Studi Eksperimental Kebisingan dan Simulasi Kontur Kebisingan Pesawat Tanpa Awak Prototipe NVC USU Chapter III V

(1)

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Noise and Vibration Control

program Magister dan Doktoral Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penelitian ini direncanakan berlangsung selama ± 3 bulan.

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

Penelitian yang dilakukan bersifat eksperimental. Bahan dan alat yang digunakan pada penelitian, antara lain :

3.2.1 Bahan Penelitian

1. Pesawat Tanpa Awak Prototype NVC USU

Pada penelitian ini pesawat yang digunakan adalah hasil rakitan dari beberapa orang mahasiswa yang tergabung di dalam tim Low Noise UAV NVC dengan berat total 6200 gram. Pesawat tanpa awak mampu terbang hingga jarak 1 km, tetapi pesawat ini hanya diterbangkan hingga jarak 300 meter karena keterbatasan jarak pandang manusia. Tampilan pesawat dapat dilihat pada Gambar 3.1.

(2)

Secara umum pesawat prototipe NVC USU terdiri dari beberapa komponen, yaitu :

A.Mesin Pesawat UAV

Mesin yang digunakan adalah mesin bensin bertipe DLE Gas Engine–30cc. Berikut adalah karakteristik dari motor penggerak yang digunakan :

Performance : 3.7HP/ 8500 rpm

Idle Speed : 1600 rpm/min

Spesification of Propeller : 18x8; 18x10; 19x8; 20x8

Sparking Plug : NGK CM6

Exhaust Amount : 30.5 cm3

Diameter x Stroke : 36 mm x 30mm

Ratio of Compression : 7.6 : 1

Ratio of Lubricating : 30 : 1

Main Engine : 920 g

Exhaust pipe : 60 g

Ignition Equipment : 120 g

Tampilan mesin DLE Gas Engine-30cc yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 DLE Gas Engine-30cc

B.Badan Pesawat

(3)

Kayu balsa adalah material yang baik dalam meredam getaran. Badan pesawat yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Badan Pesawat

Berikut adalah karakteristik dari badan pesawat yang digunakan : Bentang sayap : 2300 mm

Panjang : 1720 mm

Luas sayap pesawat : 81,6 dm2

Berat : 5090 gram

Bahan : Rangka (kayu balsa)

Kaki pesawat (serat karbon) Pelapis badan pesawat (plastic) Roda (karet)

C. Propeller

Propeller yang digunakan pada penelitian kali ini adalah propeller bermerk

(4)

Gambar 3.4 Propeller

3.2.2 Alat Penelitian

1. Sound Level Meter

Sound level meter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur seberapa

besar suara bising mempengaruhi pekerja dalam melaksanakan tugasnya. Prinsip kerja sound level meter ialah didasarkan pada getaran yang terjadi. Apabila ada objek atau benda yang bergetar, maka akan menimbulkan terjadinya sebuah perubahan pada tekanan udara yang kemudian akan ditangkap oleh sistem peralatan. Selanjutnya layar digital akan menunjukkan angka jumlah dari tingkat kebisingan yang dinyatakan dengan nilai dB. Sound level meter yang digunakan bermerk Bruel & Kjaer tipe 2238. Fungsi alat ini untuk mengukur intensitas kebisingan antara 30–130 dB dan dari frekuensi 20–20.000 Hz seperti terlihat pada Gambar 3.5.

(5)

2. Tripod

Tripodadalah alat stan untuk membantu dalam penggunaan Sound Level Meter.

Dimana tripod menjadi penyangga SLM agar tidak bergerak pada saat pengambilan data uji eksperimen kebisingan. Tripod yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Tripod

3. Kabel USB

Kabel USB digunakan untuk mentransfer data hasil pengukuran dan juga dhasil dokumentasi ke Laptop yang digunakan. Kabel USB yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Kabel USB

4. Meteran

(6)

Gambar 3.8 Meteran

5. Laptop

Laptop digunakan untuk menyusun data yang diperoleh dari hasil pengukuran. Spesifikasi dari laptop yang digunakan, antara lain :

Processor : Intel Core i3 3217U Processor

RAM : 4 GB

CPU : 1,8 GHz

System : Windows 7 64–bit

VGA : Nvidia Geforce 720M

Tampilan laptop dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Laptop

6. Obeng Plus

(7)

Gambar 3.10 Obeng Plus

7. Senter

Senter digunakan sebagai penerangan saat melakukan pengujian pada malam hari. Senter dapat dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Senter

8. Tachometer

Tachometer digunakan untuk mengukur rpm pada saat pengujian. Tachometer

yang digunakan bermerk Lutron tipe DT-2236 seperti pada Gambar 3.12.

(8)

9. Telepon genggam

Telepon genggam digunakan untuk mengambil gambar dan sebagai penerangan pada saat melakukan pengujian. Telepon genggam yang digunakan bermerk

Sony dengan tipe Z1 Compact seperti pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Telepon genggam

10.Remote Kontrol

Remote kontrol berfungsi untuk mengendalikan pesawat pada batas jarak

tertentu. Pada saat pengujian remote digunakan untuk mengatur tingkat rpm dan kompresi dari mesin pesawat prototipe NVC USU. Remote control yang digunakan menggunakan 6 channel 2,40Hz digital computer radio system

(9)

Gambar 3.14 Remote control

3.3 Pengujian Kebisingan Pesawat Prototipe NVC USU 3.3.1 Set Up Pengujian

Pengujian dan pengambilan data secara eksperimental yang dilakukan untuk memperoleh karakteristik kebisingan yang ditransmisikan pesawat prototipe NVC USU dilakukan pada putaran mesin 2000 – 7000 rpm dengan interval 1000 rpm pada jarak 1 meter, 3 m, dan 5 meter. Pengukuran dilakukan pada arah horisontal, vertikal, dan aksial seperti sumbu pengukuran pada Gambar 3.15. Pada saat mesin dihidupkan sesuai putaran dan jarak yang diinginkan, diambil data menggunakan

Sound Level Meter dengan microphone mengarah pada objek pengujian.

(10)

Gambar 3.15 Arah pengukuran

Pada Gambar 3.15 terlihat arah pengukuran yang dilakukan pada sumbu X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- berpusat pada motor penggerak pesawat tanpa awak prototipe NVC USU.

3.4 Variabel Penelitian

Pada penelitian ditentukan dua buah variabel, yakni variabel bebas dan variabel terikat.

3.4.1 Variabel Bebas

Variabel bebas adalah variabel/faktor yang dibuat bebas dan bervariasi yang mempengaruhi atau sebab perubahan timbulnya variabil terikat pada penelitian. Variabel bebas sering didefenisikan sebagai variabel penyebab. Dalam penelitian ini di tetapkan beberapa variabel terikat, yaitu:

1. Putaran mesin

2. Arah pengukuran horisontal, vertikal, dan diagonal.

3. Jarak sound level meter ke titik pusat mesin pesawat prototipe NVC USU.

3.4.2. Variabel Terikat

Variabel terikat adalah variabel/faktor yang muncul akibat adanya variabel bebas. Maka dalam penelitian ini yang menjadi variabel terikat adalah :

(11)

3.5 Cara Pelaksanaan Penelitian

Untuk melakukan studi eksperimental karakteristik kebisingan pada pesawat prototipe NVC, diperlukan urutan proses agar dalam pengerjaan tugas akhir ini dapat berjalan dengan baik yang meliputi :

1. Pengumpulan data awal

Tahap ini merupakan tahapan dilakukan pengumpulan data tentang informasi mengenai pesawat tanpa awak dari cara kerja, fungsi dan kegunaan, dan perkembangan penelitian kebisingan terhadap pesawat tersebut serta spesifikasi data yang dibutuhkan untuk dilakukan penelitian.

2. Studi literatur

Penelitian ini harus dilakukan berlandaskan pada azas-azas teoritis yang diakui di dalam dunia ilmu pengetahuan sehingga dapat dijadikan rujukan penyelesaian penelitian ini. Studi literatur ini dilakukan dengan cara memperolehnya dari buku buku referensi, jurnal jurnal ilmiah, kumpulan symposium, diskusi personal, atau lewat media internet.

3. Pengambilan data

Pengambilan data dilakukan pada saat pengujian dengan mempertimbangkan variasi putaran, jarak, dan arah pengukuran.

4. Pengolahan data

Pengolahan data pada penelitian ini dilakukan dengan penyelesaian persamaan dan bantuan software. Data-data yang dibutuhkan selama proses pengerjaan di input kedalam proses komputasi data.

5. Analisa hasil komputasi data

Pada tahapan ini akan dilakukan pembahasan terhadap data yang dihasilkan dari pengujian yang telah dilakukan.

6. Simulasi data

(12)

7. Penarikan kesimpulan

Penarikan kesimpulan ini berdasarkan korelasi terhadap tujuan penelitian yang telah ditetapkan sebelumnya. Dengan demikian diharapkan tidak terjadi penyimpangan dari tujuan penelitian.

3.6 Diagram Alir Penelitian

(13)

(14)

BAB 4

ANALISA DATA

4.1 Data Pengukuran Kebisingan

Pengukuran kebisingan dilakukan di Laboratorium Noise and Vibration

Research Center. Pengukuran dilakukan pada arah horisontal, vertikal, dan aksial.

Nilai kebisingan lingkungan yang tertera pada Sound Level Meter adalah 34,7 dB dan pada tekanan 1 atm. Analisa data penelitian dilakukan pada kondisi steady pada temperatur 25°C (asumsi) dan kecepatan fluida udara 346,1 m/s (asumsi). Data tingkat kebisingan hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3.

Tabel 4.1 Hasil pengukuran kebisingan pada jarak 1 meter.

No N dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z-. Pada 2000 rpm, terdapat nilai kebisingan terendah di arah X- dan Z+ dengan nilai tingkat kebisingan 87,1 dB dan pada 7000 rpm terdapat nilai kebisingan tertinggi di arah Y- (arah knalpot) dengan nilai tingkat kebisingan 97,7 dB.

(15)

Tabel 4.2 Hasil pengukuran kebisingan pada jarak 3 meter. dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z-. Pada 2000 rpm, terdapat nilai kebisingan terendah di arah X- dan Z+ dengan nilai tingkat kebisingan 81,3 dB dan pada 7000 rpm terdapat nilai kebisingan tertinggi di arah Y- (arah knalpot) dengan nilai tingkat kebisingan 93,5 dB.

Tabel 4.3 Hasil pengukuran kebisingan pada jarak 5 meter.

(16)

Keterangan : = nilai kebisingan tertinggi

= nilai kebisingan terendah

Pada Tabel 4.3 dapat dilihat nilai tingkat kebisingan pada jarak 5 meter dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z-. Pada 2000 rpm, terdapat nilai kebisingan terendah di arah Z+ dengan nilai tingkat kebisingan 79,3 dB dan pada 7000 rpm terdapat nilai kebisingan tertinggi di arah Y- (arah knalpot) dengan nilai tingkat kebisingan 91,1 dB.

Pada pesawat tanpa awak, semakin tinggi varisi putaran akan menghasilkan kebisingan lebih kuat. Aktifitas mesin terutama terjadi lebih intens pada putaran tinggi mengakibatkan kebisingan akan lebih terdengar. Seperti gesekan pada roda gigi, poros, dan bantalan. Getaran juga akan semakin intens terjadi pada putaran yang lebih tinggi karena mengalami gaya yang lebih besar. Seperti gaya puntir pada propeler dan gaya geser pada baut dan mur. Yang terkahir, pada putaran lebih tinggi membuat suara dari pergerakan udara, gas, dan cairan pada gas buang dan pembakaran seperti flare boom, menimbulkan kebisingan lebih kuat.

Semakin jauh jarak pengukuran dilakukan, maka semakin rendah kebisingan yang dihasilkan. Karena udara sebagai media penghantar kebisingan mulai menyebar sehingga kebisingan tidak terhantar secara keseluruhan pada titik pengukuran yang jauh seperti 5 meter. Nilai kebisingan yang di dapat pada arah pengukuran sumbu Y- (arah knalpot) adalah yang paling tinggi dibandingkan dengan arah pengukuran yang lain. Karena knalpot adalah satu-satunya bagian mesin yang tidak ditutupi oleh badan pesawat membuat kebisingan dapat dihantarkan dengan baik. Sedangkan arah pengukuran sumbu Z+ (arah ekor pesawat) dan sumbu X- (arah sayap kiri pesawat) adalah arah dengan nilai tingkat kebisingan terendah. selain jauh dari knalpot, pada kedua arah ini terhalang oleh badan pesawat yang menutupi mesin sehingga kebisingan tidak dapat terhantar dengan baik. Propeller berada pada jarak Z- dan bukan merupakan arah dengan tingkat kebisingan tertinggi, sehingga dapat disimpulkan mesin menjadi pusat kebisingan paling besar pada pesawat tanpa awak prototipe NVC USU.

(17)

Untuk melihat perbedaan nilai kebisingan motor penggerak sebelum dan sesudah dipasang ke badan pesawat, maka diperlukan data hasil pengukuran mesin

(18)

No N (rpm)

Y+ (dB) Y- (dB) X+ (dB) X- (dB) Z+ (dB) Z- (dB)

1m 3m 5m 1m 3m 5m 1m 3m 5m 1m 3m 5m 1m 1m

1 2000 87.9 84.5 82.7 87.5 83.2 81.9 89.3 87.4 83.1 88.2 85.3 83.1 90.0 88.2

2 3000 91.8 88.7 87.6 91.0 87.2 86.5 94.4 91.2 88.5 93.3 90.1 88.3 95.1 92.3

3 4000 94.1 92.5 91.8 93.7 92.1 90.3 96.9 94.2 92.1 96.6 93.8 91.8 97.3 95.6

4 5000 98.7 96.1 94.7 97.2 95.5 92.6 101.1 98.3 95.3 100.1 97.8 94.5 102.2 100.4

5 6000 101.3 99.1 97.2 101.0 98.2 95.6 104.7 100.3 98.3 104.5 99.8 97.1 105.5 103.8

(19)

Pada Tabel 4.4, terdapat nilai tingkat kebisingan pada penelitian mesin DLE

Gas Engine-30cc sebelumnya di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- pada

jarak 1 meter, 3 meter, dan 5 meter oleh Irwan Rosyadi pada tahun 2014. Akan tetapi pada arah sumbu Z, Irwan Rosyadi hanya melakukan pengukuran pada jarak 1 meter. Hasil pengukuran ini di dapat sebelum mesin dipasangkan ke badan pesawat. Berbeda dengan arah pada penelitian yang dilakukan saat ini, peneliti terdahulu melakukan penelitian dengan arah sumbu vertikal Z (arah knalpot menghadap ke atas), horizontal Y, dan aksial X. Dengan kata lain pada penelitian yang dilakukan Irwan Rosyadi knalpot menghadap ke arah sumbu Z+. Tingkat kebisingan tertinggi berada pada putaran 7000 rpm pada jarak 1 meter di arah pengukuran Z+ (arah knalpot) dengan nilai 108,8 dB dan arah pengukuran terendah berada pada putaran 2000 rpm pada jarak 5 meter di arah pengukuran Y- (arah kanan mesin saat knalpot menghadap ke atas) dengan nilai 81,9 dB.

Dengan membandingkan nilai kebisingan tertinggi dan terendah saat sebelum dan sesudah mesin dipasang ke badan pesawat, maka diketahui pada nilai tingkat kebisingan tertinggi di arah knalpot Y- (penelitian sekarang) dan Z+ (penelitian sebelumnya) pada jarak 1 meter dengan putaran 7000 rpm terjadi penurunan 17,7 dB. Sedangkan pada nilai tingkat kebisingan terendah di arah Z+ (arah ekor penelitian sebelumnya) dan arah Y- (arah kanan mesin saat knalpot menghadap ke atas) pada jarak 5 meter dengan putaran 2000 rpm mengalami penurunan 2,6 dB.

(20)

4.2 Parameter Kebisingan

1. Nilai Kebisingan (Lp) Hasil Pengukuran Rata-Rata

Berikut adalah perhitungan nilai kebisingan rata-rata masing – masing arah pengukuran pada putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm dengan jarak 1 meter, 3 meter, dan 5 meter. Nilai kebisingan (Lp) rata-rata hasil pengukuran pada putaran 2000 rpm dengan jarak 1 meter

Tabel 4.5 menunjukkan nilai kebisingan rata-rata pada putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm hasil perhitungan menggunakan Microsoft excel dengan menggunakan Persamaan 4.1.

2. Sound Power Level

(21)

Lw = 10 log W

Wref (dB) Dimana :

W = Sound power

Wreff = Sound power referensi dengan standar 10-12 watt

Diketahui : W = 3,7 HP

= 3,7 HP x 745,7 = 2759,09 watt Wreff = 10-12 watt

Sehingga :

Lw = 10 log (2759,09 watt/ − 2 watt = 154,41 dB

3. Tekanan Suara

Terlebih dahulu akan ditentukan nilai tekanan suara untuk kebisingan arah putaran X+ dengan jarak 1 meter pada putaran 2000 rpm. Secara matematis tekanan suara dapat diselesaikan dengan persamaan pada Tabel 2.2.

SPL = Lp = 10 log

[

P 2

P(ref)2

]

= 20 log P P(ref)

Dimana :

P = Tekanan yang terjadi (Prms ) untuk aliran fluida

Preff = Tekanan referensi yang distandarisasi ANSI S1.8 1989 pada Tabel 2.2. = 20 µPa

Diketahui :

Lp = 88,1 dB (Sumbu X+ pada jarak 1 meter pada putaran 2000 rpm) Preff = 2 x 10-5 N/m2

Sehingga :

(22)

P = 2 x 10-5 N/m2 x

10

(88,1 dB/ 20) = 0.508 Pa

Dengan menggunakan persamaan yang sama menggunakan bantuan Software

Microsoft excel dilakukan perhitungan untuk nilai tekanan pada masing - masing

arah pengukuran dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 1 meter, 3 meter, dan 5 meter. Kemudian hasil perhitungan diplot ke dalam Tabel 4.6, Tabel 4.7, dan Tabel 4.8.

Tabel 4.6 Hasil perhitungan nilai tekanan suara pada jarak 1 meter.

No N

(rpm)

X+ (Pa)

X- (Pa)

Y+ (Pa)

Y- (Pa)

Z+ (Pa)

(23)

Tabel 4.7 menunjukkan nilai tekanan di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 3 meter hasil perhitungan. Tekanan suara tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan tekanan suara terendah berada di arah sumbu X- dan Z+ dengan putaran 2000 rpm.

(24)

4. Kecepatan Partikel Akustik

Kecepatan partikel akustik didefenisikan sebagai daerah gerakan partikel fluida sebagai gelombang suara melewati material. Kecepatan partikel akustik diukur untuk melihat pengaruhnya terhadap nilai kecepatan akustik udara. Setelah didapatkan nilai tekanan suara pada masing-masing kondisi titik pengukuran dapat dicari nilai kecepatan partikel akustik, pada (X+, 1 meter, 2000 rpm) dengan Persamaan 2.2 berikut.

u = Prms / Z₀

= 0.508 Pa / 409,8 Pa-s/m

= 1,24 x − m/s = 0,00124 m/s

Dengan cara yang sama diperoleh nilai pada masing-masing kondisi pengukuran yang diplot ke dalam Tabel 4.9, Tabel 4.10, dan Tabel 4.11.

Tabel 4.9 Hasil perhitungan nilai kecepatan partikel akustik pada jarak 1 meter.

(25)

Tabel 4.10 Hasil perhitungan nilai kecepatan partikel akustik pada jarak 3 meter. Tabel 4.10 menunjukkan nilai kecepatan partikel akustik di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 3 meter hasil perhitungan. Kecepatan partikel akustik tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan kecepatan partikel akustik terendah berada di arah sumbu X- dan Z+ dengan putaran 2000 rpm. Didapat nilai kecepatan partikel akustik sangat kecil dibandingkan kecepatan akustik udara yang nilainya 346,1 m/s, sehingga tidak terlalu mempengaruhi perubahan nilai kecepatan akustik udara.

Tabel 4.11 Hasil perhitungan nilai kecepatan partikel akustik pada jarak 5 meter.

(26)

partikel akustik tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan kecepatan partikel akustik terendah berada di arah sumbu Z+ dengan putaran 2000 rpm. Didapat nilai kecepatan partikel akustik sangat kecil dibandingkan kecepatan akustik udara yang nilainya 346,1 m/s, sehingga tidak terlalu mempengaruhi perubahan nilai kecepatan akustik udara.

5. Intensitas Akustik

Nilai intensitas akustik pada (X+, 2000rpm, 1 meter) dapat dicari menggunakan Persamaan 2.3 berikut.

I = P2/Pc

= (0,508 Pa)2/ 409,8 Pa-s/m

= 6,29 x − W/ �2

Kemudian diplot ke dalam Tabel 4.12, Tabel 4.13, dan Tabel 4.14 untuk nilai pada kondisi pengukuran yang lainnya.

Tabel 4.12 Hasil perhitungan nilai intensitas akustik pada jarak 1 meter.

(27)

Tabel 4.13 menunjukkan nilai intensitas akustik di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 3 meter hasil perhitungan. Intensitas akustik tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan intensitas akustik terendah berada di arah sumbu X- dan Z+ dengan putaran 2000 rpm.

(28)

6. Densitas Energi Akustik

Densitas energi akustik dapat dicari dengan Persamaan 2.4 berikut. D = P2/Pc2 = P2/Z₀c

Untuk nilai pada (X+, 2000 rpm, 1 meter) D = (0,508 Pa)2/ 409,8 Pa-s/m . 346,1 m/s

= 1,82 x −6 J/m3= 1,82 µJ/m3

Dengan menggunakan cara yang sama diplot hasil perhitungan kondisi pengukuran yang lain ke dalam Tabel 4.15, Tabel 4.16, dan Tabel 4.17.

Tabel 4.15 Hasil perhitungan nilai densitas energi akustik pada jarak 1 meter.

No N

(29)

Tabel 4.16 menunjukkan nilai densitas energi akustik di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 3 meter hasil perhitungan. Densitas energi akustik tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan densitas energi akustik terendah berada di arah sumbu X- dan Z+ dengan putaran 2000 rpm.

No N

(30)

7000 rpm dan densitas energi akustik terendah berada di arah sumbu Z+ dengan putaran 2000 rpm.

7. Kenaikan Temperatur Udara

Jika semua energi akustik (densitas) menyebar ke udara maka udara akan mengalami kenaikan temperatur. Kenaikan temperatur didapatkan dari hasil bagi densitas energi akustik terhadap kapasitas unit per volume udara yang diasumsikan pada 25°C. Nilai kenaikan temperatur udara dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.5 berikut.

dT = D/pcp

Pada pengukuran (X+, 2000 rpm, 1 meter) nilainya adalah : = 1,821 µJ/m3/ 1190,7 J/m3°C

= 1,53 x −9°C

Sehingga dengan cara yang sama dicari nilai untuk kondisi pengukuran yang lain dan diplot ke dalam Tabel 4.18, Tabel 4.19, dan Tabel 4.20.

Tabel 4.18 Hasil perhitungan nilai kenaikan temperatur udara pada jarak 1 meter.

No N

(rpm) X+ (°�) X- (°�) Y+ (°�) Y- (°�) Z+ (°�) Z- (°�) 1 2000 1.53E-09 1.21E-09 1.93E-09 2.54E-09 1.21E-09 1.56E-09 2 3000 2.48E-09 1.97E-09 3.05E-09 3.84E-09 1.93E-09 2.31E-09 3 4000 3.50E-09 3.12E-09 4.62E-09 6.23E-09 2.91E-09 3.35E-09 4 5000 4.62E-09 4.02E-09 6.23E-09 8.40E-09 3.93E-09 4.41E-09 5 6000 5.81E-09 5.06E-09 8.03E-09 1.03E-08 4.84E-09 5.43E-09 6 7000 7.49E-09 6.23E-09 1.06E-08 1.39E-08 5.95E-09 6.68E-09

(31)

terjadi sangat kecil sehingga tidak terlalu mempengaruhi kondisi lingkungan di sekitar pesawat tanpa awak.

Tabel 4.19 Hasil perhitungan nilai kenaikan temperatur udara pada jarak 3 meter.

No N

(rpm) X+ (°�) X- (°�) Y+ (°�) Y- (°�) Z+ (°�) Z- (°�) 1 2000 5.18E-10 3.20E-10 6.99E-10 8.21E-10 3.20E-10 5.81E-10 2 3000 7.32E-10 4.62E-10 1.08E-09 1.49E-09 5.18E-10 8.60E-10 3 4000 1.01E-09 8.60E-10 1.56E-09 2.31E-09 8.03E-10 1.24E-09 4 5000 1.33E-09 1.11E-09 2.06E-09 3.12E-09 1.06E-09 1.64E-09 5 6000 1.64E-09 1.43E-09 2.78E-09 4.02E-09 1.30E-09 1.93E-09 6 7000 2.02E-09 1.72E-09 3.84E-09 5.30E-09 1.56E-09 2.48E-09 Tabel 4.19 menunjukkan nilai kenaikan temperatur udara di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 3 meter hasil perhitungan. Kenaikan temperatur udara tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan kenaikan temperatur udara terendah berada di arah sumbu X- dan Z+ dengan putaran 2000 rpm. Nilai kenaikan temperatur udara yang terjadi sangat kecil sehingga tidak terlalu mempengaruhi kondisi lingkungan di sekitar pesawat tanpa awak.

Tabel 4.20 Hasil perhitungan nilai kenaikan temperatur udara pada jarak 5 meter. No N

(32)

Tabel 4.20 menunjukkan nilai kenaikan temperatur udara di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 5 meter hasil perhitungan. Kenaikan temperatur udara tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan kenaikan temperatur udara terendah berada di arah sumbu Z+ dengan putaran 2000 rpm. Nilai kenaikan temperatur udara yang terjadi sangat kecil sehingga tidak terlalu mempengaruhi kondisi lingkungan di sekitar pesawat tanpa awak.

8. Level Kecepatan Bergertar Suara

Level kecepatan bergetar suara dapat dihitung dengan persamaan pada Tabel 2.2: Lv = 20log10(v/vref)

= 20log(1,24 x − m/s/10 x −9 nm/s) = 141,868 dB

Dengan menggunakan cara yang sama ditentukan nilai dari masing-masing kondisi pengukuran dan diplot pada Tabel 4.21, Tabel 4.22, dan Tabel 4.23. Tabel 4.21 Hasil perhitungan nilai kecepatan bergetar suara pada jarak 1 meter.

No N

(33)

Tabel 4.22 Hasil perhitungan nilai kecepatan bergetar suara pada jarak 3 meter.

Tabel 4.22 menunjukkan nilai level kecepatan bergetar suara di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 3 meter hasil perhitungan. Level kecepatan bergetar suara tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan level kecepatan bergetar suara terendah berada di arah sumbu X- dan Z+ dengan putaran 2000 rpm.

Tabel 4.23 Hasil perhitungan nilai kecepatan bergetar suara pada jarak 5 meter.

No N

(34)

dengan putaran 7000 rpm dan level kecepatan bergetar suara terendah berada di arah sumbu Z+ dengan putaran 2000 rpm.

9. Level Intensitas Kebisingan

Persamaan pada Tabel 2.2 digunakan untuk mencari nilai intensitas kebisingan. Li = 10 Log(I/Iref)

Untuk (X+, 2000 rpm, 1 meter) nilainya adalah : = 10 Log ( 6,29 x − W/m2/ − 2 W/m2) = 87,99 dB

Tabel 4.24 Hasil perhitungan nilai level intensitas kebisingan pada jarak 1 meter.

(35)

Tabel 4.25 Hasil perhitungan nilai level intensitas kebisingan pada jarak 3 meter. Tabel 4.25 menunjukkan nilai level intensitas kebisingan di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 3 meter hasil perhitungan. Level intensitas kebisingan tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan level intensitas kebisingan terendah berada di arah sumbu X- dan Z+ dengan putaran 2000 rpm.

Tabel 4.26 Hasil perhitungan nilai level intensitas kebisingan pada jarak 5 meter.

(36)

putaran 7000 rpm dan level intensitas kebisingan terendah berada di arah sumbu Z+ dengan putaran 2000 rpm.

10.Level Densitas Energi

Persamaan pada Tabel 2.2 digunakan untuk mencari nilai level densitas energi. �� = 10 Log (D/Dref)

Untuk (X+, 2000 rpm, 1 meter) nilainya adalah : = 10 Log (1.821 x −6J/m3/ 10-12 J/m3) = 62,6 dB

Tabel 4.27 Hasil perhitungan nilai level densitas energi pada jarak 1 meter.

(37)

Tabel 4.28 Hasil perhitungan nilai level densitas energi pada jarak 3 meter. Tabel 4.28 menunjukkan nilai level densitas energi di arah pengukuran X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan Z- dengan putaran 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm pada jarak 1 meter hasil perhitungan. Level densitas energi tertinggi berada di arah sumbu Y- (arah knalpot) dengan putaran 7000 rpm dan level densitas energi terendah berada di arah sumbu X- dan Z+ dengan putaran 2000 rpm.

Tabel 4.29 Hasil perhitungan nilai level densitas energi pada jarak 5 meter.

(38)

rpm dan level densitas energi terendah berada di arah sumbu Z+ dengan putaran 2000 rpm.

Dari hasil pengukuran dan perhitungan parameter kebisingan, didapat nilai tertinggi dan terendah pada masing-masing parameter seperti yang terlihat pada Tabel 4.30 berikut ini.

Tabel 4.30 Nilai parameter kebisingan tertinggi dan terendah

No Huruf Parameter Kebisingan Arah

(39)

Pada Tabel 4.30 terdapat nilai kebisingan tertinggi dan terendah dari nilai pengukuran tingkat kebisingan dan parameter kebisingan hasil perhitungan. Arah yang dimaksud pada Tabel 4.30 adalah arah tempat pengukuran dilakukan yang berpusat pada motor penggerak. Arah Y- (arah knalpot) adalah arah dengan nilai tertinggi pada setiap parameter kebisingan dan arah Z+ (arah ekor pesawat) menjadi arah dengan nilai terendah pada setiap parameter kebisingan.

4.3 Kontur Kebisingan

Kontur kebisingan diperlukan untuk melihat kebisingan tertinggi dan terendah berdasarkan jarak dan putaran mesin pada sumbu arah pengukuran dengan jelas. Kontur kebisingan yang dibuat adalah kontur kebisingan pada jarak 1 meter, 3 meter, dan 5 meter pada putaran 2000 rpm, 5000 rpm, dan 7000 rpm karena dianggap sudah mewakili pengukuran kebisingan yang dilakukan.

1. Jarak 1 meter

Gambar 4.1 Kontur kebisingan pada jarak 1 meter dengan putaran 2000 rpm.

(40)

Pada Gambar 4.2 terlihat bentuk kontur kebisingan dengan tingkat kebisingan tertinggi berada pada sumbu Y- (95,5 dB) yang disebabkan searahnya ujung knalpot yang merupakan satu – satunya bagian dari mesin yang tidak tertutup badan pesawat terhadap sumbu Y-. Sedangkan yang terendah adalah titik Z+ (92,2 dB) disebabkan arah pengukuran yang paling membelakangi knalpot dan terhalang badan pesawat.

(41)

2. Jarak 3 meter

(42)

(43)

3. Jarak 5 meter

(44)

Pada Gambar 4.8 terlihat bentuk kontur kebisingan dengan tingkat kebisingan tertinggi berada pada sumbu Y- (88,7 dB) yang disebabkan searahnya ujung knalpot yang merupakan satu – satunya bagian dari mesin yang tidak tertutup badan pesawat terhadap sumbu Y-. Sedangkan yang terendah adalah titik X- (83,8 dB) disebabkan knalpot yang merupakan sumber suara berada condong kearah sumbu X+ dan sumbu X- lebih condong menjauhi knalpot.

(45)

Pada Gambar 4.9 terlihat bentuk kontur kebisingan dengan tingkat kebisingan tertinggi berada pada sumbu Y- (91,1 dB) yang disebabkan searahnya ujung knalpot yang merupakan satu – satunya bagian dari mesin yang tidak tertutup badan pesawat terhadap sumbu Y-. Sedangkan yang terendah adalah titik X- (85,7 dB) disebabkan knalpot yang merupakan sumber suara menghadap kearah sumbu X+ dan sumbu X- lebih ke arah menjauh dari knalpot.

Dengan menggunakan software surfer 8.0 disimulasi nilai kebisingan rata-rata dan koordinat titik pengukuran dilakukan untuk melihat kontur mapping

kebisingan. Input data yang dimasukkan ke simulasi pada software surfer 8.0 dapat dilihat pada Tabel 4.31.

Tabel 4.31 Data yang diinput pada software Surfer 8.0

No Arah Pengukuran X axis (m) Y axis (m) Lp Rata-rata (dB)

1 X

1 6 83.0

3 6 88.6

5 6 91.2

7 6 92.0

9 6 86.6

11 6 84.1

2 Y

6 1 87.4

6 3 90.1

6 5 94.4

6 7 93.2

6 9 87.9

6 11 85.2

3 Z

1 6 83.7

3 6 87.4

5 6 91.7

7 6 91.1

9 6 85.4

(46)

Pada Tabel 4.31 terdapat data yang dimasukkan pada surfer 8.0. Surfer 8.0

hanya dapat mensimulasikan dua sumbu axis karena itu pada Tabel 4.31 di atas hanya dimasukkan tiga sumbu pengukuran. X (axis) dan Y (axis) ditunjukkan untuk mewakili kordinat tempat data pengukuran di ambil. Sedangkan Lp rata-rata adalah nilai level kebisingan rata-rata dari beberapa nilai pada rpm yang berbeda yaitu 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, 5000 rpm, 6000 rpm, dan 7000 rpm.

Keterangan :

= titik koordinat pesawat tanpa awak prototype NVC USU = titik koordinat pengukuran dilakukan

= vektor arah kebisingan

Gambar 4.10 Kontur 2D dengan vektor arah kebisingan pada sumbu (X,Y) pengukuran

Pada Gambar 4.10 dapat dilihat vektor arah kebisingan dari pusat kebisingan dan bentuk kontur kebisingan yang terjadi pada pengujian yang dilakukan. Garis-garis melingkar dan warna jingga pada gambar dapat menunjukkan kontur tingkat kebisingan sesuai dengan petunjuk pada skala warna di samping kanan gambar. Dapat dilihat pula ditengah gambar terdapat gambar titik koordinat berwarna coklat menandakan titik tempat pesawat tanpa awak prototipe

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Jarak pengukuran pada sumbu X (meter)

Skala warna tingkat kebisingan

(47)

NVC USU pada saat pengukuran dilakukan. Titik-titik koordinat berwarna hijau menunjukkan dimana pengukuran tingkat kebisingan dilakukan. Arah sumbu (X,Y) dimasukkan bahwa simulasi dilakukan tepat dari arah sebelah kiri badan pesawat. Karena kebisingan tertinggi adalah 94.4 dB, maka menyebabkan pada kala warna maksimal tertulis 93 dB. Akan tetapi hal itu dimaksudkan bahwa kebisingan tertinggi yang masih dikelompokkan secara otomatis ke dalam range 93 dB – 95 dB.

Keterangan :

= titik koordinat pesawat tanpa awak prototype NVC USU = titik koordinat pengukuran dilakukan

= vektor arah kebisingan

Gambar 4.11 Kontur 2D dengan vektor arah kebisingan pada sumbu (Z,Y) pengukuran

Pada Gambar 4.11 dapat dilihat vektor arah kebisingan dari pusat kebisingan dan bentuk kontur kebisingan yang terjadi pada pengujian yang dilakukan. Garis-garis melingkar dan warna biru pada gambar dapat menunjukkan kontur tingkat kebisingan sesuai dengan petunjuk pada skala warna di samping kanan gambar. Dapat dilihat pula ditengah gambar terdapat gambar titik koordinat

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Jarak pengukuran pada sumbu Z (meter)

Skala warna tingkat kebisingan

(48)

berwarna coklat menandakan titik tempat pesawat tanpa awak prototipe NVC USU pada saat pengukuran dilakukan. Titik-titik koordinat berwarna hijau menunjukkan dimana pengukuran tingkat kebisingan dilakukan. Arah sumbu (Z,Y) dimasukkan bahwa simulasi dilakukan tepat dari arah depan propeler pesawat. Karena kebisingan tertinggi adalah 94.4 dB, maka menyebabkan pada kala warna maksimal tertulis 93 dB. Akan tetapi hal itu dimaksudkan bahwa kebisingan tertinggi yang masih dikelompokkan secara otomatis ke dalam range 93 dB – 95 dB.

Semakin jauh jarak dari pesawat tanpa awak ke arah sumbu X dan Z pada simulasi, maka kebisingan cenderung lebih cepat melemah dibandingkan dengan sumbu Y. Hal ini disebabkan karena kebisingan di arah sumbu Y lebih kuat dibanding sumbu X dan Z pengukuran.

4.4 Noise Path Model

Noise path model dibuat untuk mengetahui perambatan kebisingan dari

(49)

Lp

SERVO BADAN PESAWAT

Rangka Badan Lapisan Selimut Badan

Kaki-kaki Pesawat

MULAI

PISTON/ RUANG BAKAR

N1 = 2000 N2 = 3000 N3 = 4000 N4 = 5000 N5 = 6000 N6 = 7000

DLE GAS ENGINE-30cc

Silinder Head Crank Shaft Silinder Block (Housing)

(50)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Setelah pengujian dilakukan diketahui bahwa nilai kebisingan tertinggi berada pada jarak 1 meter di arah Y- (arah knalpot) dengan nilai tingkat kebisingan 97,7 dB dan nilai kebisingan terendah berada pada jarak 5 meter dengan variasi putaran 2000 rpm di arah Z+ (arah ekor pesawat) dengan nilai tingkat kebisingan 79,3 dB.

2. Diketahui pada nilai tingkat kebisingan tertinggi sebelum dan sesudah mesin DLE Gas Engine-30cc digunakan pada pesawat tanpa awak terjadi penurunan 17,7 dB dari 108,8 dB menjadi 97,7 dB. Sedangkan pada nilai tingkat kebisingan terendah sebelum dan sesudah mesin DLE Gas Engine-30cc digunakan pada pesawat tanpa awak terjadi penurunan 2,6 dB dari 81,9 dB menjadi 79,3 dB. 3. Pada kontur kebisingan diketahui bahwa nilai tingkat kebisingan tertinggi berada

di arah sumbu Y- (97,7 dB) dengan jarak pengukuran 1 meter pada variasi putaran 7000 rpm. Sedangkan nilai tingkat kebisingan terendah berada di arah sumbu Z- (79,3 dB) dengan jarak pengukuran 5 meter pada variasi putaran 2000 rpm.

4. Diketahui dari simulasi kontur kebisingan yang dilakukan menggunakan perangkat lunak surfer 8.0 bahwa dengan jarak yang sama, kebisingan akan lebih terdengar di arah vertikal dibandingkan arah horisontal dan diagonal pesawat tanpa awak. Hal ini disebabkan kebisingan di arah sumbu Y lebih kuat dibandingkan dengan sumbu X dan Z.

5. Pada pesawat tanpa awak, semakin tinggi varisi putaran akan menghasilkan kebisingan lebih kuat. Karenakan aktifitas mesin, getaran pesawat, dan pergerakan udara, gas, serta cairan pada gas buang juga pembakaran terjadi lebih intens saat variasi putaran mesin lebih tinggi.

(51)

menyebar sehingga kebisingan tidak terhantar secara keseluruhan pada titik pengukuran yang lebih jauh.

7. Nilai kebisingan yang di dapat pada arah pengukuran sumbu Y- (arah knalpot) adalah yang paling tinggi dibandingkan dengan arah pengukuran yang lain. Karena knalpot adalah satu-satunya bagian mesin yang tidak ditutupi oleh badan pesawat membuat kebisingan dapat dihantarkan dengan baik. Sedangkan arah pengukuran sumbu Z+ (arah ekor pesawat) dan sumbu X- (arah sayap kiri pesawat) adalah arah dengan nilai tingkat kebisingan terendah. selain jauh dari knalpot, pada kedua arah ini terhalang oleh badan pesawat yang menutupi mesin sehingga kebisingan tidak dapat dihantarkan dengan baik.

5.2 Saran

1. Selanjutnya diharapkan peneliti mampu membuat redaman kebisingan pesawat prototipe NVC USU dan membandingkan hasil penelitiannya dengan penelitian yang dilakukan saat ini.

2. Pada penelitian selanjutnya diharapkan peneliti dapat membandingan hasil penelitian dengan badan pesawat generasi terbaru.