PENDAHULUAN Bidang Fisika dan Pend. Fisika

Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 47 STUDI DAN EKSPERIMEN DASAR PULSE DETONATION ENGINE DENGAN BAHAN BAKAR HIDROGEN - OKSIGEN. Jayan Sentanuhady 1 , Arwanto Lakat 2 1 Jurusan Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada UGM Jl. Grafika. No 2. Sleman Yogyakarta Email : jayanugm.ac.id 2 Mahasiswa Sekolah Pasca Sarjana Teknik Mesin Universitas Gadjah Mada UGM. Yogyakarta. Email :ArwantoLgmail.com ABSTRAK Pemanfaatan gelombang detonasi sebagai gaya dorong pada umumnya diterapkan untuk roket – roket atau dioperasikan pada mesin – mesin kecepatan super tinggi. Keuntungan menggunakan gelombang detonasi sebagai gaya dorong adalah tidak diperlukan lagi sudu – sudu penekan gas dan ukuran mesinnya dapat dibuat lebih kecil. Pulse detonation engine PDE adalah mesin yang memanfaatkan gelombang detonasi yang memberikan impuls pada dinding pipa dan mendorong nyala pembakaran gas sehingga keceptaan perambatan nyala lebih cepat, seiring dengan peningkatan kecepatan gas pembakaran maka terjadilah gaya dorong pada PDE. Untuk memperoleh impuls maksimum maka perlu dilakukan variasi waktu pembukaan dan penutupan katup selenoid serta tekanan awal bahan bakar sebelum masuk keruang bakar agar tekanan detonasi tidak menyebabkan berkurangnya pasokan campuran bahan bakar yang dimasukkan keruang bakar untuk siklus berikutnya, fenomena ini memang perlu diteliti lebih jauh lagi karena menyangkut impuls yang dihasilkan dan tekanan detonasi. Hasil pengujian menunjukkan semakin banyak kapasitas bahan bakar yang diinjeksikan keruang bakar PDE maka semakin besar gaya dorong yang dihasilkan PDE, semuanya bisa dilihat mulai dari tekanan awal, P o =100 kPa, menghasilkan gaya dorong, F = 31963,265 N. dan P o = 90 kPa, menghasilkan gaya dorong, F = 23919,7168 N. Hal ini disebabkan karena semakin besar kapasitas bahan bakar berdasarkan tekanan dan kerapatan bahan bakar maka makin besar tekanan detonasi yang terjadi seiring dengan kenaikan kecepatan reaksi pembakaran yang berhubungan dengan kecepatan gas keluar dari pipa detaonasi dari PDE. Kata-kata Kunci : Detonation, Impulse, Tekanan, Gaya dorong, P.D.E.

1. PENDAHULUAN

Pemanfaatan gelombang detonasi sebagai gaya dorong pada umumnya diterapkan untuk roket – roket atau mesin – mesin yang dioperasikan pada kecepatan super tinggi. Keuntungan menggunakan gelombang detonasi sebagai gaya dorong adalah tidak diperlukan lagi sudu – sudu penekan gas dan ukuran mesinnya dapat dibuat lebih kecil. Pulse detonation engine PDE adalah mesin yang memanfaatkan gelombang detonasi detonation wave yang memberikan impuls pada dinding pipa dan mendorong nyala pembakaran gas sehingga keceptaan perambatan nyala lebih cepat, seiring dengan peningkatan kecepatan gas pembakaran dan impuls maka terjadilah gaya dorong pada PDE. Berbagai teori menyebutkan bahwa PDE merupakan penyempurnaan dari pulsejet dan berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan diperoleh prestasi yang lebih tinggi dibanding pulsejet, hal ini disebabkan karena campuran bahan bakar dibakar pada tekanan yang cukup tinggi sehingga kerapatan gas meningkat dan hasil pembakarannya menimbulkan tekanan yang besar, tekanan inilah yang nantinya akan memberikan impuls, menaikkan keceptan reaksi dan memadatkan campuran bahan bakar untuk semprotan campuran bahan bakar berikutnya. Pembakaran bahan bakar pada PDE berlangsung dari deflagrasi ke detonasi detonation sehingga shock wave yang dihasilkan PDE lebih tinggi dibanding pulsejet, prestasi yang dihasilkan PDE tidak lepas dari konstruksi peralatan yang terpasang pada PDE seperti sistem pemasukkan bahan bakar hidrogen – oksigen, sistem penyalaan dan frekwensi yang diatur oleh suatu sitem kontrol otomatis, sistem – sistem inilah yang menentukan besar dan banyaknya impuls yang dihasilkan PDE. Untuk memperoleh impuls maksimum maka perlu dilakukan variasi waktu pembukaan dan penutupan katup selenoid untuk mengatur kapasitas campuran bahan bakar serta tekanan awal bahan bakar sebelum masuk keruang bakar agar tekanan detonasi tidak menyebabkan berkurangnya pasokan bahan bakar yang dimasukkan keruang bakar untuk siklus berikutnya, fenomena ini memang perlu diteliti lebih jauh lagi karena menyangkut impuls yang dihasilkan dan ledakan detonasi. Variabel – variabel lainnya yang ikut berpengaruh pada PDE yaitu kerapatan campuran gas yang terjadi akibat dari tekanan Salatiga, 21 Juni 2014, Vol 5, No.1, ISSN :2087-0922 48 detonasi dan frekwensi yang menentukan lamanya tiap siklus. Berdasarkan uraian diatas maka perlu dilakukan pengujian pengaruh perubahan kapasitas bahan bakar yang dimasukkan keruang bakar terhadap tekanan detonasi yang terjadi untuk memperoleh karakteristik dari PDE.

2. DASAR TEORI