Studi Eksperimental Dan Simulasi Turbulensi Pengaruh Variasi Putaran Terhadap Karakteristik Kebisingan Prototipe Propeller Rendah Bising

25 

Teks penuh

(1)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pesawat Tanpa Awak UAV (Unmanned Aerial Vehicle)

Pesawat Unmanned Aerial Vehicle atau disingkat UAV adalah sebuah mesin terbang yang dapat dikendalikan dengan kendali jarak jauh atau pesawat terbang tanpa satu pun kru pesawat yang mengendalikan didalamnya. 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. 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, Aquila UAV, dan Wing Loong milik China yang ditunjukan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Pesawat tanpa awak (UAV) milik China

(2)

2.2 Propeller

Propeller berasal dari dua kata bahasa latin yakni Pro dan Pellere . Pro yang berarti di depan, dan pellere yang berarti untuk menggerakkan. Propeller atau baling – baling adalah kitiran untuk menjalankan pesawat terbang. Kitiran ini memindahkan tenaga dengan mengkonversi gerakan rotasi menjadi daya dorong untuk menggerakkan sebuah pesawat terbang melalui suatu massa seperti udara atau air, dengan memutar dua atau lebih bilah kembar dari sebuah poros utama.

2.2.1 Sejarah Perkembangan Teori Propeller

Teori propeller telah dikenal beberapa ratus tahun yang lalu oleh ilmuwan-ilmuwan pada masa itu. Beberapa teori yang telah dikenal diantaranya adalah teori momentum dan teori elemen bilah. Axial Momentum Theory diperkenalkan oleh W. J. M. Rankine pertama kali pada tahun 1865 dan mengalami beberapa perkembangan sampai disempurnakan oleh Betz pada tahun 1920 yang hingga sekarang lebih dikenal dengan General Momentum Theory. Sedangkan teori elemen bilah klasik diteliti pertama kali oleh Lanchester pada tahun 1907 dan disempurnakan dengan Vortex-Blade Element Theory oleh Joukowsky (1912) dan Betz (1919) (Kurniawan, 2011).

2.2.2 Desain Propeller Untuk Mengurangi Kebisingan

Pada dasarnya, baling-baling pada propeller merupakan sayap kecil yang menghasilkan gaya resultan aerodinamis yang dibagi menjadi gaya yang bekerja 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.

(3)

ujung propeller dimana bagian ujung propeller berputar lebih cepat dibandingkan bagian dasar propeller. Bagian sudut propeller ditunjukkan pada gambar 2.2 dan gambar 2.3. Helix angle dalam pendekatan mempunyai nilai 90o.

Gambar 2.2. Gaya dorong dan torsi pada propeller (Kurniawan, 2011).

Gambar 2.3. Bagian baling – baling pada propeller (Kurniawan, 2011). Ada hal - hal utama yang dapat mengurangi kebisingan pada propeller yakni:

1. Low tip speed. (kecepatan rendah pada ujung blade) 2. Large number of blades.(besarnya jumlah blade)

(4)

4. Large blade chord.(lebar dari blade propeller)

5. Minimum interference with rotor flow.(sedikitnya ganguan pada aliran udara dari propeller).

Mendesain propeller rendah bising merupakan sebuah kajian khusus yang sangat kompleks. Dimana perhitungan aerodinamika harus diselaraskan dengan perhitungan kebisingan. Desain dari aerodinamika sendiri memiliki cakupan yang sangat luas,akan tetapi pada pembahasan kali ini permasalahan aerodinamika ketika mendisain propeller dapat di uraikan sesederhana mungkin.

Dalam pengoperasian propeller terdapat 3 jenis beban yang terjadi, yaitu:

1. Beban tarik (FT) disebabkan oleh gaya sentrifugal yang cenderung bergerak

menjauhi pusat sumbu putar (hub) propeller.

2. Beban lentur/bending (FB) disebabkan oleh gaya dorong yang terjadi pada

pesawat.

3. Beban torsi (T) disebabkan oleh putaran yang cenderung terjadi pada ujung propeller.

Ketiga tegangan yang bekerja dapat dilihat pada gambar. 2.4 dibawah ini.

(5)

Beban tarik dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 1.

Beban bending dapat ditentukan dengan menggunakan Pers. (2).

FB = P.A (2.2)

Dimana:

FB = beban bending/dorong (N)

P = tekanan udara (N/m2)

A = luas permukaan propeller yang ditekan (m2) Tekanan (p) pada Pers. (2) dapat ditentukan dengan:

(2.3)

Dimana:

p1 = tekanan udara pada bagian frontal dari propeller (N/m2)

p2 = tekanan udara yang keluar dari propeller (N/m2)

v1 = kecepatan udara yang mengalir masuk ke propeller (m/sec.)

v2 = kecepatan udara yang mengalir keluar dari propeller (m/sec)

(6)

vj = kecepatan udara pada jet (m/sec.)

p = Δp = p2– p1 (2.6)

Beban torsi dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan: T = m.ω2

.r (2.7)

Dimana:

T = beban torsi (N) m = massa propeller (kg)

ω = kecepatan sudut propeller (rad/sec.) r = jari-jari propeller (m)

Kecepatan sudut (ω) dapat ditentukan dengan Persamaan:

ω =π.r .n/ 30 (2.8) Dimana:

n = putaran rotor (rpm)

2.2.3 Kebisingan Pada Propeller

Kebisingan yang bersumber dari propeller merupakan kebisingan yang diakibatkan oleh konfigurasi dan kondisi operasi propeller. Secara umum, jumlah baling-baling propeller diperlihatkan seperti pada gambar 2.5.

(7)

Gambar 2.5 menunjukkan beberapa jenis propeller dengan jumlah baling-balingnya. Jumlah baling-baling pada propeller dan sudut twist-nya dapat mempengaruhi nilai kebisingan yang dihasilkan oleh propeller UAV.

Struktur dan lokasi propeller yang menimbulkan kebisingan disebabkan getaran pada baling-baling dan aliran asimetrik yang terinduksi terjadi secara tidak normal. Pada mulanya terjadi efek tekanan, baik kebisingan yang terjadi akibat vortex (pusaran) maupun kebisingan akibat putaran lebih banyak ditimbulkan oleh baling-baling dan putaran propeller. Hal ini mengakibatkan banyak riset berkembang pada propeller terutama akibat beban dan putaran (torsi) pada propeller dengan tujuan untuk mengurangi kebisingan yang terjadi pada propeller. Akan tetapi, kebisingan akibat pusaran juga penting dipertimbangkan terutama pada penerbangan dengan kecepatan tinggi. Hal ini dapat dijelaskan pada gambar 2.6. dibawah ini.

Gambar 2.6. Aliran udara melalui propeller ((Kurniawan, 2011). 2.2.4 General Momentum Theory

General momentum theory mempelajari tentang gaya – gaya yang dihasilkan oleh propeller. Propeller dianggap sebagai sebuah piringan, dan udara melewati piring –

(8)

udara sebelum dan sesudah melewati piringan tersebut (Kurniawan, 2011). Hal ini dapat dijelaskan pada gambar 2.7. dibawah ini.

Gambar 2.7. Aliran udara yang melewati propeller (Kurniawan, 2011) Asumsi-asumsi yang digunakan pada teori ini yaitu:

1. Propeller dianggap sebagai piringan.

2. Aliran udara yang melewati piringan berbentuk tabung.

3. Kecepatan dan tekanan terdistribusi secara seragam pada setiap seksi tabung. 4. Gerakan rotasional diabaikan.

2.2.5 Vortex Blade Element Theory

Teori ini adalah gabungan dari teori elemen bilah yang disempurnakan dengan vortex teory. Teori elemen bilah mempelajari tentang gaya-gaya di tiap-tiap bilah

baling-baling dengan cara mem-breakdown bilah tersebut menjadi beberapa bagian. Tiap-tiap bagian dari bilah tersebut akan membentuk cincin dalam dua dimensi sehingga pada keadaan tiga dimensi akan membentuk tabung yang kemudian dihitung per bagian.

Daya dorong yang dihasilkan oleh sebuah baling baling ditentukan oleh lima hal-hal, bentuk dan area dariaAirfoil, sudut serang (angle of attack), massa jenis udara, dan kecepatan dimana gerakan airfoil melalui udara . Sebelum mendiskusikan cara memvariasikan gaya angkat yang dihasilkan oleh propeller, kita harus mengerti beberapa karakteristik desain propeller (Kurniawan, 2011).

(9)

1. Sifat-sifat dari sebuah elemen tidak terpengaruh oleh unsur-unsur yang berdekatan pada bilah yang sama.

2. Yang akan diadopsi pada tiap-tiap elemen adalah karakteristik airfoil

3. Kecepatan efektif elemen melewati udara merupakan resultan dari kecepatan aksial, kecepatan putar bilah dan kecepatan induksi.

Gambar 2.8. Kecepatan efektif elemen melewati udara (Kurniawan, 2011). Teori elemen bilah disempurnakan dengan teori vortex. Teori vortex tersebut berdasarkan atas keberadaan tip vortex yang dihasilkan oleh ujung bilah yang berputar. Vorteks-vorteks tersebut lalu mengalir ke belakang membentuk lintasan berbentuk helikal. Konsep trailing edge vortices dan tip vortices pada propeller tersebut mirip dengan konsep-konsep pada finite wing.

2.3 Airfoil

Airfoil merupakan suatu bentuk geometri yang dibuat untuk menghasilkan gaya

langkat yang lebih besar dari gaya drag pada saat ditempatkan pada sudut tertentu pada suatu aliran udara. Airfoil mempunyai bentuk ujung yang lancip untuk menjamin aliran udara sedapat mungkin sealiran (Clancy L.J, 1975). Airfoil mempunyai bagian seperti leading edge, trailing edge, chord dan chamber. Leading edge berbentuk tumpul untuk memastikan aliran lancar, trailing edge lancip agar

wake terjaga tipis dan dijaga agar terjadi separasi sekecil mungkin. Chord line adalah

garis yang menghubungkan antara pusat leading edge dengan trailing edge. Camber line adalah garis yang membelah airfoil menjadi dua buah permukaan. Maximum

(10)

dengan perbandingan dari besarnya chord. Camber dianggap positif apabila maksimum camber line terletak diatas chord line. Untuk tipe airfoil low- speed mempunyai positif camber antara 2-3 %, untuk supersonic biasanya simetris. Maximum thickness adalah jarak maksimum antara permukaan atas dan permukaan bawah airfoil yang juga diukur tegak lurus terhadap chord line. Sudut serang adalah letak airfoil yang ditentukan berdasarkan besarnya sudut antara chord line dengan vektor kecepatan aliran free stream (Clancy L.J, 1975).

Airfoil dapat menghasilkan gaya angkat (Lift) yang dibutuhkan untuk

mempertahankan pesawat terbang tetap di udara. Untuk menghasilkan gaya angkat ini maka airfoil tersebut perlu terus bergerak di udara. Harus diingat pula bahwa kita tidak mungkin hanya mendapatkan lift saja, tanpa menghasilkan gaya hambat pula. Drag ini harus diperkecil agar tenaga pendorong airfoil tidak mengalami hambatan yang besar. Lift dan Drag dipengaruhi oleh:

Bentuk airfoil

Luas permukaan airfoil

Pangkat dua dari kecepatan aliran udara Kerapatan (densitas) udara

Persamaan untuk menghitung Lift dan Drag dapat dinyatakan dengan (Jhon D. 1999) :

(2.9)

(2.10)

Dimana :

CL = Coefficient of Lift

(11)

CD = Coefficient of Drag

2.4 Kebisingan Aerodinamis 2.4.1 Suara

Suara didefinisikan sebagai serangkain gelombang yang merambat dari suara sumber getar sebagai akibat perubahan kerapatan dan juga tekanan udara (J.F.Gabriel, 1996). Gelombang suara pada fluida kebanyakan dihasilkan melalui permukaan zat padat yang bergetar di dalam fluida tersebut.

Gambar 2.9. Gelombang suara pada material (Leo L. 2006).

Pada gambar 2.9, permukaan benda yang bergetar mengakibatkan fluida yang berdekatan dengan permukaan tersebut terkompresi. Kompresi ini mengakibatkan efek menjauh dari permukaan yang bergetar. Efek ini disebut dengan gelombang suara, gelombang suara tersebut akan bergerak menjauhi permukaan yang bergetar dengan kecepatan yang bervariasi bergantung terhadap material yang dilalui. Untuk gas ideal, kecepatan suara adalah fungsi dari tempertur absolut (Randall F. 2001).

c = (2.11)

Dimana :

gc = fator konversi satuan = 1 kgm/N-s2

= spesfic heat ratio = cp/cv

(12)

T = temperatur absolut ( K )

Suara yang dapat didengar oleh manusia hanya pada rentang frekuensi tertentu yang dapat menimbulkan respon serta tidak mengganggu fungsi dari indra pendengaran. Rentang frekuensi yang dapat didengar oleh manusia berkisar antara 20 Hz – 20.000 Hz. Suara berdasakan frekuensinya dapat dikelompokkan menjadi beberapa kategori sebagai berikut:

1. Infrasonic : frekuensi < 20 Hz 2. Audiosonic : frekuensi 20-20.000 Hz 3. Supersonic : frekuensi >20.000 Hz 2.4.2 Kebisingan

Kebisingan atau noise adalah bunyi atau suara yang tidak dikehendaki dan dapat mengganggu kesehatandan kenyamanan lingkungan yang dinyatakan dalam satuan decibel (dB). Seiring berkembangnya waktu, kebanyakan dari mesin 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 (Cyril M. Harris, 1957).

Sumber noise dapat dikelompokkan dalam tiga kategori:

1. Sumber noise intrinsic yang muncul dari fluktuasi acak di dalam suatu sistem fisik seperti thermal dan shot noise.

2. Sumber noise buatan manusia seperti motor, switch, elektronika digital. 3. Noise karena gangguan alamiah seperti petir dan bintik matahari. 2.4.3 Jenis – Jenis Noise

Noise dapat dikelompokkan dalam dua jenis, yaitu :

1. Correlated noise: hubungan antara sinyal dan noise masuk dalam kategori ini. Karena itu, correlated noise hanya muncul saat ada sinyal.

(13)

memperhatikan adanya sinyal atau tidak. Noise dalam kategori ini dapat dibagi lagi menjadi dua kategori umum, yaitu :

1. Eksternal Noise: Adalah noise yang dihasilkan dari luar alat atau sirkuit. Noise tidak disebabkan oleh komponen alat dalam sistem komunikasi tersebut. Ada 3 sumber utama noise eksternal:

a. Atmospheric noise: Gangguan elektris yang terjadi secara alami, disebabkan oleh hal – hal yang berkaitan dengan atmosfer bumi. Noise atmosfer biasanya disebut juga static electricity. Noise jenis ini bersumber dari kondisi elektris yang bersifat alami, seperti kilat dan halilintar. Static electricity berbentuk impuls yang menyebar ke dalam energi sepanjang lebar frekuensi

b. Ekstraterrestrial noise: Noise ini terdiri dari sinyal elektris yang dihasilkan dari luar atmosfer bumi. Terkadang disebut juga deep-space noise. Noise ekstra terrestrial bisa disebabkan oleh Milky Way, galaksi yang lain, dan matahari. Noise ini dibagi menjadi 2 kategori, yaitu solar dan cosmic noise:

1. Solar noise: Solar noise dihasilkan langsung dari panas matahari. Ada dua bagian solar noise, yaitu saat kondisi dimana intensitas radiasikonstan dan tinggi, gangguan muncul karena aktivitas sun-spot dan solar flare-ups. Besar gangguan yang jarang terjadi ini (bersifat sporadis) bergantung pada aktivitas sun spot mengikuti pola perputaran yang berulang setiap 11 tahun.

2. Cosmic noise: Cosmic noise didistribusikan secara continue di sepanjang galaksi. Intensitas noise cenderung kecil karena sumber noise galaksi terletak lebih jauh dari matahari. Cosmic noise sering juga disebut black-body noise dan didistribusikan secara merata di seluruh angkasa.

(14)

elektrik, sistem pembakaran kendaraan bermotor, alternator, dan aktivitas peralihan alat oleh manusia (switching equipment). Misalnya, setiap saat di rumah, penghuni sering mematikan dan menyalakan lampu melalui saklar, otomatis arus listrik dapat tiba-tiba muncul atau terhenti. Tegangan dan arus listrik berubah secara mendadak, perubahan ini memuat lebar frekuensi yang cukup besar. Beberapa frekuensi itu memancar/menyebar dari saklar atau listrik rumah, yang bertindak sebagai miniatur penghantar dan antena.

Noise karena aktivitas manusia ini disebut juga impulse noise, karena bersumber dari

aktivitas on/off yang bersifat mendadak. Spektrum noise cenderung besar dan lebar frekuensi bisa sampai 10 MHz. Noise jenis ini lebih sering terjadi pada daerah metropolitan dan area industri yang padat penduduknya, karena itu disebut juga industrial noise.

2. Internal Noise: Internal noise juga menjadi faktor yang penting dalam sistem komunikasi. Internal noise adalah gangguan elektris yang dihasilkan alat atau sirkuit. Noise muncul berasal dari komponen alat dalam sistem komunikasi bersangkutan. Ada 3 jenis utama noise yang dihasilkan secara internal, yaitu:

a. Thermal noise: Thermal noise berhubungan dengan perpindahan elektron yang cepat dan acak dalam

alat konduktor akibat digitasi thermal.

Perpindahan yang bersifat random ini pertama kali ditemukan oleh ahli tumbuh-tumbuhan, Robert Brown, yang mengamati perpindahan partikel alami dalam penyerbukan biji padi. Perpindahan random elektron pertama kali dikenal tahun 1927 oleh JB. Johnson di Bell Telephone Laboratories. Johnson membuktikan bahwa kekuatan thermal noise proporsional dengan bandwidth dan temperatur absolut.

Secara matematis, kekuatan noise adalah:

(15)

N = kekuatan noise (noise power)

K = Boltzmann’s proportionality constant (1.38 × 10-23 J/K) T = Temperatur absolute

B = bandwidth

b. Shot noise: noise jenis ini muncul karena penyampaian sinyal yang tidak beraturan pada keluaran (output) alat elektronik yang digunakan, seperti pada transistor dua kutub. Pada alat elektronik, jumlah partikel pembawa energi (elektron) yang terbatas menghasilkan fluktuasi pada arus elektrik konduktor. Shot noise juga bisa terjadi pada alat optik, akibat keterbatasan foton pada alat optik. Pada shot noise, penyampaian sinyal tidak bergerak secara kontinu dan beraturan, tapi bergerak berdasarkan garis edar yang acak. Karena itu, gangguan yang dihasilkan acak dan berlapis pada sinyal yang ada. Ketika shot noise semakin kuat, suara yang ditimbulkan noise ini mirip dengan butir logam yang jatuh di atas genteng timah. Shot noise tidak berlaku pada kawat logam, karena hubungan antar elektron pada kawat logam dapat menghilangkan fluktuasi acak. Shot noise disebut juga transistor noise dan saling melengkapi dengan thermalnoise.

Penelitian shot noise pertama kali dilakukan pada kutub positif dan kutub negatif tabung pesawat vakum (vacuum-tube amplifier) dan dideskripsikan secara matematis oleh W. Schottky tahun

1918.

c. Transit-time noise: Arus sinyal yang dibawa melintasi sistem masukan dan keluaran pada alat elektronik, (misalnya dari penyampai (emitter) ke pengumpul (collector) pada transistor) menghasilkan noise yang tidak beraturan dan bervariasi. Inilah yang disebut dengan transit-time noise. Transit- time noise terjadi pada frekuensi tinggi ketika sinyal bergerak

(16)

Transit time noise pada transistor ditentukan oleh mobilitas data yang dibawa, bias tegangan, dan konstruksi transistor. Jika perjalanan data tertunda dengan frekuensi yang tinggi saat perlintasan semikonduktor, noise akan lebih banyak dibandingkan dengan sinyal aslinya.

2.4.4 Sinyal Noise

Untuk suatu peristiwa pentransmisian data, sinyal yang diterima akan berisikan sinyal – sinyal yang ditransmisikan, dimodifikasi oleh berbagai distorsi yang terjadi melalui sistem transmisi, ditambah sinyal – sinyal tambahan yang tidak diinginkan yang diselipkan di suatu tempat diantara transmisi dan penerimaan. Sinyal – sinyal tambahan yang tidak diharapkan tersebut disebut Noise. Noise merupakan faktor utama yang membatasi performansi sistem komunikasi.

Gambar 2.10. Grafik sinyal noise

(http://agfi.staff.ugm.ac.id/blog/index.php/2008/12/pemisahan-derau-dan-suara-speech-noise-reduction/)

2.4.5 Noise Contour

(17)

Gambar 2.11 Noise contour (Irwan, 2014). 2.4.6 Sumber Noise 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:

Turbulensi : Disebabkan oleh pergerakan aliran udara yang acak karena melewati perubahan bentuk suatu daerah.

Pulsasi : Merupakan tekanan bidang yang disebabkan adanya perubahan kecepatan yang signifikan sehingga mengakibatkan perubahan tekanan yang drastis, pada umumnya disebut sebagai pressure field.

(18)

Gambar 2.12 Sumber-sumber noise pada komponen aerodinamis (Jack E. Marte dan Donals W. Kurtz, 1970)

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 dari setiap pergerakannya, dimana keadaan ini sangat dipengaruhi oleh sudut dari blade atau bilah propeller dan chamber pada airfoil. Yang ketiga adalah kebisingan yang dihasilkan oleh vortex noise yang dihasilkan oleh vortisitas udara pada aliran lintasan baling yang terkumpul pada bilah propeler selama perputaran.

(19)

Gambar 2.13 Noise Generation Mechanisme pada propeller (Jack E. Marte dan Donals W. Kurtz, 1970)

2.4.7 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 criteria yang dapat dijabarkan secara terperinci diantaranya adalah frekuensi. Frekuensi didefenisikan sebagai jumlah getaran ataupun gerakan yang terjadi dalam satu satuan waktu.frekuensi dapat di modelkan dengan persamaan berikut:

f = 1/T (2.13)

b. Panjang gelombang

(20)

gelombang, maka panjang felombang adalah jarak antara dua puncak gelombang. Panjang gelombang dapat didefenisikan sebagai:

= (2.14)

c. Jumlah gelombang

Jumlah gelombang merupakan banyaknya gelombang suara yang terjadi selama perambaran gelombang.dirumuskan sebagai

k = = (2.15)

d. Sound Pressure

Parameter yang dijadikan sebagai bagian dari gelombang suara adalah Sound pressure dan sound power.

Sound presure merupakan fluktuasi dari tekanan udara. Ketika suatu sumber bunyi menghasilkan bunyi, maka buyi tersebut akan merambat melalui medium udara yang ada disekitarnya. Ketika terjadi perambatan,maka terjadi perubahan tekanan atmosfir beberapa saat. Sesuatu yang merupakan perubahan tekanan udara sebagai indikasi dari adanya permabatan bunyi inilah yang di sebut dengan soun 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) (2.16)

2.4.8 Tingkat Kebisingan

Untuk mempermudah penentuan nilai kebisingan, maka ada metode yang digunakan dengan menggunakan sekala level atau tingkat kebisingan suara dalam satuan decibel (dB) yang dibagi menjadi dua kategori yakni sound pressure level dan sound power level.

a. Sound Power Level

(21)

Lw = 10 log (dB) (2.17)

Dimana :

W = Sound power

Wreff = Sound power referensi dengan standar 10-12 watt

b. Sound Pressure Level (SPL)

Hampir setiap pemikiran umum mendefenisikan kata decibel (dB) dengan mengaitkan terhadap sound pressure level. Hal seperti ini telah menjadi suatu kesimpulan tersendiri bahwa apabila berbicara tentang skala decibel berbarti merupakan suatu hasil perhitungan dari sound pressure level.

Secara matematis sound pressure level dapat di rumuskan sebagaiberikut:

SPL = Lp = 10 log = 20 log (2.18)

Dimana :

P = Tekanan yang terjadi (Prms ) untuk aliran fluida

Preff = Tekanan referensi yang distandarisasi untuk propagasi pada air borne = 2 x

(22)

Tabel 2.1 Contoh SPL Berdasarkan Sumbernya

(Sumber: http://www.sengpielaudio.com/TableOfSoundPressureLevels.htm) 2.4.9 Prosedur Dasar Mengendalikan Kebisingan

Untuk menentukan perlakuan pengendalian kebisingan yang tepat untuk permasalahan kebisingan pada propeller terdapat beberapa langkah yang harus diikuti, yaitu:

1. Pengukuran sumber kebisingan.

Pengukuran dilakukan secara akurat dan tepat untuk mengidentifikasi distribusi kebisingan yang terjadi. Setelah itu control kebisingan yang tepat dapat diukur pada setiap sumber yang memungkinkan.

2. Penentuan sasaran penurunan kebisingan

(23)

tingkat pengurangan kebisingan dari masing-masing sumber sehingga sasaran desain dapat tercapai.

3. Penjelasan kebutuhan penurunan kebisingan

Kebutuhan penurunan kebisingan sangat diperlukan karena terdapat perbedaan kelebihan kebisingan terhadap sasaran desain penurunan kebisingan.

4. Aplikasi control 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.

2.5 Material Paduan Aluminium – Magnesium

Aluminium banyak dipakai dengan paduan unsur lain, sebab tidak kehilangan sifat ringan dan sifat-sifat mekanisnya, serta mampu cornya diperbaiki dengan menambah unsur-unsur lain. Unsur-unsur paduan yang ditambahkan pada aluminium selain dapat menambah kekuatan mekaniknya juga dapat memberikan sifat-sifat baik lainnya seperti ketahanan korosi dan ketahanan aus. Keberadaan magnesium hingga 15,35% dapat menurunkan titik lebur logam paduan yang cukup drastis, dari 660oC hingga 450oC. Namun, hal ini tidak menjadikan aluminium paduan dapat ditempa menggunakan panas dengan mudah karena korosi akan terjadi pada suhu di atas 60oC. Keberadaan magnesium juga menjadikan logam paduan dapat bekerja dengan baik

pada temperatur yang sangat rendah, di mana kebanyakan logam akan mengalami failure pada temperatur tersebut.

(24)

(42-58%Mg), Mg (87-100%Mg). Unsur Mg pada paduan aluminium alloy type 6063 dapat memperbaiki sifat mekanis hinggan kisaran 0.451-0.651% ( Omotoyinbo,2010).

Gambar 2.14. Digram phasa Al-Mg, Temperatur (°C) Vs % Mg Sumber: (http://www.aluminiumlearning.com)

Aluminium alloy yang terdiri dari paduan utama Si dan Mg pada perbandingan tertentu akan terbentuk magnesium silica, yang akan membuat aluminium jenis ini mampu untuk dilakukan heat treatment, ketangguhan akan berkurang jika dibandingkan dengan paduan Aluminium Cu dan Zn. Silikon memiliki sifat yang getas dan dapat dengan mudah mengalami crack, seperti fatik terjadi didalam Alloy Al-Si terutama dengan pengintian dan pertumbuhan microcrack yang terdapat pada sekeliling fasa magnesium atau di dalam matriks aluminium (Ye.H, 2002).

2.6 Spesifikasi Pesawat Tanpa Awak

Langkah pertama dari analisa ini adalah input data. Data data yang dibutuhkan berkaitan dengan pesawat tanpa awak diperoleh dari berbagai sumber.

KEMAMPUAN

Tipe/konfigurasi : Shoulder wing/tailless pusher SPESIFIKASI

(25)

Crew : None (otonomous)

Structure : Fiberglass

Bobot kosong : 8,5 kg (maks) Berat maks lepas landas : 20 kg (maks)

Kecepatan : 55 knot (min) (101,86 km/h) Daya tahan/waktu jelajah : 1 jam

Jarak tempuh : 100 km (maks)

Ketinggian : 7.000 kaki (2133 m)

Mesin : Motor bakar dua langkah

Bahan bakar : Metanol

DIMENSI

Rentang sayap : 2.838,3 mm

Total panjang : 1.078,1 mm

Tinggi : 390 mm

PROPELLER

Diameter of the circle swept : 20 inch (508 mm)

Material : Aluminium Alloys (Al-Mg)

Figur

Gambar 2.1. Pesawat tanpa awak (UAV) milik China
Gambar 2 1 Pesawat tanpa awak UAV milik China . View in document p.1
Gambar 2.2. Gaya dorong dan torsi pada propeller (Kurniawan, 2011).
Gambar 2 2 Gaya dorong dan torsi pada propeller Kurniawan 2011 . View in document p.3
gambar 2.3. Helix angle dalam pendekatan mempunyai nilai 90o.
Helix angle dalam pendekatan mempunyai nilai 90o . View in document p.3
Gambar 2.4. Beban yang terjadi pada propeller (Kurniawan, 2011).
Gambar 2 4 Beban yang terjadi pada propeller Kurniawan 2011 . View in document p.4
Gambar 2.5. Jumlah baling-baling pada propeller pesawat tanpa awak (Kurniawan,
Gambar 2 5 Jumlah baling baling pada propeller pesawat tanpa awak Kurniawan . View in document p.6
Gambar 2.6. Aliran udara melalui propeller ((Kurniawan, 2011).
Gambar 2 6 Aliran udara melalui propeller Kurniawan 2011 . View in document p.7
Gambar 2.7. Aliran udara yang melewati propeller (Kurniawan, 2011)
Gambar 2 7 Aliran udara yang melewati propeller Kurniawan 2011 . View in document p.8
Gambar 2.8.  Kecepatan efektif elemen melewati udara (Kurniawan, 2011).
Gambar 2 8 Kecepatan efektif elemen melewati udara Kurniawan 2011 . View in document p.9
Gambar 2.9.  Gelombang suara pada material (Leo L. 2006).
Gambar 2 9 Gelombang suara pada material Leo L 2006 . View in document p.11
Gambar 2.10. Grafik sinyal noise
Gambar 2 10 Grafik sinyal noise . View in document p.16
Gambar 2.11 Noise contour (Irwan, 2014).
Gambar 2 11 Noise contour Irwan 2014 . View in document p.17
Gambar 2.12 Sumber-sumber noise pada komponen aerodinamis
Gambar 2 12 Sumber sumber noise pada komponen aerodinamis . View in document p.18
Gambar 2.13  Noise Generation Mechanisme pada propeller
Gambar 2 13 Noise Generation Mechanisme pada propeller . View in document p.19
Tabel 2.1  Contoh SPL Berdasarkan Sumbernya
Tabel 2 1 Contoh SPL Berdasarkan Sumbernya . View in document p.22
Gambar 2.14. Digram phasa Al-Mg, Temperatur (°C)  Vs % Mg
Gambar 2 14 Digram phasa Al Mg Temperatur C Vs Mg . View in document p.24

Referensi

Memperbarui...