atau peringkat kebisingan komposit 100, untuk

pesawat sipil yang beroperasi pada jam 7 pagi ke 10 malam

Number of

occurrences

Average peak PNdB

(65)

merekaterganggu oleh suaradengan berbagaicara, atau cenderung dinilai

sebagaiaspek terburukdarilinkungan perumahan dan dianggaptidak dapat

diterima. Angka2, 3, 4, dan5menunjukkan bahwalingkungan seperti

ituakanmemilikiNNI darii45.Tabel2.3kolom2, menunjukkanrata-ratatingkat

puncakPNdBper kejadianyangakanmemberikanNNIdari45. Singkatnya,

disiimpulkan bahwasuara, diulangcukup seringselama setiaphari,

memilikipuncaktingkat100PNdB(kriteria 1) atauCNRdari100(kriteria 2)

atauNNIdari45(kriteria 3) akandinilaitidak dapat diterimaolehsekitar 50%

dariorang-orangdiperumahanmasyarakat.Hal

inidisimpulkanberdasarkantigakriteria dari 30 hingga 40pengulangansetiap

haridarikebisinganpesawat di100PNdBmungkin tidak dapat

diterimaolehbanyak orang.

Gambar 2.10 GrafikNoise and number index (NNI) terhadap orang (K. D. Kryter,

1966)

2.8 Simulasi ANSYS

ANSYS adalah sebuah software analisis elemen hingga dengan

kemampuan menganalisa dengan cakupan yang luas untuk berbagai jenis masalah

(66)

nama menjadi ANSYS yang ditemukan pertama kali oleh Dr. John Swanson pada

tahun 1970.

ANSYS merupakan tujuan utama dari paket pemodelan elemen hingga

untuk secara numerik memecahkan masalah mekanis yang berbagai macam.

Masalah yang ada termasuk analisa struktur statis dan dinamis (baik linear dan

non-linear), distribusi panas dan masalah cairan, begitu juga dengan ilmu bunyi

dan masalah elektromagnetik. Teknologi ANSYS mekanis mempersatukan

struktur dan material yang bersifat non-linear.ANSYS multiphysic juga mengatasi

masalah panas, struktur, elektromagnetik, dan ilmu bunyi.Aplikasi ANSYS dapat

digunakan dalam teknik sipil, teknik listrik, fisika dan kimia.

2.8.1 ANSYS Acoustic

Akustik (acoustic) adalah studi tentang generasi, propagasi, penyerapan

dan refleksi gelombang tekanan suara dalam media. Adapun aplikasi untuk

akustik ini diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Sonar.

2. Desain ruang konser, di mana pemerataan tekanan suara diinginkan.

3. Minimalisasi kebisingan pada mesin.

4. Pembatalan kebisingan.

5. Akustik bawah air.

6. Desain speaker, rumah speaker, filter akustik, muffler, dan banyak

perangkat sejenis lainnya seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.11

dibawah.

(67)

Gambar 2.11 Simulasi akustik pada speaker (Ansys Workshop R150, 2015)

2.8.2 Acoustic ACT (Application Customization Toolkit) Extension

Acoustic ACT Extension adalah fitur tambahan dari Ansys yang dapat

memaparkan fitur-fitur akustik yang cukup lengkap. Fitur-fitur AnsysAcoustic

ACT Extension yaitu:

1. Menentukan sifat-sifat akustik.

2. Menentukan kondisi batas dan beban akustik.

3. Menentukan hasil proses akustik.

Pada analisis akustik yang tersedia di ANSYS, biasanya melibatkan

pemodelan media cairan dan struktur sekitarnya.Yang sering menjadi perhatian

pada analisis akustik distribusi tekanan pada cairan pada frekuensi yang berbeda,

gradien tekanan, kecepatan partikel, SPL (sound pressure level), serta hamburan,

difraksi, transmisi, radiasi, redaman, dan dispersi gelombang akustik.

Acoustic ACT dapat digunakan untuk melakukan simulasi sensor parkir

mobil yang mendeteksi benda-benda di sekitar mobil. Sensor ini bekerja dengan

menggunakan gelombang ultrasonik dan gema yang dihasilkannya. Simulasi

(68)

(69)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pesawat tanpa awak (Unmanned Aerial Vehicle atau disingkat UAV),

adalah sebuah mesin terbang yang dapat dikendali dari jarak jauh ataupun mampu

mengendalikan dirinya sendiri, dimana dalam aktivitasnya menggunakan hukum

aerodinamika untuk mengangkat dirinya.

Pesawat tanpa awak dimaksudkan untuk mengemban misi pemantauan

udara untuk melihat objek yang diam atau bergerak diatas permukaan tanah. Misi

tersebut dilakukan di wilayah dengan dukungan infrastruktur yang minim seperti

daerah hutan, pegunungan, rawa dan lain-lain. Di Indonesia cocok digunakan

untuk pemantauan daerah perbatasan yang sulit untuk dijangkau dimana wilayah

Indonesia merupakan wilayah kepulauan yang sangat luas dan sulit dijangkau,

dengan bantuan pesawat tanpa awak ini membuat pemantauan lebih mudah

melalui udara.

Proses kontrol pesawat sepenuhnya dilakukan oleh sistem autopilot

dengan mengacu pada parameter-parameter yang telah ditentukan oleh pengguna

sebelum terbang. UAV sendiri mampu membawa kamera, sensor, alat komunikasi

dan beberapa peralatan lain. Pesawat-pesawat semacam ini berkembang luas di

kalangan militer. Saat ini UAV semakin beragam jenis dan bentuk. Bahkan ada

yang berbentuk lingkaran dan lebih kecil ukurannya. Dan kesemuanya itu tidak

lepas dari fungsi dan tujuannya. UAV memang kerap digunakan untuk tugas

militer seperti yang dilakukan Predator dan Aquila UAV.

Penelitian terhadap Pesawat tanpa awak (UAV) ini telah banyak dilakukan

penelitian terutama pada pengembangan fungsi dan tujuan dari pesawat tanpa

(70)

Pesawat ini menggunakan mesin sebagai penggerak ketika beroperasi,

mesin akan menghasilkan suara bising yang diakibatkan aktivitas mesin yang

menghasilkan bunyi bising. Kebisingan dari sebuah propeller adalah kombinasi

dari 2 (dua) sumber kebisingan, yaitu dari propeller sendiri, dan dari sumber

tenaga (mesin). Pada dasarnya secara umum peningkatan putaran mesin pada

pesawat akan mengakibatkan peningkatan nilai kebisingan yang terjadi.

Laboratorium Noise and Vibration Research Centre (NVC) Fakultas

Teknik USU khusus untuk penelitian pesawat tanpa awak ini telah melakukan

beberapa penelitian diantaranya dapat dilihat di pada Tabel 1.1 dibawah ini.

Tabel 1.1 Penelitian Pesawat Tanpa Awak Teknik USU

No Nama Judul Tahun Pembimbing

1 Arifin FauziLubis,

dkk

Landing dengan

Variasi Sudut

2 JulionoSusanto Analisis Gaya

(71)

Tanpa Awak

Serat Rock Wool

Dengan Metode

Hand Lay Up

3 NazwirFahmiDamanik Simulasi

Karakteristik

2015 IkhwansyahIsranuri

4 IrwanRosyadiNst Studi

Eksperimental

(72)

Gambar 1.1 Pesawat- pesawat Tanpa Awak Prototype NVC USU

Pada gambar 1.1 diatas terlihat pesawat tanpa awak hasil penelitian dari

laboratorium NVC USU. Untuk penelitian ini akan dikaji tentang karakteristik

kebisingan yang terjadi pada pesawat tanpa awak generasi 3.

Dalam hal ini penelitian terhadap kebisingan pada pesawat tanpa awak

dilakukan dengan metode simulasi menggunakan ANSYS Workbench untuk

menganalisa kontur kebisingan yang terjadi pada pesawat tanpa awak.Analisa

simulasi dipilih karena dapat menganalisa sistem yang kompleks dan dapat

menyesuaikan desain lain terhadap kondisi yang di peroleh untuk mendapatkan

hasil terbaik.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut diatas penulis tertarik untuk

melakukan penelitian pada karakteristik kebisingan pada pesawat tanpa awak

NVC USU dengan merumuskan masalah sebagai berikut : Generasi 3