Desain Winglet padaHidrofoil Kapal Cepat

(1)

Desain Winglet pada

Hidrofoil Kapal Cepat

Presentation by Muhammad Irsyaduddin Romadhoni

Program Studi Teknik Perkapalan | Institut Teknologi Kalimantan

(2)

Program Studi Teknik Perkapalan | Institut Teknologi Kalimantan

Page

Perairan Kalimantan yang terdiri dari sungai dengan kedalaman terbatas membutuhkan moda transportasi kapal yang cocok untuk karakteristik perairan tersebut.

Latar Belakang

02 Kapal hidrofoil merupakan salah satu kapal yang dapat digunakan pada perairan dangkal dikarenakan pada saat kapal meningkatkan kecepatannya, hidrofoil memproduksi gaya angkat sehingga lambungnya terangkat dan keluar dari air.

Gaya angkat pada foil bergantung pada koefisien gaya angkat yang dipengaruhi oleh desain bentuk chamber dari foil. Nilai maksimum dari koefisien gaya angkat berada tepat sebelum kondisi stall yang dilambangkan dengan maximum coefficient lift. Harga tersebut merupakan aspek paling penting dari performa foil.

Akan tetapi, pengaplikasian sayap di bawah permukaan air tersebut juga menimbulkan kerugian yaitu aliran turbulen pada trailing edge foil dikarenakan adanya pertemuan dua aliran fluida yang berasal dari punggung (suction side) dan muka (pressure side) hidrofoil. Hal tersebut dapat diatasi dengan pemasangan winglet yang tepat sebagaimana yang digunakan pada sayap pesawat

Winglet merupakan foil vertikal yang dihubungkan dengan hidrofoil yang terpasang secara

horizontal pada foil.

(3)

rumusan masalah

1 3 2

Bagaimana desain winglet yang optimum terhadap rasio gaya angkat dan drag?

Bagaimana pengaruh konsumsi bahan bakar terhadap penambahan winglet pada hidrofoil?

Bagaimana pengaruh desain winglet terhadap turbulensi hidrofoil?

Page 03

(4)

01 02

Menghasilkan desain winglet yang optimum terhadap rasio gaya angkat dan drag

Menganalisis pengaruh desain winglet terhadap turbulensi hidrofoil.

Page 04

03 Menganalisis pengaruh konsumsi bahan bakar terhadap penambahan winglet pada hidrofoil.

TUJUAN PENELITIAN

(5)

Page 05

BATASAN MASALAH

Secara akademik, diharapkan hasil pengerjaan tugas akhir ini dapat membantu menunjang proses belajar mengajar dan turut memajukan khazanah pendidikan.

Secara praktis, diharapkan hasil dari tugas akhir ini dapat memberikan masukan mengenai desain winglet hidrofoil kapal cepat kepada owner kapal terkait desain winglet hidrofoil kapal cepat di wilayah perairan kalimantan.

Tugas akhir ini hanya menggunakan variasi winglet W1, W2 dan W3.

Tugas akhir ini hanya menggunakan profil NACA 64(1)212 1.

2. MANFAAT PENELITIAN

(6)

01 02

Kapal Cepat

merupakan kapal yang memiliki bilangan Froude lebih dari sama dengan 0,35 saat berlayar.

Hidrofoil

adalah sebuah kapal dengan bagian seperti sayap yang dipasang pada penyangga di bawah lambung kapal

Page 06

03 Menganalisis pengaruh konsumsi bahan bakar terhadap penambahan winglet pada hidrofoil.

tinajauan pustaka

(7)

Winglet

Winglet merupakan tambahan bentuk dari foil di bagian ujung yang dirancang untuk mengurangi turbulensi fluida dan drag.

Page 07

tinjauan

pustaka

(8)

PENELITIAN TERDAHULU Page ⁰⁸

STUDI PERANCANGAN HYDROFOIL KAPAL PENUMPANG UNTUK PERAIRAN KEPULAUAN SERIBU

A computational study into the effect of the winglets on the performance of fully submerged hydrofoils CFD Analysis of Winglets at Low Subsonic Flow

Design of Hydrofoil Craft for Balikpapan-Penajam Route

ANALISA PENGARUH SUDUT SERANG HIDROFOIL TERHADAP GAYA ANGKAT KAPAL TRIMARAN

HIDROFOIL

(9)

Page 09

METODOLOGI

PENELITIAN

(10)

hasil dan pembahasan Page ¹⁰

Perhitungan Hambatan Kapal

1.

(11)

hasil dan pembahasan Page ¹¹

2. Perhitungan Displacement Kapal

Nilai displacement sebesar 0,1768 t. Sehingga

dibutuhkan rancang hidrofoil yang mampu

mengangkat kapal dengan displacement

tersebut. 0,1768 Ton = 1,73382 Kilonewton = 1733,82

Newton, dimana 1 Ton = 9,81 kN.Hidrofoil

dirancang sebanyak 2 buah dan penempatan

pada AP dan FP. Artinya 1733,82 N/2 = 866,91 N

untuk tiap hidrofoil.

(12)

hasil dan pembahasan Page ¹²

3. Desain Hidrofoil Winglet

(13)

Page 13

Kinerja Hidrofoil Winglet

hasil dan

pembahasan

(14)

Page 14

Kinerja Hidrofoil Winglet

hasil dan

pembahasan

(15)

Page 15

Kinerja Hidrofoil Winglet

hasil dan

pembahasan

(16)

Hasil dan pembahasan

Page 16

Kinerja Hidrofoil Winglet

(17)

Page 17 Karakteristik aliran

(18)

karakteristik aliran Page ¹⁸

(19)

Page 19

efisiensi bahan bakar

(20)

Berdasarkan hasil penelitian didapatkan ukuran utama winglet tipe W1 dengan panjang winglet root chord (Cw) 100% dari panjang chord hidrofoil dengan tebal winglet 10 mm dan menghasilkan gaya angkat sebesar dan gaya hambat sebesar 14369,79 N dan 4093,43 N atau dengan perbandingan antara gaya angkat dan gaya hambat adalah sebesar 3,51 pada angle of attack 20O pada kecepatan aliran 15,4333 m/s atau 30 knot. Sedangkan ukuran utama winglet tipe W2 dengan panjang winglet root chord (Cw) 75% dari panjang chord hidrofoil dengan tebal winglet 10 mm dan menghasilkan gaya angkat sebesar dan gaya hambat sebesar 14020,52 N dan 4022,65 N atau dengan perbandingan antara gaya angkat dan gaya hambat adalah sebesar 3,485 pada angle of attack 20O pada kecepatan aliran 15,4333 m/s atau 30 knot. Sedangkan ukuran utama winglet tipe W3 dengan panjang winglet root chord (Cw) 50% dari panjang chord hidrofoil dengan tebal winglet 10 mm dan menghasilkan gaya angkat sebesar dan gaya hambat sebesar 14044,90 N dan 4230,34 N atau dengan perbandingan antara gaya angkat dan gaya hambat adalah sebesar 3,32 pada angle of attack 20O pada kecepatan aliran 15,4333 m/s atau 30 knot.

Berdasarkan hasil analisa desain winglet dapat mengurangi aliran fluida yang melintas dari bagain bawah foil menuju bagian atas foil. Desain winglet W1 adalah yang paling optimal dimana aliran fluida pada tipe W1 melintas menuju bagian atas foil tanpa menyentuh bagian winglet, sedangkan tipe W2 dan W3 ketika aliran fluida melintas menuju bagain punggung foil aliran fluida menyentuh winglet.

Konsumsi bahan bakar kapal saat kapal dalam kondisi lifting pada kecepatan 7,75 dan 30 knot adalah 11,088 dan 441,232 gram. Sedangkan saat kapal dalam kondisi displacement pada kecepattan 7,75 dan 30 knot adalah 192,486 dan 1350,207 gram, dengan demikian diketahui konsumsi bahan bakar kapal dalam kondisi lifting lebih effisien dibandingkan ketika kapal dalam kondisi displacement.

Desain Winglet padaHidrofoil Kapal Cepat