STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH GAYA GELOMBANG LAUT TERHADAP PEMBANGKITAN GAYA THRUST HYDROFOIL SERI NACA 0012 DAN NACA 0018

(1)

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH GAYA GELOMBANG LAUT

TERHADAP PEMBANGKITAN GAYA THRUST HYDROFOIL SERI

NACA 0012 DAN NACA 0018

Ika Nur Jannah 1*)_{dan Syahroni Hidayat}2)

1) Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111

e-mail:ikanj21@gmail.com

2) Jurusan Teknik Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian pengaruh gaya gelombang terhadap pembangkitan gaya dorong (thrust) hydrofoil seri NACA 0012 dan 0018 sebagai alternatif penggerak mekanis kapal dengan variasi kedalaman dengan metode eksperimen dan simulasi. Dari eksperimen diperoleh nilai gaya Fx dan Fy maksimum sebesar 0.00369 N dan 0.0191 N pada sudut pitch maksimum ±10o_{, sedangkan dari simulasi sebesar 0.00389 N dan 0.0192 N. Untuk error}

terkecil perhitungan antara nilai Fx dan Fy eksperimen dan simulasi terjadi pada kedalaman air 22 cm untuk kedua seri NACA. Lebih spesifik NACA 0018 dengan span 20 cm memiliki error perhitungan terkecil dengan Fx 6.17 % dan Fy 1.6 %. Berdasarkan eksperimen, tidak ada perbedaan nilai gaya Fx dan Fy yang dibangkitkan antara hydrofoil seri NACA 0012 dan NACA 0018, karena pada kedalaman yang sama sudut osilasi maksimum kedua seri hydrofoil juga sama yaitu pada kedalaman 22 cm ± 10o_{- ±11}o _{dengan Fx 0.00369 N - 0.0038 N dan}

Fy 0.0191 N – 0.0195 N, dan pada kedalaman 24 cm dan 26 cm ±14o _{- ± 16}o_{dengan Fx}

0.006 N - 0.0085 N dan Fy 0.024 N – 0.028 N.

Kata kunci: gelombang laut, energi alternatif, thrust, hydrofoil

PENDAHULUAN

Laut menyediakan sumber energi alternatif dan terbarukan yang melimpah seperti gelombang dan arus laut. Gelombang adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan arah tegak lurus permukaan air yang membentuk kurva sinusoidal. Gelombang laut adalah penjalaran energi yang membawa energi dari laut lepas ke tepi pantai. Adapun penyebab gelombang laut adalah angin (gelombang angin), daya tarik bumi-bulan-matahari (gelombang pasang surut), gempa (vulkanik atau tektonik) didasar laut (gelombang tsunami) ataupun gelombang yang disebabkan oleh gerakan kapal.

Pada dasarnya profil gerakan osilasi partikel air berbeda-beda menurut kedalamannya. Pada perairan dalam gerakan partikel air berbentuk lingkaran. Sedangkan pada perairan dangkal gerakan patikel air berosilasi secara horizontal (Sulaiman & Soehardi : 2008).

Persamaan gelombang umum dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

, (1)

Dimana A adalah amplitude gelombang, ω adalah frekuensi gelombang, k adalah angka gelombang, yaitu jumlah gelombang per satuan panjang sepanjang arah –x. Lebih jelasnya,

(2)

Dimana panjang gelombang λ adalah jarak berturut-turut antara titik- titik pada gelombang dengan phase yang sama. Persamaan gelombang diatas menyatakan gerak sinusoidal dua dimensi dan dapat disebut sebagai “elevasi permukaan”.

(2)

Untuk gerak orbital gelombang kecepatan dalam arah horizontal u dan vertikal y diberikan oleh persamaan berikut (Kim : 2004):

sin (3)

cos (4)

Dimana ketika gelombang bergerak dengan kecepatan phase tertentu, air juga turut bergerak dengan kecepatan yang lebih kecil. Untuk kedalaman yang terbatas persamaan di atas dapat juga dinyatakan dalam persamaan dibawah ini:

(5) (6) Pemanfaatan energi gelombang dan arus laut ini telah mulai dikembangkan di luar negeri dan di Indonesia. Perkembangan penelitian pemanfaatan energi gelombang dan arus laut pada akhirnya memberikan potensi untuk dapat diteliti dan diterapkan dalam pengembangan kapal ramah lingkungan dengan memanfaatkan energi terbarukan. Sebagai salah satu contoh, seorang professor Jepang telah mengembangkan kapal katamaran Suntory Mermaid II dengan tenaga penggerak mekanis berupa hydrofoil (www.rexresearch. com/waveboat).

Hydrofoil adalah salah satu bentuk body aerodinamika sederhana yang berguna untuk dapat memberikan gaya angkat tertentu terhadap suatu body lainnya dan salah satu seri hydrofoil adalah hydrofoil NACA yang dikembangkan oleh National Advisory Committee for Aeronautics . Oleh karena itu, peneliti ingin membandingkan beberapa seri hydrofoil NACA untuk mengetahui perubahan-perubahan gerakan aerofoil akibat gaya gelombang laut serta prediksi energi yang dapat dibangkitkan sebagai alternatif penggerak kapal dengan menggunakan simulasi CFD.

METODE

Algoritma Penelitian 1. Study literatur

2. Penentuan tipe foil (hydrofoil tipe NACA 0012 dan NACA 0018)

3. Penggambaran desain (menggunakan ANSYS workbench yang merupakan program gambar software ANSYS CFX dan dengan ukuran sebenarnya)

4. Fabrikasi alat (hydrofoil, towing tank, kereta dan pembangkit gelombang) 5. Simulasi CFD

6. Pengujian secara eksperimen 7. Validasi model dan eksperimen 8. Pembuatan laporan

Perancangan Sistem

Dalam penelitian ini sistem ini terdiri dari towing tank, hydrofoil, kereta dan rel, sistem pegas dan pembangkit gelombang.

 Towing tank

Dimensi towing tank 0.5 m x 0.5 m x 2.4 m, terbuat dari kayu dengan salah satu sisinya diberikan kaca dan digunakan plastik sebagai pelapis kayu agar tidak terjadi kebocoran.  Variasi hydrofoil

Menggunakan variasi hydrofoil simetris seri NACA 0012 dan 0018 dengan chord 0.1 m dan span masing-masing adalah 0.1 m, 0.15 m dan 0.2 m.

(3)

 Kereta pembawa dan rel

Terbuat dari aluminium yang akan digunakan sebagai pembawa hydrofoil dan lintasan hydrofoil. Lintasan hydrofoil memiliki panjang 1.2 m sedangkan kereta pembawa memiliki empat buah roda, dengan tiang penghubung sepanjang 0.52 m. Pada tiang penghubung terdapat tiang hydrofoil dengan ketinggian 0.4 m dan posisinya dapat diubah-ubah mengikuti ukuran span hydrofoil.

 Sistem pegas

Sistem pegas yang digunakan berfungsi sebagai pengatur posisi hydrofoil, terdiri dari dua buah pegas yang dipasang paralel dengan harga konstanta pegas k masing-masing adalah 0.49 N/m. Dari gambar sistem pegas dapat dilakukan penurunan persamaan matematika dengan asumsi sistem pegasnya seperti gambar berikut ini.

(7) dimana

cos (8)

Maka,

cos (9)

Dan untuk perubahan sudut θ(t) adalah

cos (10)

Selain itu, hydrofoil juga memiliki gaya gerak translasi (heave) dan rotasi (pitch) yang merupakan persamaan gaya thrust. Kedua persamaan tersebut dinyatakan sebagai :

sin (11)

sin (12)

Dimana h0 adalah amplitudo heave, ω adalah frekuensi putaran (rad/s), t adalah waktu

(detik), θ adalah sudut pitch dan ψ adalah sudut fase (rad/s) antara heave dan pitch  Pembangkit Gelombang

Pembangkitan gelombang dilakukan secara manual memanfaatkan sebuah pembangkit berbentuk tabung dengan diameter 12,5 cm dan tinggi 40 cm. Kemudian untuk menghalangi adanya gelombang balik ketika melakukan eksperimen, digunakan beberapa batu yang disusun sebagai pemecah gelombang.

(a) (b) (c) (d) Gambar 2. Sistem (a) Towing tank, (b) Hydrofoil, (c) Kereta hydrofoil, (d) sistem pegas Prosedur Penelitian

Dalam penelitian ini, digunakan tiga variasi ketinggian air yaitu 0.22 m, 0.24 m dan 0.26 meter. Hydrofoil pada kereta diletakkan pada ketinggian 0.2 m dari dasar towing tank. Adapun jarak lintasan yang akan ditempuh oleh kereta adalah sejauh 0.6 m. Dalam pengambilan data, variable yang akan diambil nilainya adalah jarak s (jarak kereta saat airfoil berosilasi), waktu t, amplitude gelombang A, amplitudo hydrofoil Y, panjang gelombang λ, periode hydrofoil Th dan jumlah osilasi hydrofoil n.

Ketika airfoil berosilasi dan kereta bergerak dilakukan recording gambar. Hasil recording akan digunakan untuk memperoleh nilai A, Y, λ, T dan n. nilai-nilai A, Y, λ, T dan n yang diambil adalah nilai ketika amplitudo osilasi hydrofoil mencapai maksimum. Untuk

(4)

mempermudah, pengamatan, dibuat garis pada kaca dengan jarak 1 cm yang titik pusatnya sama dengan posisi 0o_hydrofoil.

Gaya thrust hydrofoil diperoleh dari perhitungan analitik terhadap perubahan posisi dan perubahan sudut akibat osilasi hydrofoil pada sistem pegas ketika dikenai gaya gelombang air berdasarkan persamaan 11 dan 12.

Pemodelan Sistem Computational Fluid Dynamics (CFD) adalah suatu teknologi komputasi yang mempelajari aliran fluida dengan simulasi numerik untuk mendapatkan solusi numerik (Jiyuan, Guan dan Chaoqun, 2008). Pada penelitian ini analisa CFD dilakukan dengan bantuan software ANSYS CFX versi 11.0. Dalam melakukan simulasi terdapat tiga tahapan utama yaitu :

1. Tahap Pre Processor (Pembuatan Geometri, Meshing, Penentuan CFX Expression Language (CEL), penentuan kondisi batas

2. Tahap Solver (Berupa iterasi untuk mendapatkan solusi numerik)

3. Tahap Post Processor (hasil simulasi berupa harga perhitungan lift dan drag, visualisasi distribusi tekanan, distribusi kecepatan, aliran dan vektor kecepatan)

HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Data Eksperimen

Berikut adalah salah satu data hasil eksperimen hydrofoil NACA 0012 span 20 cm dan kedalaman air 22 cm. Nilai pada tabel 1 adalah salah satu data hasil eksperimen diambil ketika nilai variabel-variabelnya maksimum. Kemudian harga rata-ratanya digunakan dalam perhitungan data eksperimen dan simulasi. Pada eksperimen maupun simulasi dilakukan pada kecepatan 0.069 m/s untuk kedalaman 22 cm, 0.05 m/s untuk kedalaman 24 cm dan 0.036 m/s untuk kedalaman 26 cm. Keterangan: Y = Amplitudo hydrofoil (m) A = Amplitudo gelombang (m) Th = Periode hydrofoil (s) n = Jumlah osilasi hydrofoil λ = Panjang gelombang (m) t = waktu (s)

S = jarak (m)

Sebagai contoh, berikut ini adalah grafik harga gaya-gaya Fx, Fy, dan pitching hydrofoil NACA 0018 span 20 cm untuk masing-masing kedalaman.

Pada kedalaman 22 cm

Gambar 3. Grafik (a) Gaya Fx; (b) Gaya Fy; (c) Sudut Pitching NACA 0018 Span 20 cm pada Kedalaman Air 22 cm. Y (m) A (m) Th (s) n λ t (s) S (m) 0.02 0.03 1 9 0.4 10 0.6 0.02 0.03 0.67 9 0.4 11 0.6 0.02 0.03 0.66 8 0.4 9 0.6 0.02 0.04 1 13 0.45 14 0.6 0.02 0.025 0.8 15 0.4 16 0.6 0.02 0.03 1.07 10 0.4 11 0.6 0.02 0.03 0.88 8 0.4 10 0.6 0.02 0.03 1 10 0.4 10 0.6 0.02 0.04 1.07 8 0.4 9 0.6 0.02 0.03 0.86 11 0.45 12 0.6 0.02 0.0315 0.901 10.1 0.41 11.2 0.6

Tabel 1 Data Hasil Eksperimen Hydrofoil NACA 0012

Span 20 cm dan Kedalaman Air 22 cm

(a) (b) (c)

Harga Fx NACA 0018 span 20 cm pada H 22 cm

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004 0.0045 0 2 4 6 8 10 t (s) Fx ( t)

Harga Fy NACA 0018 span 20 cm pada H 22 cm

-0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0 2 4 6 8 10 t (s) F y (t)

Pitching NACA 0018 span 20 cm pada H 22 cm

-15 -10 -5 0 5 10 15 0 2 4 6 8 10 t (s) T h et a ( d e g )

(5)

Gambar 4. Grafik (a) Gaya Fx; (b) Gaya Fy; (c) Sudut Pitching NACA 0018 Span 20 cm pada Kedalaman Air 24 cm.

Gambar 5. Grafik (a) Gaya Fx; (b) Gaya Fy; (c) Sudut Pitching NACA 0018 Span 20 cm pada Kedalaman Air 26 cm.

Harga gaya Fx dari grafik-grafik diatas selalu menunjukkan harga positif. Ini menunjukkan bahwa hydrofoil menghasilkan gaya thrust. Sedangkan harga gaya Fy-nya bernilai positif maupun negatif. Karena Fy merupakan fungsi dari posisi hydrofoil pada t tertentu. Dan dilihat dari jumlah osilasinya, osilasi hydrofoil dengan span 20 cm adalah rata-rata 8-10 kali. Harga-harga Fx dan Fy berubah seiring berubahnya sudut pitch hydrofoil. Dan untuk mencapai harga Fx maksimum berikutnya hydrofoil membutuhkan waktu yang berbeda-beda dengan jumlah osilasi sempurna yang berbeda-beda pula. Tambahan pula, sudut pitching hydrofoil juga berbeda-beda pada kedalaman tertentu.

Bentuk grafik gaya Fx, gaya Fy dan pitching hydrofoil yang berbeda-beda dipengaruhi oleh kedalaman dan span hydrofoil. Kedalaman berpengaruh pada waktu redaman hydrofoil sedangkan span berpengaruh pada kestabilan osilasinya. Terlihat dari grafik pitching, untuk seluruh kedalaman hydrofoil dengan span 15 cm memiliki grafik osilasi yang relatif stabil, sedangkan untuk span 20 cm osilasinya tidak stabil. Hal ini dapat disebabkan oleh adanya turbulensi aliran akibat dekatnya jarak hydrofoil dengan sisi towing tank.

Analisa Data Simulasi

Gambar 6 a merupakan grafik hubungan antara besarnya Fx yang dibangkitkan hydrofoil NACA 0018 span 20 cm terhadap sudut pitch pada seluruh kedalaman air (22 cm, 24 cm dan 26 cm). Dapat dilihat bahwa gaya Fx terbesar yang dibangkitkan yaitu pada kedalaman 22 cm. Kemudian pada kedalaman 24 cm dan terakhir pada kedalaman 26 cm. Pada kedalaman 22 cm, harga Fx terkecil adalah 0.00006 N pada sudut 5o_{, sedangkan harga}

untuk dua kedalaman lainnya (24 cm dan 26 cm) berturut-turut adalah 0.00013 N dan 0.00021 N.

Dari simulasi, harga Fx maksimum yang dibangkitkan oleh hydrofoil NACA 0018 span 20 cm untuk seluruh kedalaman adalah pada sudut -10o_{. Yaitu kedalaman 22 cm sebesar}

0.0039 N, kedalaman 24 cm sebesar 0.0021 N dan kedalaman 26 cm adalah 0.0011 N. Bentuk grafik yang terbentuk antara Fx dengan sudut theta merupakan grafik gaya drag yang bekerja pada hydrofoil.

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0 2 4 6 8 10 t (s) F x (t)

-0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0 2 4 6 8 10 t(s) Fy ( t)

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 0 2 4 6 8 10 t (s) T h et a ( d eg )

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0 2 4 6 8 10 t (s) F x (t)

-0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0 2 4 6 8 10 t (s) Fy (t )

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 0 2 4 6 8 10 t (s) T h et a ( d eg ) (a) (b) (c) (a) (b) (c)

(6)

Gambar 6. Grafik (a) Fx; (b) Fy NACA 0018 Span 20 cm terhadap Sudut Pitch pada Seluruh Kedalaman

Nilai gaya Fy maksimum (Gambar 6 b) untuk setiap kedalaman air juga terjadi ketika sudut pitch hydrofoil -10o_{. Dan gaya Fy terbesar diterima hydrofoil NACA 0018 span 20 cm}

pada kedalaman air 22 cm dan terkecil pada kedalaman 26 cm. Tren grafik Fy terhadap sudut pitch diatas membentuk grafik gaya lift.

 Vektor Kecepatan

Gambar 7 dibawah ini menunjukkan vektor kecepatan aliran fluida air yang mengenai hydrofoil. Dari gambar vektor kecepatan terlihat aliran fluida datang dari sumbu y positif menuju sumbu y negatif. Namun sebelum mencapai dasar, vektor aliran fluida bergerak menuju dua arah yang berlawanan yaitu, sumbu x positif dan x negatif. Dari keadaan ini dapat disimpulkan bawa fluida yang bekerja pada hydrofoil memiliki gelombang.

Terlihat dari degradasi warnanya, perubahan kedalaman berpengaruh terhadap kecepatan aliran fluida. Dimana kecepatan aliran pada permukaan fluida lebih besar dibandingkan kecepatan di dasar fluida. Dan pada sisi inlet, aliran fluida memiliki kecepatan terbesar.

 Distribusi Tekanan

Gambar 8 dibawah ini merupakan kontur distribusi tekanan disekitar hydrofoil untuk setiap sudut serang yang diperoleh dari simulasi. Dari gambar dapat dilihat, tekanan pada permukaan atas hydrofoil lebih besar daripada tekanan di permukaan bawahnya. Hal ini disebabkan oleh arah datangnya aliran fluida yang melalui sumbu y positif. Jadi jika sumbu y positif dijadikan sebagai acuan, dapat dikatakan bahwa sudut serang hydrofoil adalah 90o_.

Harga Fx NACA 0018 span 20 cm

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004 0.0045 -15 -10 -5 0 5 10 15 The ta (deg) Fx ( N ) Fx, H 22 cm Fx, H 24 cm Fx, H 26cm

Harga Fy NACA 0018 span 20 cm

-0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 -15 -10 -5 0 5 10 15 The ta (de g) Fy ( N ) Fy, H 22cm Fy, H 24 cm Fy, H 26 cm (a) (b)

Gambar 7. Vektor kecepatan

(7)

(d) (e) (f)

Gambar 8. Visualisasi Distribusi Tekanan pada Sudut Serang (a) 10o_{, (b) 5}o_{, (c) 0}o_,

(d) -5o_{, (e) -10}o_{dan (f) Permukaan Hydrofoil}

Perubahan sudut hydrofoil juga mempengaruhi besar tekanan dan distribusi tekanan di sekitar hydrofoil. Tekanan terbesar diterima hydrofoil ketika dalam posisi sudut -10o_dan

terkecil pada posisi sudut 10o_{. Namun untuk tekanan fluida disekitar hydrofoil, pada sudut 10}o

tekanan terlihat lebih besar dibandingkan pada sudut -10o_{. adapun daerah mulai dari sisi}

leading edge sampai daerah inlet (sisi kiri) tekanannya lebih rendah dari tekanan pada daerah setelah trailing edge (sisi kanan) hingga outlet.

Perbandingan Data Eksperimen dan Simulasi

Perbandingan harga gaya Fx yang diperoleh melalui eksperimen dan simulasi ditampilkan pada gambar 9 (untuk kedalaman 22 cm). Harga gaya Fx yang diperoleh dari eksperimen memiliki nilai pada sudut pitch maksimum yang relative sama. Berbeda dengan harga Fx dari hasil simulasi yang nilai maksimumnya hanya pada sudut maksimum -10o_.

Dengan tren yang menujukkan perubahan nilai Fx simulasi semakin besar ketika sudut serang berharga minus.

(a) (b)

Gambar 9. Grafik Perbandingan Harga Gaya (a) Fx, (b) Fy, Eksperimen dan Simulasi pada Kedalaman 22 cm

Terdapat juga perbedaan nilai Fx minimum eksperimen dan simulasi. Dari Fx eksperimen harga minimum seluruh NACA diperoleh ketika sudut pitch-nya 0o_{. Sedangkan}

untuk harga Fx simulasi seperti hydrofoil NACA 0018 span 20 cm dan NACA 0018 span 15 cm yang harga minimumnya muncul pada sudut, berturut-turut, 5o_{dan 10}o_{. Sedangkan untuk}

hydrofoil NACA 0012 Fx terkecil muncul pada sudut 0o_.

Tidak jauh berbeda dengan gaya Fx, gaya Fy yang dihasilkan oleh NACA melalui eksperimen dan simulasi juga memiliki harga maksimum yang relatif sama dan cukup besar.

Perbandingan Fx eksperimen dan simulasi pada H 22 cm 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004 0.0045 -15 -10 -5 0 5 10 15 The ta (de g) Fx ( N e w to n ) 0018 span 20 eks 0018 span 15 eks 0012 span 20 eks 0012 span 15 eks 0018 span 20 sim 0018 span 15 sim 0012 span 20 sim 0012 span 15 sim

Perbandingan Fy eksperimen dan simulasi pada H 22 cm -0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 -15 -10 -5 0 5 10 15 The ta (de g) F y (N e w to n ) 0018 span 20 eks 0018 span 15 eks 0012 span 20 eks 0012 span 15 eks 0018 span 20 sim 0018 span 15 sim 0012 span 20 sim 0018 span 15 sim

(8)

Yang membedakan adalah terdapatnya penurunan harga Fy simulasi yang terjadi pada sudut pitch 1o_-2o_.

Tren grafik diatas menunjukkan bahwa gaya Fy yang bekerja pada hydrofoil merupakan gaya lift. Error perhitungan gaya Fx dan Fy maksimum (pada susut -10o_{) antara}

eksperimen dan simulasi untuk kedalaman 22 cm dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Dari tabel 2 , 3 dan 4 dibawah dapat dilihat bahwa error perhitungan gaya Fx terkecil pada kedalaman 22 cm adalah 6.17 % pada NACA 0018 span 20 cm dan terbesar adalah 22 % pada NACA 0012 span 15 cm. Sedangkan untuk gaya Fy, terkecil 1.6 % dan terbesar adalah 48.3%.

Berdasarkan hasil eksperimen perbandingan gaya-gaya Fx dan Fy yang dibangkitkan hydrofoil seri NACA 0012 dan NACA 0018 relatif sama. Karena pada kedalaman yang sama, kedua seri NACA berosilasi dengan sudut maksimum yang juga sama yaitu pada kedalaman 22 cm ± 10o_{- ±11}o_{dan pada kedalaman 24 cm dan 26 cm ±14}o_{- ± 16}o_{. Sehingga gaya Fx dan}

Fy maksimum kedua seri hydrofoil juga sama. Dan sebagaimana telah dijelaskan diatas, perbedaan hanya terjadi pada jumlah osilasi hydrofoil yang disebabkan oleh faktor kedalaman dan span.

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

a. Telah berhasil dilakukan pemodelan hydrofoil NACA sebagai alternatif penggerak kapal dalam bentuk plant skala laboratorium dan simulasi beserta analisa aliran fluida yang melewati hydrofoil.

b. Sudut pitch maksimum tiap hydrofoil tidak sama untuk masing-masing kedalaman. Untuk kedalaman 22 cm, sudut maksimum hydrofoil adalah ± 10o_{- ±11}o_{, sedangkan pada}

kedalaman 24 cm dan 26 cm mencapai ± 15o _{- ±16}o_{. Yang membedakan adalah jumlah}

osilasi hydrofoil pada masing-masing kedalaman.

c. Gaya thrust terbesar dihasilkan ketika sudut pitch hydrofoil maksimum, pada sudut ± 10o

harga Fx dan Fy terbesar dari eksperimen berturut-turut adalah 0.00369 N dan 0.0191 N. Sedangkan untuk Fx dan Fy simulasi berturut-turut adalah 0.00389 N dan 0.0192 N. d. Dari error perhitungan antara gaya-gaya Fx dan Fy yang dibangkitkan baik melalui

simulasi dan eksperimen diperoleh error perhitungan terkecil rata-rata terjadi pada kedalaman air 22 cm untuk seluruh hydrofoil. NACA 0018 dengan span 20 cm memiliki error perhitungan terkecil dengan Fx-nya 6.17 % dan Fy-nya 1.6 %.

e. Kedalaman dan span berpengaruh pada pembangkitan gaya thrust, terutama pada osilasi hydrofoil. NACA 22 Fx (%) Fy (%) 0018-20 6.17 1.6 0018-15 18.5 48.3 0012-20 12.9 19.4 0012-15 22.3 17.9 NACA _{Fx (%)}24 _{Fy (%)} 0018-20 37.1 54.6 0018-15 59.5 75.7 0012-20 36.3 38.3 0012-15 68.6 98.9 NACA _{Fx (%)}26 _{Fy (%)} 0018-20 64.24 77.99 0018-15 73.29 86.33 0012-20 75.07 76.43 0012-15 82.53 81.25

Tabel 2. Error Perhitungan Gaya Fx dan Fy Eksperimen dan Simulasi

Kedalaman 22 cm

Kedalaman 24 cm

(9)

Saran

a. Menggunakan towing tank dengan ukuran yang lebih besar. Serta penelitian yang diaplikasikan pada kapal dengan menggunakan hydrofoil yang terbuat dari bahan aluminium, fiber dan sebagainya. Bisa juga menggunakan hydrofoil yang fleksibel.

b. Penggunaan pegas dengan harga konstanta k yang bervariasi dengan sistem pegas yang tidak terendam air.

DAFTAR PUSTAKA

Kim, Sang-Hyun dan Yamato, Hiroyuki. (2004). An Experimental Study of The longitudinal motion control of a fully submerged hydrofoil model in following seas, Journal of Ocean Engineering, Vol.31, 523-537.

Newman, J.N. (1986). Marine Hydrodynamics.The MIT Press.

Sulaiman, A & Soehardi, I. (2008). Pendahuluan Geomorfologi Pantai Kuantitati, BPPT. Tu, Jiyuan., Heng Yeoh, Guan., Liu, Chaoqun. (2008). Computational Fluid Dynamic : A

Practical Approach. Oxford : ELSEVIER. http://www.rexresearch.com/waveboat/waveboat.htm