Tantangan bagi perencana kapal dalam merancang kapal selam adalah bagaimana merancang bentuk dan sistem penyelaman serta daya apung kapal selam tersebut agar dapat menyelam. Gagasan sistem penyelaman dan pengapungan kapal selam dengan memasang sayap/sirip, berdasarkan gagasan diatas maka dikembangkan wahana bawah air tanpa awak (UUV) sebagai sarana pengamatan oseanografi, dengan perancangan bentuk badan kapal selam dengan sirip/sayap yang terpasang diharapkan mampu menyelam di bawah permukaan air. Dari hasil pembahasan, secara umum Hydroplane dapat digunakan sebagai pesawat selam model kapal selam.
Sistem ini sering digunakan pada kapal selam berukuran besar, terbuat dari baja dan memiliki ruang pemberat yang mampu mengapung dan menyelam. Dengan gaya tekan ke bawah vertikal dan beberapa gaya yang disebabkan oleh interaksi bentuk aerofoil dengan aliran fluida, kapal selam dapat menyelam, terbang, dan bermanuver di bawah air. Berdasarkan pemikiran di atas, dalam rangka mengembangkan wahana bawah air tanpa awak (UUV) sebagai wahana survei oseanografi, dilakukan penelitian untuk mengembangkan desain bentuk lambung kapal selam dalam perencanaan penyelaman dan manuvernya di air.
Dengan dikembangkannya desain bentuk badan kapal selam diharapkan mampu melayang, mengapung dan menyelam di bawah permukaan air. Untuk menjawab hal tersebut, dirancang dan dimodelkan bentuk badan kapal selam dalam Computer Fluid Dynamics (CFD) serta dianalisis desain bentuk badan kapal selam untuk kemampuan menyelam dan daya apung (diving power). Dalam mengembangkan rancangan bentuk badan kapal selam tanpa awak yang mampu menyelam di bawah permukaan air yang digunakan untuk pengamatan oseanografi, maka dirumuskan permasalahan sebagai berikut: “Bagaimanakah bentuk badan kapal selam tanpa awak yang mempunyai kemampuan menyelam di bawah permukaan air?".
Tujuan
Manfaat
Perencanaan Kapal
Airfoil NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) adalah bentuk badan aerodinamis/hidrodinamik sederhana yang berguna untuk memberikan gaya angkat badan tertentu. Garis lipatan utama adalah garis lipatan rata-rata atau titik tengah antara permukaan atas dan bawah airfoil; yaitu bagian tengah persegi panjang pada garis lipatan tengah. Titik terdepan dari garis lipatan utama adalah tepi depan dan tepi belakang.
Camber maksimum adalah jarak maksimum antara garis camber dan garis tali busur yang diukur pada garis yang tegak lurus garis tali busur. Banyak upaya dilakukan untuk menggerakkan kemiringan maksimum ke depan untuk meningkatkan gaya angkat. Camber, bentuk garis camber rata-rata, dan distribusi ketebalan airfoil sangat menentukan karakteristik gaya angkat dan momen airfoil.
Pusat lingkaran terletak pada garis singgung garis samping utama yang melalui tepi depan.
Gaya Aerodinamik pada Aerofoil
10, tekanan pada permukaan atas adalah lebih rendah daripada tekanan pada permukaan bawah airfoil, jadi ia akan mewujudkan daya ke atas yang dikenali sebagai lif. Jika tekanan pada permukaan atas lebih besar daripada tekanan pada permukaan bawah airfoil, ia akan mewujudkan daya ke bawah yang dikenali sebagai daya bawah. Bentuk permukaan atas dan bawah airfoil, saiz sudut serangan, dan saiz dan arah aliran akan sangat mempengaruhi perubahan tekanan pada permukaan atas dan bawah airfoil, yang akan menjejaskan magnitud. daripada daya angkat dan daya seret.
Airfoil dipasang pada sudut serang tertentu dengan tujuan untuk mengubah besar gaya angkat yang dihasilkan dan arah gaya yang dihasilkan sesuai kebutuhan. Benda yang dicelupkan ke dalam aliran fluida (benda terendam) akan mengalami gaya-gaya akibat interaksi antara fluida dengan benda tersebut, gaya-gaya tersebut. Pada aliran horizontal, jika dilihat dari sudut pandang dua dimensi, gaya yang tegak lurus arah aliran disebut gaya angkat, sedangkan gaya yang searah aliran disebut gaya hambat.
Dalam konsep aerodinamis, gaya angkat diartikan sebagai gaya mekanik yang arahnya normal ke atas pada suatu benda yang dihasilkan oleh pengaruh tekanan fluida, sehingga gaya ke bawah normal akibat tekanan fluida disebut gaya angkat negatif. Sedangkan gaya drag merupakan gaya mekanis yang menyebabkan terjadinya pergerakan atau pergeseran suatu benda akibat aliran fluida. Pada sayap, laju aliran fluida pada permukaan cembung (atas) lebih besar dibandingkan laju aliran pada permukaan datar (bawah).
Berdasarkan hukum Bernoully, hal ini akan mengakibatkan tekanan yang lebih besar pada permukaan bawah dan lebih kecil pada permukaan atas, sehingga menimbulkan gaya angkat. Untuk menganalisis gaya angkat dan gaya hambat yang bekerja pada sayap (airfoil), dapat dinyatakan dalam koefisien sebagai berikut. Oseanografi (berasal dari bahasa Yunani oceanos yang berarti laut dan graphos yang berarti gambar atau deskripsi, disebut juga oseanologi atau ilmu kelautan) adalah cabang ilmu kebumian yang mempelajari seluruh aspek laut dan samudera. Secara sederhana, oseanografi dapat diartikan sebagai gambaran atau gambaran tentang lautan.
Oseanologi terdiri dari dua kata, yaitu oceanos (laut) dan logos (ilmu pengetahuan), yang secara sederhana dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang laut. Sedangkan oseanografi merupakan bagian dari ilmu kebumian yang mempelajari tentang lautan, samudra beserta isinya dan apa yang terkandung di dalamnya, hingga ke kerak samudera.
Matematik Bentuk Badan Kapal
15 Parameter Geometri kapal pada persyaratan kurva memanjang yang disebut kurva dasar seperti kurva luas penampang dan garis air. Kurva dasar dimodelkan dari parameter bentuk masukan, idealnya berisi semua informasi yang diperlukan untuk membuat bentuk kapal (Kwik, 1969), (Reed 1974), (Fuller, 1977), (Nowacki, 1977), (Munchmeyer, 1979) . Bentuk lambung kapal (bare boat/line plan) tanpa penambahan lainnya seperti terlihat pada gambar 6. Pemodelan bentuk lambung kapal dilakukan dalam 3 langkah berturut-turut, 3 langkah tersebut adalah sebagai berikut.
16 dalambasike dalambasike dalambasike dari 2, yang pertama adalah primary basic curves Yang dalambasike dari: sectional area curve, projected waterline, flat side curve, bottom curve center, and deck. Basic curve Sanhte kedua adalah secondary basic curve yang tasadi dari: curve of tangent angles at the beginning, curve of tangent angles at the end, curve of bends at the beginning, curve of bends at the end, curve of the vertical moment of the sectional area, curve of the lateral moment of the sectional area. 1 Sectional area curve SAC Tangent angle curve at start TAB 2 Waterline design DWL Tangent angle curve at bottom TAE 3 Side flat curve FOS Bends curve at start CAB 4 Center plane curve CPC curve Bends curve at bottom of CAE 5 Flat Curve FOB Verticel Moment Curve of Sectional Area VMS 6 Deck DEC Lateral Moments Curve of Sectional Area LMS.
Bentuk lambung kapal di stasiun 1 dan 2 sangat penting untuk kinerja hidrodinamik. Parameter tersebut dapat dilihat pada gambar berikut. Kurva kemiringan pada awal garis potong b. Kurva kemiringan pada ujung garis potong. Tahanan gesek (Rf) merupakan komponen tahanan yang diperoleh dengan mengintegrasikan tegangan tangensial pada seluruh permukaan basah kapal tergantung pada arah gerak kapal. Hambatan gesek merupakan hambatan yang diterima kapal pada saat berlayar dan timbul akibat adanya gesekan antara cangkang kapal dengan air.
Tahanan tekanan (Rp) merupakan komponen tahanan yang diperoleh dengan mengintegrasikan tegangan normal pada seluruh permukaan suatu benda sepanjang arah gerak benda tersebut. Resistansi tekanan viskos (Rpv) merupakan komponen resistansi yang diperoleh dengan mengintegrasikan komponen tegangan normal akibat viskositas dan turbulensi. Tahanan gelombang (Rw) merupakan komponen hambatan yang berkaitan dengan energi yang dilepaskan sehingga menimbulkan gelombang gravitasi.
Tahanan pemecah gelombang (Rwb) merupakan komponen hambatan yang berhubungan dengan pecahnya gelombang pada bagian buritan kapal. Resistensi semprotan (Rs) adalah komponen resistensi yang terkait dengan energi yang dilepaskan untuk menghasilkan semprotan. Ketahanan kekasaran adalah ketahanan akibat kekasaran, misalnya kekasaran akibat korosi dan kontaminasi pada lambung kapal.
Hambatan udara merupakan hambatan yang dialami oleh bagian lambung kapal yang berada di atas permukaan air dan suprastruktur (bagian badan kapal yang berada di atas permukaan air).
Kerangka Konseptual
Hipotesis
Rancangan Penelitian
Tempat Penelitian
Alur Penelitian
Model Kapal Selam
Hasil percobaan model Hydroplane menggunakan CFD diperoleh koefisien lift (Cl) dalam bilangan Reynolds dengan sudut balik 00 -300; koefisien lift seperti terlihat pada Gambar 20 di bawah ini.
Gaya-gaya pada Model
Model gravitasi adalah bobot model kapal dan komponen yang ada, seperti sistem propulsi, sistem navigasi, dll. Menurut hukum Archimedes, gaya gravitasi yang dilakukan oleh komponen berat dalam model sama dengan gaya apung. Gaya menukik adalah gaya ke bawah yang disebabkan oleh interaksi gerak fluida dengan hidrofoil (foil).
P1 : Gaya tenggelam pada pesawat amfibi di belakang (P1 = 0,4 P2) P2 : Gaya tenggelam pada pesawat amfibi di depan. Model kapal selam tenggelam adalah model yang besar gaya ke bawah yaitu berat model dan gaya selam (W+P) lebih besar dari daya apungnya (D), atau dapat dirumuskan sebagai W+P. > D. Kondisi ini terlihat dari gambar 26 bahwa model dapat bergerak ke bawah jika digerakkan dengan menggerakkan saklar dari 0 sampai 300, jika model kapal berhenti maka model akan bergerak ke atas atau mengapung dipermukaan karena tidak terjadi tenggelamnya kapal. oleh pesawat amfibi jika modelnya bergerak.
Dari grafik diatas diperoleh hubungan antara kecepatan dan besarnya sudut balik terhadap kedalaman yang dapat dicapai atau besarnya gaya apung.Besarnya hubungan tersebut seperti pada Gambar 27, dengan kecepatan model dan besarnya gaya apung. Dengan besarnya sudut belok hydroplane baik depan maupun belakang, maka besar kecilnya kedalaman yang dapat dijangkau oleh model kapal selam dapat diketahui.
Kesimpulan
Saran
Parametric Hull Form Design – A Step Towards One Week Ship Design", 8th International Symposium on Practical Design of Ships and Other Floating Structures · PRADS 2001, Shanghai, September 2001. M., 2005, "Analisa Kemiringan Sudut Dihedral Sayap Lippisch Semangan Effect Ground Dengan Metode CFD”, Jurnal Teknologi Permesinan Bangunan Laut, Vol. Formal Hydrodynamic Optimization of a Fast Monohull Based on Performance Hull Design" Fifth International Conference on FastSea Transportation-FAST'99.
Program Tesis Magister Bidang Keahlian Teknik Perancangan Bangunan Kelautan, Program Studi Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Surabaya, Surabaya, 2010. Semin, Bambang T., Yulianto D., 2005, “Analisis Pengaruh Rasio Taper Terhadap Koefisien Lift dan koefisien drag di Sya akibat ground effect", Jurnal Teknologi Mesin Bangunan Laut, Vol.
