Simulasi Uji Kebisingan Pada Pesawat Tanpa Awak Prototipe NVC USU Menggunakan Perangkat Lunak FEM
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pesawat Tanpa Awak (Unmanned Aerial Vehicle)
Pesawat tanpa awak (Unmanned Aerial Vehicle) atau sering disingkat
UAV adalah sebuah mesin terbang yang berfungsi dengan kendali jarak jauh atau
mampu mengendalikan dirinya sendiri, menggunakan hukum aerodinamika untuk
mengangkat dirinya. 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. Seperti
yang di kembangkan oleh Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT)
untuk angkatan laut dengan nama PUNA Gagak pada gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 Pesawat tanpa awak milik Indonesia
7
Universitas Sumatera Utara
2.1.1
Mesin
Pada pesawat tanpa awak, mesin berfungsi memutar propeller sehingga
dapat memberikan gaya dorong (thrust) pada pesawat tanpa awak. Dengan adanya
gaya dorong (thrust) maka badan pesawat akan terdorong ke depan untuk
mencapai kecepatan yang cukup. Prinsip yang digunakan sama seperti pada kapal
laut yang memindahkan massa air kebelakang dengan menggunakan propeller
sehingga badan kapal terdorong ke depan. Setelah kecepatan pesawat cukup,
maka sayap pesawat akan mampu mengangkat pesawat tersebut.
Pesawat tanpa awak ini menggunakan mesin DLE-30. Jenis mesin
iniadalah jenis mesin bensindengan ukuran setara mesinglow. Pengapian
elektronikmemberikanpercikanawaldengancepat.
Waktusecara
otomatis
disesuaikanuntukdaya puncaksepanjang rentangrpm dandibuatuntuk desain
penerbangan dengan memastikanrasiokekuatanterbaikuntuk rasio beratterhadap
kinerja. Sebuah tempat minyak (sumber minyak) dibelakangkarburator dipasang
untukmemastikanagar
dapat
diinstallebih
mudahdanidling
denganhalussebelumterbang dan dengan aliran bahan bakar yang dapat
diandalkansaat terbang. Pada gambar di bawah dapat dilihat gambar dan
spesifikasi daripada mesin tersebut. Mesin DLE-30 dapat dilihat pada gambar 2.2
di bawah ini.
Gambar 2.2DLE-30 Gasoline Engine (DLE Operator’s Manual, 2010)
8
Universitas Sumatera Utara
Adapun spesifikasi dari mesin DLE-30 Gasolin Engine diperlihatkan pada
table 2.1 dibawah ini.
Tabel 2.1 Spesifikasi Mesin DLE-30 Gasolin Engine
Displacement
30.5 cc (1.86 cu.in)
Performance
3.7 HP / 8500 rpm
Idle Speed
1600 rpm
Ignition style
Electronic Ignition
Recommended Propeller
18x8, 18x10, 20x8
Spark Plug Type
CM6
(gap) 0.018 in – 0.020 in ( 0.45 mm –
0.51 mm)
D x Stroke
1.4 in (36 mm) x 1.18 in (30 mm)
Compression Ratio
7.6 : 1
Carborator
DLE with manual choke
Weight
Main engine ( 910 g )
Muffler (60 g)
Electronic ignition ( 120 g )
Engine mount standoffs (20 g)
87-93 Oktan Gasoline with 30:1 gas oil
Fuel
mixture
Sumber : DLE Operator’s Manual, 2010
2.1.2
Propeler
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.
Pada dasarnya, baling-baling pada propeller merupakan sayap kecil yang
menghasilkan gaya resultan aerodinamis yang dibagi menjadi gaya yang bekerja
9
Universitas Sumatera Utara
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 dibawah.
Gambar 2.3 Gaya dorong dan torsi pada propeller( Kurniawan, 2011)
2.1.3
Badan Pesawat
Badan pesawat (fuselage) adalah bagian badan utama sebuah pesawat di
mana awak pesawat , penumpang atau kargo ditempatkan. Pada pesawat bermesin
tunggal badan pesawat biasanya juga berisi mesin, meskipun di beberapa pesawat
amfibi mesin tunggal biasanya terpasang pada tiang yang melekat pada badan
pesawat , di mana badan pesawat digunakan untuk mengambang. Badan pesawat
juga berfungsi untuk mengontrol posisi dan permukaan penyetabil dalam
hubungannya untuk permukaan angkat , hal ini diperlukan untuk stabilitas dan
manuver pesawat (Llyod J, Jim Marchman, 2003).
10
Universitas Sumatera Utara
2.2
Mekanisme Pesawat untuk Terbang
Ada beberapa macam gaya yang bekerja pada benda-benda yang terbang
di udara. Gaya-gaya aerodinamika ini meliputi gaya angkat (lift), gaya dorong
(thrust), gaya berat (weight), dan gaya hambat udara (drag) seperti yang
ditunjukkan pada gambar 2.4 dibawah. Gaya-gaya inilah yang mempengaruhi
profil terbang semua benda-benda di udara, mulai dari burung-burung yang bisa
terbang mulus secara alami sampai pesawat terbang yang paling besar sekalipun.
Jadi gaya-gaya yang sama bekerja juga pada pesawat model yang ukurannya mini
ini.
Gambar 2.4 Gaya-gaya yang bekerja pada pesawat
Gaya hambat udara (drag) merupakan gaya yang disebabkan oleh
molekul-molekul dan partikel-partikel di udara. Gaya ini dialami oleh benda yang
bergerak di udara. Pada benda yang diam gaya hambat udara nol. Ketika benda
mulai bergerak, gaya hambat udara ini mulai muncul yang arahnya berlawanan
dengan arah gerak, bersifat menghambat gerakan (itu sebabnya gaya ini disebut
gaya hambat udara). Semakin cepat benda bergerak semakin besar gaya hambat
udara ini. Agar benda bisa terus bergerak maju saat terbang, diperlukan gaya yang
bisa mengatasi hambatan udara tersebut, yaitu gaya dorong (thrust) yang
dihasilkan oleh mesin. Supaya kita tidak perlu menghasilkan thrust yang terlalu
besar (sehingga tidak ekonomis) kita harus mencari cara untuk mengurangi drag.
Salah satu caranya adalah dengan menggunakan desain yang streamline
(ramping).
11
Universitas Sumatera Utara
Supaya bisa terbang, kita perlu gaya yang bisa mengatasi gaya berat akibat
tarikan gravitasi bumi. Gaya ke atas (lift) ini harus bisa melawan tarikan gravitasi
bumi sehingga benda bisa terangkat dan mempertahankan posisinya di angkasa.
Di sinilah tantangannya karena harus melawan gravitasi.Maka fisikawan seperti
Isaac Newton, Bernoulli, dan Coanda. Ketiganya bekerja sama menjawab
tantangan ini.
Isaac Newton yang terkenal dengan ketiga persamaan geraknya
menyumbangkan hukum III Newton tentang Aksi-Reaksi.Sayap pesawat
merupakan bagian terpenting dalam menghasilkan lift.Aliran udara di atas dan di
bawah sayap pesawat.Partikel-partikel udara menabrak bagian bawah sayap
pesawat.Partikel-partikel yang menabrak ini lalu dipantulkan ke bawah (ke arah
tanah). Udara yang menghujani tanah ini merupakan gaya AKSI. Ini adalah aksi
yang disebabkan proses yang terjadi di bagian bawah sayap. Untuk lebih jelasnya
dapat dilihat pada gambar 2.5 dibawah ini.
Gambar 2.5 Arah aliran fluida pada airfoil
Untuk bagian atas sayap, ada proses lain yang juga menghasilkan aksi.
Dalam hal ini Bernoulli dan Coanda ‘bekerja sama’. Sewaktu udara akan mengalir
di bagian atas sayap, tekanannya sebesar P1. Ketika udara melewati bagian
lengkung pesawat, tekanan udara di daerah itu turun menjadi P2. Menurut
Coanda, udara yang melewati permukaan lengkung akan mengalir sepanjang
permukaan itu (dikenal sebagai Efek Coanda). Ini dibuktikan ketika kita
12
Universitas Sumatera Utara
meletakkan lilin menyala di depan sebuah botol. Ketika lilin ditiup dari belakang
botol, aneh ternyata lilin didepan botol itu akan mati. Menurut Coanda hal ini
disebabkan karena udara yang kita tiup mengalir mengikuti permukaan lengkung
botol lalu meniup api lilin hingga mati. Seperti inilah udara yang melewati bagian
atas sayap ini mirip udara yang bergerak sepanjang botol. Udara ini akan mengalir
sepanjang permukaan atas sayap hingga mencapai ujung bawah sayap. Di ujung
bawah sayap itu partikel-partikel udara bergerombol dan bertambah terus sampai
akhirnya kelebihan berat dan berjatuhan (downwash). Siraman udara atau
downwash ini juga merupakan komponen gaya AKSI. Tanah yang menerima gaya
aksi ini pasti langsung memberikan gaya REAKSI yang besarnya sama dengan
gaya aksi tetapi berlawanan arah. Karena gaya aksinya menuju tanah (ke arah
bawah), berarti gaya reaksinya ke arah atas. Gaya reaksi ini memberikan gaya
angkat (lift) yang bisa mengangkat pesawat dan mengalahkan gaya berat akibat
tarikan gravitasi bumi. Sumber gaya angkat (lift) yang lain adalah perubahan
tekanan udara di P2 (Kurniawan, 2011).
2.3
Bunyi
Bunyi secara harfiah dapat diartikan sebagai sesuatu yang kita
dengar.Bunyi merupakan hasil getaran dari partikel-partikel yang berada di udara
dan energi yang terkandung dalam bunyi dapat meningkat secara cepat dan dapat
menempuh jarak yang sangat jauh.Bunyi diidentikkan sebagai pergerakan
gelombang di udara yang terjadi bila sumber bunyi mengubah partikel terdekat
dari posisi diam menjadi partikel yang bergerak.
Bunyi mempunyai dua definisi, yaitu:
1. Secara fisis, bunyi adalah penyimpangan tekanan, pergeseran partikel
dalam medium elastik seperti udara. Definisi ini dikenal sebagai bunyi
objektif.
2. Secara fisiologis, bunyi adalah sensasi pendengaran yang disebabkan
penyimpangan fisis yang digambarkan pada bagian atas. Hal ini disebut
sebagai bunyi subjektif (Dolle. Leslie L. dan Prasetio, 1993).
13
Universitas Sumatera Utara
Secara singkat bunyi adalah suatu bentuk gelombang longitudinal yang
merambat secara perapatan dan perenggangan terbentuk oleh partikel zat
perantara serta ditimbulkan oleh sumber bunyi yang mengalami getaran.Rambatan
gelombang bunyi disebabkan oleh lapisan perapatan dan peregangan partikelpartikel udara yang bergerak ke luar, yaitu karena penyimpangan tekanan.Hal
serupa juga terjadi pada penyebaran gelombang air pada permukaan suatu kolam
dari titik dimana batu dijatuhkan.Gelombang bunyi adalah gelombang yang
dirambatkan sebagai gelombang mekanik longitudinal yang dapat menjalar dalam
medium padat, cair dan gas. Gelombang bunyi ini merupakan getaran (vibrasi)
molekul-molekul zat dan saling beradu satu sama lain namun demikian zat
tersebut terkoordinasi menghasilkan gelombang serta mentransmisikan energi
bahkan tidak pernah terjadi perpindahan partikel.
Berbicara tentang substansi yang menjalar apabila gelombang bunyi
mencapai tapal batas maka gelombang bunyi tersebut akan terbagi dua yaitu
sebagian energi diteruskan dan sebagian lagi direfleksikan/dipantulkan. Suatu
penelitian mengenai terjadinya penjalaran bunyi, mendeteksi dan penggunaan
bunyi sangat penting untuk mengetahui lebih lanjut akan pengalihan energi
mekanik.
Pada udara, variasi-variasi tekanan ini berbentuk kompresi (compressions)
dan regangan (rarefactions) yang periodik.Amplitudo gelombang dibawa serta
oleh tekanan, yang mana semakin besar amplitudo maka semakin besar juga
kompresi dan regangan yang terjadi. Perubahan tekanan yang membawa informasi
bunyi ini bergerak pada arah yang sama dengan muka gelombang, yaitu secara
longitudinal, sehingga dapat dikatakan bunyi merupakan gerakan gelombang
mekanis yang longitudinal.
2.3.1
Frekuensi Bunyi
Frekuensi merupakan gejala fisis objektif yang dapat diukur oleh
instrumen-instrumen akustik.Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per
peristiwa dalam selang waktu yang diberikan.Untuk memperhitungkan frekuensi,
seseorang menetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan
14
Universitas Sumatera Utara
membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Hasil perhitungan ini
dinyatakan dalam satuan hertz (Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich
Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali.
Frekuensi adalah banyaknya getaran per banyaknya waktu pada waktu
lampau satuan dari ukuran sebuah frekuensi didefinisikan sebagai banyaknya
siklus perdetik (cps).Sekarang, frekuensi ditentukan dalam satuan yang disebut
Hertz (Hz). Satu Hertz sama dengan satu siklus perdetik. Frekuensi yang dapat
didengar oleh Manusia berkisar 20 sampai 20.000 Hz dan jangkauan frekuensi ini
dapat mengalami penurunan pada batas atas rentang frekuensi sejalan dengan
bertambahnya umur manusia. Jangkauan frekuensi audio manusia akan berbeda
jika umur manusia juga berbeda. Frekuensi bunyi dapat didefinisikan sebagai
jumlah periode siklus kompresi dan regangan yang muncul dalam satu satuan
waktu seperti yang ditunjukkan pada persamaan- persamaan dibawah ini
(Mediastika.Christina.2005).
1
f = � .......................................................................................................... (2.1)
Keterangan :
f = Frekuensi (Hz)
T = Waktu (detik)
Sedangkan periode adalah banyaknya waktu per banyaknya getaran,
sehingga periode berbanding terbalik dengan frekuensi.
1
T = � ........................................................................................................ (2.2)
Keterangan :
f = Frekuensi (Hz)
T = periode (detik)
Dalam tabel 2.2 berikut dapat dilihat perbedaan dari jarak rentang
frekuensi yang dapat ditransmisikan dan diterima oleh beberapa sumber dan
penerima bunyi.
15
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Rentang frekuensi dari beberapa sumber bunyi
Sumber Bunyi
Rentang Frekuensi (Hz)
Manusia
85-5000
Anjing
450-1080
Kucing
780-1520
Piano
30-4100
Pitch Music Standart
440
2.3.2
Cepat Rambat Bunyi
Bunyi bergerak pada kecepatan berbeda-beda pada tiap media yang
dilaluinya. Pada media gas udara, cepat rambat bunyi tergantung pada kerapatan,
suhu, dan tekanan
���
c=�
�
.................................................................................................. (2.3)
atau dalam bentuk yang sederhana dapat ditulis :
c = 20,05√� ............................................................................................ (2.4)
Keterangan :
c = Cepat rambat bunyi (m/s)
γ = Rasio panas spesifik (untuk udara = 1,41)
Pa = Tekanan atmosfir (Pa)
ρ = Kerapatan (Kg/m3)
T = Suhu (K)
Pada media padat bergantung pada modulus elastisitas dan kerapatan, sedangkan
pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan.
�
c = �� ..................................................................................................... (2.5)
Keterangan :
E = Modulus young (N/m2)
16
Universitas Sumatera Utara
ρ = Kerapatan (Kg/m3)
Pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan.
�
c = �� ..................................................................................................... (2.6)
Keterangan :
B = Modulus bulk (N/m2)
�= Kerapatan (Kg/m3)
Bunyi merupakan gelombang maka bunyi mempunyai cepat rambat yang
dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu :
1. Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan
partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi
merambat paling cepat pada zat padat. Tabel 2.3 disajikan beberapa
kecepatan bunyi dalam material tertentu.
Tabel 2.3Cepat rambat bunyi pada berbagai
Material
Kecepatan bunyi (ft/s)
Kecepatan bunyi (m/s)
Udara
1100
343
Timah
3700
1128
Air
4500
1385
Beton
10200
3109
Kayu
11100
3417
Kaca
15500
4771
Baja
16000
4925
2. Suhu medium, semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin
cepat bunyi merambat. Hubungan ini dapat dirumuskan kedalam
persamaan matematis (v = v0 + 0,6 t) dimana v0 adalah cepat rambat pada
suhu nol derajat dan t adalah suhu medium (Dolle. Leslie L. dan Prasetio,
1993).
2.4
Kebisingan (Noise)
17
Universitas Sumatera Utara
Kebisingan atau noise adalah bunyi atau suara yang tidak dikehendaki dan
dapat mengganggu kesehatan dan kenyamanan lingkungan yang dinyatakan dalam
satuan decibel (dB).Seiring berkembangnya waktu, kebanyakan dari 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 (Harris,
Cyril.M, 1957).
2.4.1
Jenis- Jenis Kebisingan
Kebisingan (Noise) dapat dikelompokkan dalam dua jenis berdasarkan
adanya hubungan noise dengan sinyal, yaitu:
1. Correlated noise: Hubungan antara sinyal dan noise masuk dalam
kategori ini. Karena itu, correlated noise hanya muncul saat ada sinyal.
2. Uncorrelated noise: Noise yang dapat muncul kapanpun, saat terdapat
sinyal maupun tidak ada sinyal. Uncorrelated noise muncul tanpa
memperhatikan adanya sinyal atau tidak.
Sedangkan berdasarkan sumber bunyinya menurut Mediastika (2005)
kebisingandapat dikelompokkan dalam tiga kategori yaitu :
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. Sumber noise karena gangguan alamiah seperti petir dan bintik
matahari.
2.4.2
Sinyal Noise
Sinyal yang diterima pada transmisi data 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
18
Universitas Sumatera Utara
utama yang membatasi performansi sistem komunikasi.Secara umum, grafik
sinyal noise diperlihatkan seperti pada Gambar 2.6 dibawah ini.
Gambar 2.6 Grafik sinyal noise
2.4.3
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 kriteria yang dapat dijabarkan
secara terperinci diantaranya adalah frekuensi.Frekuensi didefinisikan
sebagai jumlah getaran ataupun gerakan yang terjadi dalam satu satuan
waktu.Frekuensi dapat di modelkan dengan persamaan 2.1 yang telah
dibahas sebelumnya.
b. Panjang gelombang
Panjang gelombang ( � ) dari gelombang suara merupakan parameter yang
sangat penting didalam mencari tau pola dari gelombang suara.jika dilihat
dari gambaran gelombang, maka panjang gelombang adalah jarak antara dua
puncak gelombang. Panjang gelombang dapat didefenisikan sebagai berikut:
19
Universitas Sumatera Utara
c
λ = f .......................................................................... (2.7)
c. Jumlah Gelombang
Jumlah gelombang merupakan banyaknya gelombang suara yang terjadi
selama perambatan gelombang. Jumlah gelombang dirumuskan sebagai
berikut:
2�
k =� =
2��
�
............................................................. (2.8)
d. Sound Pressure
Parameter yang dijadikan sebagai bagian dari gelombang suara adalah
sound pressuredan sound power. Sound pressure merupakan fluktuasi dari
tekanan udara. Ketika suatu sumber bunyi menghasilkan bunyi, maka bunyi
tersebut akan merambat melalui medium udara yang ada disekitarnya.
Ketika terjadi perambatan, maka terjadi perubahan tekanan atmosfer
beberapa saat. Sesuatu yang merupakan perubahan tekanan udara sebagai
indikasi dari adanya perambatan bunyi inilah yang di sebut dengan sound
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) ............................................ (2.9)
2.4.4
Tingkat Kebisingan
Untuk mempermudah penentuan nilai kebisingan, maka ada metode yang
digunakan dengan menggunakan skala level atau tingkat kebisingan suara dalam
satuan decibel (dB) yang dibagi menjadi dua kategori yakni sound pressure level
dan sound power level.
20
Universitas Sumatera Utara
a. Sound Pressure Level (SPL)
Hampir setiap pemikiran umum mendefinisikan kata decibel (dB)
dengan mengaitkan terhadap sound pressure level. Hal seperti ini
telah menjadi suatu kesimpulan tersendiri bahwa apabila berbicara
tentang skala decibel berarti merupakan suatu hasil perhitungan dari
sound pressure level.
Secara matematis sound pressure level dapat di rumuskan
sebagai berikut:
�2
SPL = Lp = 10 log ��(��� )2 �
�
Dimana :
= 20 log �(��� )
…………......... (2.10)
P = tekanan yang terjadi (Prms ) untuk aliran fluida
P(ref) = tekanan pada air borne
P(ref) = 2 x 10-5 N/m2
Dan berikut ini adalah nilai SPL yang terjadi pada berbagai sumber
bunyi yang akan ditampilkan pada tabel 2.4 dibawah ini.
Tabel 2.4 SPL Berdasarkan Sumbernya
Sound Sources(Noise)
Sound Pressure
Examples with Distance
Level Lp dB SPL
1.
Jet aircraft, 50 m away
140
2
Threshold of pain
130
3
Threshold of discomfort
120
4
Chainsaw, 1 m distance
110
5
Disco, 1 m from speaker
100
6
Diesel truck, 10 m away
90
7
Kerbside of busy road, 5m
80
8
Vacuum cleaner, distance 1 m
70
No
21
Universitas Sumatera Utara
9
Conversational speech, 1 m
60
10
Average home
50
11
Quite library
40
12
Quite bedroom at night
30
13
Background in TV studio
20
14
Rustling leaves in the distance
10
15
Threshold of hearing
0
Sumber : Cook, K., & Samuel, 2014
b.
Sound Power level
Sound power level dapat di rumuskan sebagai
�
Lw = 10 log10 �
���
(db) ……………….(2.11)
Dimana :
W
= Sound Power
Wreff
= sound power referensi dengan standar 10-12 watt
2.5 Prosedur Dasar Mengendalikan Kebisingan
Untuk menentukan perlakuan pengendalian kebisingan yang tepat untuk
permasalahan kebisingan terdapat beberapa langkah yang harus diikuti, yaitu:
1. Pengukuran sumber kebisingan.
Pengukuran dilakukan secara akurat dan tepat untuk mengidentifikasi
distribusi kebisinganyang terjadi.Setelah itu kontrol kebisingan yang
tepat dapat diukur pada setiap sumber yang memungkinkan.
2. Penentuan sasaran penurunan kebisingan
Apabila terdapat beberapa sumber kebisingan maka total output
kebisingan melebihi 1 sumber. Pada saat pengaturan sasaran desain
kebisinganharus dipertimbangkan tingkat pengurangan kebisingandari
masing-masing sumber sehingga sasaran desain dapat tercapai.
22
Universitas Sumatera Utara
3. Penjelasan kebutuhan penurunan kebisingan
Kebutuhan penurunan kebisingansangat diperlukan karena terdapat
perbedaan kelebihan kebisinganterhadap sasaran desain penurunan
kebisingan.
4. Aplikasi kontrol 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 (Dolle.
Leslie dan Prasetio,1993).
2.6
Sumber Kebisingan 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 :
1. Turbulensi : Disebabkan oleh pergerakan aliran udara yang acak karena
melewati perubahan bentuk suatu daerah.
2. Pulsasi : Merupakan tekanan bidang yang disebabkan adanya perubahan
kecepatan yang signifikan sehingga mengakibatkan perubahan tekanan yang
drastis, pada umumnya disebut sebagai pressure field.
3. Shock : Disebabkan adanya benturan secara cepat oleh aliran udara.
Sumber noise pada komponen aerodinamis secara skematik dapat dilihat
pada gambar 2.7 dibawah ini.
23
Universitas Sumatera Utara
Aerodynamic
noise
Broad Band
Periodic
Rotational
noise
Interection
and distortion
effect
Thrust and
torque
Balde slap
thickness
Amplitude
and frekuensi
modulation
Turbulance
induced
Vortex noise
Tip vortices
Trailing edge
vortices
Wake and
field
interactions
Gambar 2.7 Sumber-sumber noise pada komponen aerodinamis (Harris, Cyril M.,
1957)
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
24
Universitas Sumatera Utara
kebisingan yang dihasilkan oleh vortex noise yang dihasilkan oleh vortisitas udara
pada aliran lintasan baling yang terkumpul pada bilah propeler selama perputaran.
Secara skematik, penjabaran tentang mekanisme pembentukan kebisingan
dapat dilihat pada gambar 2.8 dibawah ini.
Gambar 2.8Noise GenerationMechanismepada propeller (Harris, Cyril M., 1957)
2.7
Kriteria Kebisingan Pesawat
Ada tiga kriteria yang dapat diterima dari kebisingan pesawat, berikut
penjabaran tiap-tiap kriteria.
1. Kriteria 1
Sebuah kebisingan lingkungan baru atau memiliki nilai kebaruan yang
sebanding pada dasar kebisingan untuk suara lingkungan dikenal dan dianggap
oleh kebanyakan orang untuk secara signifikan dapat dipertimbangkan di
tempat
tinggal
juga
dianggap
signifikan
dapat
diterima
di
tempat
tinggal.Ekspresi"kebanyakanorang" dan"secara signifikan dapat diterima"
membuatkriteria
initerbuka
untuk
pendekatanyangmungkinmemiliki
memungkinkanoranguntuk
interpretasidanajudikasi.Namun
beberapa
manfaatdalam
mengevaluasikebisingan
yang
lingkunganyang
relatiftidak mereka pahamidibanding yang mereka pahami.
25
Universitas Sumatera Utara
Banyak orang membuat kesimpulantentangefekdari kebisingan pesawat
terbangpadakomunitas
orang
kaliterkenasepertikebisingan
suarapesawat
yang
didekatbandarayangberulang
lingkungan.GambarSayamenyarankanbahwa
memilikitingkatkebisinganyang
dirasakan(3)
lebih
dari100PNdBmungkin dianggapoleh sejumlahbesar orangmenjadi tidak dapat
diterimadirumah mereka, karenaitu adalahtingkat kebisinganperkiraan50ft(15
m) daritrukatausepeda motordijalan raya pada kecepatanmaksimum ataudalam
perjalananakselerasi200ftdari sebuah keretaapi dieseldengan kecepatan30
sampai 50mph.Perbandingan inimenjadisangat penting, harustermasuktidak
hanyapuncaktingkatPNdBtetapi
jugajumlahdan
durasikejadian.
Dalam
halinieksposurke pesawat, truk, sepeda motor, dankebisingan kereta apisangat
berbeda, tidak selalumendukungkebisinganpesawat.
Gambar
2.9
Tingkatintermitenkhasyang
dihasilkan
olehkendaraantransportasi.Peningkatan10PNdBbiasanyasetara
denganpeningkatan100%, ataudua kali lipat dalamkebisingansubjektif. Perkiraan
tingkatdirumahmasyarakatyang biasanyasumberterdekat darikebisingan (K. D.
Kryter, 1966)
26
Universitas Sumatera Utara
2. Kriteria 2
Sebuahkebisingan
lingkunganmemilikipenilaian
komposit
kebisingan(CNR) (4) yang menunjukkanbahwa banyaknya keluhandan
perilakukelompokterhadapkebisinganmungkin
dapat
diterima.
hingga115.Tabel
Ini
adalahresponyang
2.3,
kolom3,
membuatnyadianggaptidak
diharapkan
untukCNRdari
100
menunjukkanpuncaktingkatPNdBrata-rata
untukberbagai jumlahkejadiandari kebisingan pesawat terbang(kolom 1)yang
terjadi di antara jam7 pagi hingga10 malam, akanmemberikan nilaidari100.
Tabel 2.5 Jumlah kejadian dari kebisingan pesawat terbang dan rata-rata untuk
puncak PNB melebihi 80 yang diperlukan untuk mencapai sebuah kebisingan dan
dengan nomor indeks 45 atau peringkat kebisingan komposit 100, untuk
pesawat sipil yang beroperasi pada jam 7 pagi ke 10 malam
Number of
Average peak PNdB
occurrences
N.N.I. = 45
C.N.R. = 100
1
125.0
115
2
120.5
112
4
116.0
109
8
111.5
106
16
107.0
103
32
102.5
100
64
98.0
97
128
93.5
94
Sumber : K. D. Kryter, 1966
3. Kriteria 3
Sebuahkebisingan
lingkunganmemilikikebisingandengannomorindeksNNIyang
menunjukkanbahwa
sekitar50%
dariorang-orangakanmelaporkanbahwa
27
Universitas Sumatera Utara
merekaterganggu oleh suaradengan berbagaicara, atau cenderung dinilai
sebagaiaspek terburukdarilinkungan perumahan dan dianggaptidak dapat
diterima.
Angka2,
3,
ituakanmemilikiNNI
puncakPNdBper
disiimpulkan
4,
dan5menunjukkan
darii45.Tabel2.3kolom2,
bahwalingkungan
menunjukkanrata-ratatingkat
kejadianyangakanmemberikanNNIdari45.
bahwasuara,
diulangcukup
memilikipuncaktingkat100PNdB(kriteria
1)
seperti
seringselama
Singkatnya,
setiaphari,
atauCNRdari100(kriteria
2)
atauNNIdari45(kriteria 3) akandinilaitidak dapat diterimaolehsekitar 50%
dariorang-orangdiperumahanmasyarakat.Hal
inidisimpulkanberdasarkantigakriteria dari 30 hingga 40pengulangansetiap
haridarikebisinganpesawat
di100PNdBmungkin
tidak
dapat
diterimaolehbanyak orang.
Gambar 2.10 GrafikNoise and number index (NNI) terhadap orang (K. D. Kryter,
1966)
2.8
Simulasi ANSYS
ANSYS adalah sebuah software analisis elemen hingga dengan
kemampuan menganalisa dengan cakupan yang luas untuk berbagai jenis masalah
(Tim Langlais, 1999). ANSYS mampu memecahkan persamaan diferensial
dengan cara memecahnya menjadi elemen-elemen yang lebih kecil. Pada awalnya
program ini bernama STASYS (Structural Analysis System), kemudian berganti
28
Universitas Sumatera Utara
nama menjadi ANSYS yang ditemukan pertama kali oleh Dr. John Swanson pada
tahun 1970.
ANSYS merupakan tujuan utama dari paket pemodelan elemen hingga
untuk secara numerik memecahkan masalah mekanis yang berbagai macam.
Masalah yang ada termasuk analisa struktur statis dan dinamis (baik linear dan
non-linear), distribusi panas dan masalah cairan, begitu juga dengan ilmu bunyi
dan masalah elektromagnetik. Teknologi ANSYS mekanis mempersatukan
struktur dan material yang bersifat non-linear.ANSYS multiphysic juga mengatasi
masalah panas, struktur, elektromagnetik, dan ilmu bunyi.Aplikasi ANSYS dapat
digunakan
dalam
teknik
sipil,
teknik
listrik,
fisika
dan
kimia.
(www.ansys.com/Products, 2015)
2.8.1
ANSYS Acoustic
Akustik (acoustic) adalah studi tentang generasi, propagasi, penyerapan
dan refleksi gelombang tekanan suara dalam media. Adapun aplikasi untuk
akustik ini diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Sonar.
2. Desain ruang konser, di mana pemerataan tekanan suara diinginkan.
3. Minimalisasi kebisingan pada mesin.
4. Pembatalan kebisingan.
5. Akustik bawah air.
6. Desain speaker, rumah speaker, filter akustik, muffler, dan banyak
perangkat sejenis lainnya seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.11
dibawah.
7. Eksplorasi geofisika (www.ansys.com/Products, 2015).
29
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Simulasi akustik pada speaker (Ansys Workshop R150, 2015)
2.8.2 Acoustic ACT (Application Customization Toolkit) Extension
Acoustic ACT Extension adalah fitur tambahan dari Ansys yang dapat
memaparkan fitur-fitur akustik yang cukup lengkap. Fitur-fitur AnsysAcoustic
ACT Extension yaitu:
1. Menentukan sifat-sifat akustik.
2. Menentukan kondisi batas dan beban akustik.
3. Menentukan hasil proses akustik.
Pada analisis akustik yang tersedia di ANSYS, biasanya melibatkan
pemodelan media cairan dan struktur sekitarnya.Yang sering menjadi perhatian
pada analisis akustik distribusi tekanan pada cairan pada frekuensi yang berbeda,
gradien tekanan, kecepatan partikel, SPL (sound pressure level), serta hamburan,
difraksi, transmisi, radiasi, redaman, dan dispersi gelombang akustik.
Acoustic ACT dapat digunakan untuk melakukan simulasi sensor parkir
mobil yang mendeteksi benda-benda di sekitar mobil. Sensor ini bekerja dengan
menggunakan gelombang ultrasonik dan gema yang dihasilkannya. Simulasi
sensor parkir mobil dapat dilihat pada Gambar 2.12 dibawah ini
30
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.12 Simulasi sensor parkir mobil (Ansys Workshop R150, 2015)
31
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Pesawat Tanpa Awak (Unmanned Aerial Vehicle)
Pesawat tanpa awak (Unmanned Aerial Vehicle) atau sering disingkat
UAV adalah sebuah mesin terbang yang berfungsi dengan kendali jarak jauh atau
mampu mengendalikan dirinya sendiri, menggunakan hukum aerodinamika untuk
mengangkat dirinya. 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. Seperti
yang di kembangkan oleh Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT)
untuk angkatan laut dengan nama PUNA Gagak pada gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 Pesawat tanpa awak milik Indonesia
7
Universitas Sumatera Utara
2.1.1
Mesin
Pada pesawat tanpa awak, mesin berfungsi memutar propeller sehingga
dapat memberikan gaya dorong (thrust) pada pesawat tanpa awak. Dengan adanya
gaya dorong (thrust) maka badan pesawat akan terdorong ke depan untuk
mencapai kecepatan yang cukup. Prinsip yang digunakan sama seperti pada kapal
laut yang memindahkan massa air kebelakang dengan menggunakan propeller
sehingga badan kapal terdorong ke depan. Setelah kecepatan pesawat cukup,
maka sayap pesawat akan mampu mengangkat pesawat tersebut.
Pesawat tanpa awak ini menggunakan mesin DLE-30. Jenis mesin
iniadalah jenis mesin bensindengan ukuran setara mesinglow. Pengapian
elektronikmemberikanpercikanawaldengancepat.
Waktusecara
otomatis
disesuaikanuntukdaya puncaksepanjang rentangrpm dandibuatuntuk desain
penerbangan dengan memastikanrasiokekuatanterbaikuntuk rasio beratterhadap
kinerja. Sebuah tempat minyak (sumber minyak) dibelakangkarburator dipasang
untukmemastikanagar
dapat
diinstallebih
mudahdanidling
denganhalussebelumterbang dan dengan aliran bahan bakar yang dapat
diandalkansaat terbang. Pada gambar di bawah dapat dilihat gambar dan
spesifikasi daripada mesin tersebut. Mesin DLE-30 dapat dilihat pada gambar 2.2
di bawah ini.
Gambar 2.2DLE-30 Gasoline Engine (DLE Operator’s Manual, 2010)
8
Universitas Sumatera Utara
Adapun spesifikasi dari mesin DLE-30 Gasolin Engine diperlihatkan pada
table 2.1 dibawah ini.
Tabel 2.1 Spesifikasi Mesin DLE-30 Gasolin Engine
Displacement
30.5 cc (1.86 cu.in)
Performance
3.7 HP / 8500 rpm
Idle Speed
1600 rpm
Ignition style
Electronic Ignition
Recommended Propeller
18x8, 18x10, 20x8
Spark Plug Type
CM6
(gap) 0.018 in – 0.020 in ( 0.45 mm –
0.51 mm)
D x Stroke
1.4 in (36 mm) x 1.18 in (30 mm)
Compression Ratio
7.6 : 1
Carborator
DLE with manual choke
Weight
Main engine ( 910 g )
Muffler (60 g)
Electronic ignition ( 120 g )
Engine mount standoffs (20 g)
87-93 Oktan Gasoline with 30:1 gas oil
Fuel
mixture
Sumber : DLE Operator’s Manual, 2010
2.1.2
Propeler
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.
Pada dasarnya, baling-baling pada propeller merupakan sayap kecil yang
menghasilkan gaya resultan aerodinamis yang dibagi menjadi gaya yang bekerja
9
Universitas Sumatera Utara
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 dibawah.
Gambar 2.3 Gaya dorong dan torsi pada propeller( Kurniawan, 2011)
2.1.3
Badan Pesawat
Badan pesawat (fuselage) adalah bagian badan utama sebuah pesawat di
mana awak pesawat , penumpang atau kargo ditempatkan. Pada pesawat bermesin
tunggal badan pesawat biasanya juga berisi mesin, meskipun di beberapa pesawat
amfibi mesin tunggal biasanya terpasang pada tiang yang melekat pada badan
pesawat , di mana badan pesawat digunakan untuk mengambang. Badan pesawat
juga berfungsi untuk mengontrol posisi dan permukaan penyetabil dalam
hubungannya untuk permukaan angkat , hal ini diperlukan untuk stabilitas dan
manuver pesawat (Llyod J, Jim Marchman, 2003).
10
Universitas Sumatera Utara
2.2
Mekanisme Pesawat untuk Terbang
Ada beberapa macam gaya yang bekerja pada benda-benda yang terbang
di udara. Gaya-gaya aerodinamika ini meliputi gaya angkat (lift), gaya dorong
(thrust), gaya berat (weight), dan gaya hambat udara (drag) seperti yang
ditunjukkan pada gambar 2.4 dibawah. Gaya-gaya inilah yang mempengaruhi
profil terbang semua benda-benda di udara, mulai dari burung-burung yang bisa
terbang mulus secara alami sampai pesawat terbang yang paling besar sekalipun.
Jadi gaya-gaya yang sama bekerja juga pada pesawat model yang ukurannya mini
ini.
Gambar 2.4 Gaya-gaya yang bekerja pada pesawat
Gaya hambat udara (drag) merupakan gaya yang disebabkan oleh
molekul-molekul dan partikel-partikel di udara. Gaya ini dialami oleh benda yang
bergerak di udara. Pada benda yang diam gaya hambat udara nol. Ketika benda
mulai bergerak, gaya hambat udara ini mulai muncul yang arahnya berlawanan
dengan arah gerak, bersifat menghambat gerakan (itu sebabnya gaya ini disebut
gaya hambat udara). Semakin cepat benda bergerak semakin besar gaya hambat
udara ini. Agar benda bisa terus bergerak maju saat terbang, diperlukan gaya yang
bisa mengatasi hambatan udara tersebut, yaitu gaya dorong (thrust) yang
dihasilkan oleh mesin. Supaya kita tidak perlu menghasilkan thrust yang terlalu
besar (sehingga tidak ekonomis) kita harus mencari cara untuk mengurangi drag.
Salah satu caranya adalah dengan menggunakan desain yang streamline
(ramping).
11
Universitas Sumatera Utara
Supaya bisa terbang, kita perlu gaya yang bisa mengatasi gaya berat akibat
tarikan gravitasi bumi. Gaya ke atas (lift) ini harus bisa melawan tarikan gravitasi
bumi sehingga benda bisa terangkat dan mempertahankan posisinya di angkasa.
Di sinilah tantangannya karena harus melawan gravitasi.Maka fisikawan seperti
Isaac Newton, Bernoulli, dan Coanda. Ketiganya bekerja sama menjawab
tantangan ini.
Isaac Newton yang terkenal dengan ketiga persamaan geraknya
menyumbangkan hukum III Newton tentang Aksi-Reaksi.Sayap pesawat
merupakan bagian terpenting dalam menghasilkan lift.Aliran udara di atas dan di
bawah sayap pesawat.Partikel-partikel udara menabrak bagian bawah sayap
pesawat.Partikel-partikel yang menabrak ini lalu dipantulkan ke bawah (ke arah
tanah). Udara yang menghujani tanah ini merupakan gaya AKSI. Ini adalah aksi
yang disebabkan proses yang terjadi di bagian bawah sayap. Untuk lebih jelasnya
dapat dilihat pada gambar 2.5 dibawah ini.
Gambar 2.5 Arah aliran fluida pada airfoil
Untuk bagian atas sayap, ada proses lain yang juga menghasilkan aksi.
Dalam hal ini Bernoulli dan Coanda ‘bekerja sama’. Sewaktu udara akan mengalir
di bagian atas sayap, tekanannya sebesar P1. Ketika udara melewati bagian
lengkung pesawat, tekanan udara di daerah itu turun menjadi P2. Menurut
Coanda, udara yang melewati permukaan lengkung akan mengalir sepanjang
permukaan itu (dikenal sebagai Efek Coanda). Ini dibuktikan ketika kita
12
Universitas Sumatera Utara
meletakkan lilin menyala di depan sebuah botol. Ketika lilin ditiup dari belakang
botol, aneh ternyata lilin didepan botol itu akan mati. Menurut Coanda hal ini
disebabkan karena udara yang kita tiup mengalir mengikuti permukaan lengkung
botol lalu meniup api lilin hingga mati. Seperti inilah udara yang melewati bagian
atas sayap ini mirip udara yang bergerak sepanjang botol. Udara ini akan mengalir
sepanjang permukaan atas sayap hingga mencapai ujung bawah sayap. Di ujung
bawah sayap itu partikel-partikel udara bergerombol dan bertambah terus sampai
akhirnya kelebihan berat dan berjatuhan (downwash). Siraman udara atau
downwash ini juga merupakan komponen gaya AKSI. Tanah yang menerima gaya
aksi ini pasti langsung memberikan gaya REAKSI yang besarnya sama dengan
gaya aksi tetapi berlawanan arah. Karena gaya aksinya menuju tanah (ke arah
bawah), berarti gaya reaksinya ke arah atas. Gaya reaksi ini memberikan gaya
angkat (lift) yang bisa mengangkat pesawat dan mengalahkan gaya berat akibat
tarikan gravitasi bumi. Sumber gaya angkat (lift) yang lain adalah perubahan
tekanan udara di P2 (Kurniawan, 2011).
2.3
Bunyi
Bunyi secara harfiah dapat diartikan sebagai sesuatu yang kita
dengar.Bunyi merupakan hasil getaran dari partikel-partikel yang berada di udara
dan energi yang terkandung dalam bunyi dapat meningkat secara cepat dan dapat
menempuh jarak yang sangat jauh.Bunyi diidentikkan sebagai pergerakan
gelombang di udara yang terjadi bila sumber bunyi mengubah partikel terdekat
dari posisi diam menjadi partikel yang bergerak.
Bunyi mempunyai dua definisi, yaitu:
1. Secara fisis, bunyi adalah penyimpangan tekanan, pergeseran partikel
dalam medium elastik seperti udara. Definisi ini dikenal sebagai bunyi
objektif.
2. Secara fisiologis, bunyi adalah sensasi pendengaran yang disebabkan
penyimpangan fisis yang digambarkan pada bagian atas. Hal ini disebut
sebagai bunyi subjektif (Dolle. Leslie L. dan Prasetio, 1993).
13
Universitas Sumatera Utara
Secara singkat bunyi adalah suatu bentuk gelombang longitudinal yang
merambat secara perapatan dan perenggangan terbentuk oleh partikel zat
perantara serta ditimbulkan oleh sumber bunyi yang mengalami getaran.Rambatan
gelombang bunyi disebabkan oleh lapisan perapatan dan peregangan partikelpartikel udara yang bergerak ke luar, yaitu karena penyimpangan tekanan.Hal
serupa juga terjadi pada penyebaran gelombang air pada permukaan suatu kolam
dari titik dimana batu dijatuhkan.Gelombang bunyi adalah gelombang yang
dirambatkan sebagai gelombang mekanik longitudinal yang dapat menjalar dalam
medium padat, cair dan gas. Gelombang bunyi ini merupakan getaran (vibrasi)
molekul-molekul zat dan saling beradu satu sama lain namun demikian zat
tersebut terkoordinasi menghasilkan gelombang serta mentransmisikan energi
bahkan tidak pernah terjadi perpindahan partikel.
Berbicara tentang substansi yang menjalar apabila gelombang bunyi
mencapai tapal batas maka gelombang bunyi tersebut akan terbagi dua yaitu
sebagian energi diteruskan dan sebagian lagi direfleksikan/dipantulkan. Suatu
penelitian mengenai terjadinya penjalaran bunyi, mendeteksi dan penggunaan
bunyi sangat penting untuk mengetahui lebih lanjut akan pengalihan energi
mekanik.
Pada udara, variasi-variasi tekanan ini berbentuk kompresi (compressions)
dan regangan (rarefactions) yang periodik.Amplitudo gelombang dibawa serta
oleh tekanan, yang mana semakin besar amplitudo maka semakin besar juga
kompresi dan regangan yang terjadi. Perubahan tekanan yang membawa informasi
bunyi ini bergerak pada arah yang sama dengan muka gelombang, yaitu secara
longitudinal, sehingga dapat dikatakan bunyi merupakan gerakan gelombang
mekanis yang longitudinal.
2.3.1
Frekuensi Bunyi
Frekuensi merupakan gejala fisis objektif yang dapat diukur oleh
instrumen-instrumen akustik.Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per
peristiwa dalam selang waktu yang diberikan.Untuk memperhitungkan frekuensi,
seseorang menetapkan jarak waktu, menghitung jumlah kejadian peristiwa, dan
14
Universitas Sumatera Utara
membagi hitungan ini dengan panjang jarak waktu. Hasil perhitungan ini
dinyatakan dalam satuan hertz (Hz) yaitu nama pakar fisika Jerman Heinrich
Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali.
Frekuensi adalah banyaknya getaran per banyaknya waktu pada waktu
lampau satuan dari ukuran sebuah frekuensi didefinisikan sebagai banyaknya
siklus perdetik (cps).Sekarang, frekuensi ditentukan dalam satuan yang disebut
Hertz (Hz). Satu Hertz sama dengan satu siklus perdetik. Frekuensi yang dapat
didengar oleh Manusia berkisar 20 sampai 20.000 Hz dan jangkauan frekuensi ini
dapat mengalami penurunan pada batas atas rentang frekuensi sejalan dengan
bertambahnya umur manusia. Jangkauan frekuensi audio manusia akan berbeda
jika umur manusia juga berbeda. Frekuensi bunyi dapat didefinisikan sebagai
jumlah periode siklus kompresi dan regangan yang muncul dalam satu satuan
waktu seperti yang ditunjukkan pada persamaan- persamaan dibawah ini
(Mediastika.Christina.2005).
1
f = � .......................................................................................................... (2.1)
Keterangan :
f = Frekuensi (Hz)
T = Waktu (detik)
Sedangkan periode adalah banyaknya waktu per banyaknya getaran,
sehingga periode berbanding terbalik dengan frekuensi.
1
T = � ........................................................................................................ (2.2)
Keterangan :
f = Frekuensi (Hz)
T = periode (detik)
Dalam tabel 2.2 berikut dapat dilihat perbedaan dari jarak rentang
frekuensi yang dapat ditransmisikan dan diterima oleh beberapa sumber dan
penerima bunyi.
15
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Rentang frekuensi dari beberapa sumber bunyi
Sumber Bunyi
Rentang Frekuensi (Hz)
Manusia
85-5000
Anjing
450-1080
Kucing
780-1520
Piano
30-4100
Pitch Music Standart
440
2.3.2
Cepat Rambat Bunyi
Bunyi bergerak pada kecepatan berbeda-beda pada tiap media yang
dilaluinya. Pada media gas udara, cepat rambat bunyi tergantung pada kerapatan,
suhu, dan tekanan
���
c=�
�
.................................................................................................. (2.3)
atau dalam bentuk yang sederhana dapat ditulis :
c = 20,05√� ............................................................................................ (2.4)
Keterangan :
c = Cepat rambat bunyi (m/s)
γ = Rasio panas spesifik (untuk udara = 1,41)
Pa = Tekanan atmosfir (Pa)
ρ = Kerapatan (Kg/m3)
T = Suhu (K)
Pada media padat bergantung pada modulus elastisitas dan kerapatan, sedangkan
pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan.
�
c = �� ..................................................................................................... (2.5)
Keterangan :
E = Modulus young (N/m2)
16
Universitas Sumatera Utara
ρ = Kerapatan (Kg/m3)
Pada media cair bergantung pada modulus bulk dan kerapatan.
�
c = �� ..................................................................................................... (2.6)
Keterangan :
B = Modulus bulk (N/m2)
�= Kerapatan (Kg/m3)
Bunyi merupakan gelombang maka bunyi mempunyai cepat rambat yang
dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu :
1. Kerapatan partikel medium yang dilalui bunyi. Semakin rapat susunan
partikel medium maka semakin cepat bunyi merambat, sehingga bunyi
merambat paling cepat pada zat padat. Tabel 2.3 disajikan beberapa
kecepatan bunyi dalam material tertentu.
Tabel 2.3Cepat rambat bunyi pada berbagai
Material
Kecepatan bunyi (ft/s)
Kecepatan bunyi (m/s)
Udara
1100
343
Timah
3700
1128
Air
4500
1385
Beton
10200
3109
Kayu
11100
3417
Kaca
15500
4771
Baja
16000
4925
2. Suhu medium, semakin panas suhu medium yang dilalui maka semakin
cepat bunyi merambat. Hubungan ini dapat dirumuskan kedalam
persamaan matematis (v = v0 + 0,6 t) dimana v0 adalah cepat rambat pada
suhu nol derajat dan t adalah suhu medium (Dolle. Leslie L. dan Prasetio,
1993).
2.4
Kebisingan (Noise)
17
Universitas Sumatera Utara
Kebisingan atau noise adalah bunyi atau suara yang tidak dikehendaki dan
dapat mengganggu kesehatan dan kenyamanan lingkungan yang dinyatakan dalam
satuan decibel (dB).Seiring berkembangnya waktu, kebanyakan dari 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 (Harris,
Cyril.M, 1957).
2.4.1
Jenis- Jenis Kebisingan
Kebisingan (Noise) dapat dikelompokkan dalam dua jenis berdasarkan
adanya hubungan noise dengan sinyal, yaitu:
1. Correlated noise: Hubungan antara sinyal dan noise masuk dalam
kategori ini. Karena itu, correlated noise hanya muncul saat ada sinyal.
2. Uncorrelated noise: Noise yang dapat muncul kapanpun, saat terdapat
sinyal maupun tidak ada sinyal. Uncorrelated noise muncul tanpa
memperhatikan adanya sinyal atau tidak.
Sedangkan berdasarkan sumber bunyinya menurut Mediastika (2005)
kebisingandapat dikelompokkan dalam tiga kategori yaitu :
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. Sumber noise karena gangguan alamiah seperti petir dan bintik
matahari.
2.4.2
Sinyal Noise
Sinyal yang diterima pada transmisi data 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
18
Universitas Sumatera Utara
utama yang membatasi performansi sistem komunikasi.Secara umum, grafik
sinyal noise diperlihatkan seperti pada Gambar 2.6 dibawah ini.
Gambar 2.6 Grafik sinyal noise
2.4.3
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 kriteria yang dapat dijabarkan
secara terperinci diantaranya adalah frekuensi.Frekuensi didefinisikan
sebagai jumlah getaran ataupun gerakan yang terjadi dalam satu satuan
waktu.Frekuensi dapat di modelkan dengan persamaan 2.1 yang telah
dibahas sebelumnya.
b. Panjang gelombang
Panjang gelombang ( � ) dari gelombang suara merupakan parameter yang
sangat penting didalam mencari tau pola dari gelombang suara.jika dilihat
dari gambaran gelombang, maka panjang gelombang adalah jarak antara dua
puncak gelombang. Panjang gelombang dapat didefenisikan sebagai berikut:
19
Universitas Sumatera Utara
c
λ = f .......................................................................... (2.7)
c. Jumlah Gelombang
Jumlah gelombang merupakan banyaknya gelombang suara yang terjadi
selama perambatan gelombang. Jumlah gelombang dirumuskan sebagai
berikut:
2�
k =� =
2��
�
............................................................. (2.8)
d. Sound Pressure
Parameter yang dijadikan sebagai bagian dari gelombang suara adalah
sound pressuredan sound power. Sound pressure merupakan fluktuasi dari
tekanan udara. Ketika suatu sumber bunyi menghasilkan bunyi, maka bunyi
tersebut akan merambat melalui medium udara yang ada disekitarnya.
Ketika terjadi perambatan, maka terjadi perubahan tekanan atmosfer
beberapa saat. Sesuatu yang merupakan perubahan tekanan udara sebagai
indikasi dari adanya perambatan bunyi inilah yang di sebut dengan sound
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) ............................................ (2.9)
2.4.4
Tingkat Kebisingan
Untuk mempermudah penentuan nilai kebisingan, maka ada metode yang
digunakan dengan menggunakan skala level atau tingkat kebisingan suara dalam
satuan decibel (dB) yang dibagi menjadi dua kategori yakni sound pressure level
dan sound power level.
20
Universitas Sumatera Utara
a. Sound Pressure Level (SPL)
Hampir setiap pemikiran umum mendefinisikan kata decibel (dB)
dengan mengaitkan terhadap sound pressure level. Hal seperti ini
telah menjadi suatu kesimpulan tersendiri bahwa apabila berbicara
tentang skala decibel berarti merupakan suatu hasil perhitungan dari
sound pressure level.
Secara matematis sound pressure level dapat di rumuskan
sebagai berikut:
�2
SPL = Lp = 10 log ��(��� )2 �
�
Dimana :
= 20 log �(��� )
…………......... (2.10)
P = tekanan yang terjadi (Prms ) untuk aliran fluida
P(ref) = tekanan pada air borne
P(ref) = 2 x 10-5 N/m2
Dan berikut ini adalah nilai SPL yang terjadi pada berbagai sumber
bunyi yang akan ditampilkan pada tabel 2.4 dibawah ini.
Tabel 2.4 SPL Berdasarkan Sumbernya
Sound Sources(Noise)
Sound Pressure
Examples with Distance
Level Lp dB SPL
1.
Jet aircraft, 50 m away
140
2
Threshold of pain
130
3
Threshold of discomfort
120
4
Chainsaw, 1 m distance
110
5
Disco, 1 m from speaker
100
6
Diesel truck, 10 m away
90
7
Kerbside of busy road, 5m
80
8
Vacuum cleaner, distance 1 m
70
No
21
Universitas Sumatera Utara
9
Conversational speech, 1 m
60
10
Average home
50
11
Quite library
40
12
Quite bedroom at night
30
13
Background in TV studio
20
14
Rustling leaves in the distance
10
15
Threshold of hearing
0
Sumber : Cook, K., & Samuel, 2014
b.
Sound Power level
Sound power level dapat di rumuskan sebagai
�
Lw = 10 log10 �
���
(db) ……………….(2.11)
Dimana :
W
= Sound Power
Wreff
= sound power referensi dengan standar 10-12 watt
2.5 Prosedur Dasar Mengendalikan Kebisingan
Untuk menentukan perlakuan pengendalian kebisingan yang tepat untuk
permasalahan kebisingan terdapat beberapa langkah yang harus diikuti, yaitu:
1. Pengukuran sumber kebisingan.
Pengukuran dilakukan secara akurat dan tepat untuk mengidentifikasi
distribusi kebisinganyang terjadi.Setelah itu kontrol kebisingan yang
tepat dapat diukur pada setiap sumber yang memungkinkan.
2. Penentuan sasaran penurunan kebisingan
Apabila terdapat beberapa sumber kebisingan maka total output
kebisingan melebihi 1 sumber. Pada saat pengaturan sasaran desain
kebisinganharus dipertimbangkan tingkat pengurangan kebisingandari
masing-masing sumber sehingga sasaran desain dapat tercapai.
22
Universitas Sumatera Utara
3. Penjelasan kebutuhan penurunan kebisingan
Kebutuhan penurunan kebisingansangat diperlukan karena terdapat
perbedaan kelebihan kebisinganterhadap sasaran desain penurunan
kebisingan.
4. Aplikasi kontrol 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 (Dolle.
Leslie dan Prasetio,1993).
2.6
Sumber Kebisingan 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 :
1. Turbulensi : Disebabkan oleh pergerakan aliran udara yang acak karena
melewati perubahan bentuk suatu daerah.
2. Pulsasi : Merupakan tekanan bidang yang disebabkan adanya perubahan
kecepatan yang signifikan sehingga mengakibatkan perubahan tekanan yang
drastis, pada umumnya disebut sebagai pressure field.
3. Shock : Disebabkan adanya benturan secara cepat oleh aliran udara.
Sumber noise pada komponen aerodinamis secara skematik dapat dilihat
pada gambar 2.7 dibawah ini.
23
Universitas Sumatera Utara
Aerodynamic
noise
Broad Band
Periodic
Rotational
noise
Interection
and distortion
effect
Thrust and
torque
Balde slap
thickness
Amplitude
and frekuensi
modulation
Turbulance
induced
Vortex noise
Tip vortices
Trailing edge
vortices
Wake and
field
interactions
Gambar 2.7 Sumber-sumber noise pada komponen aerodinamis (Harris, Cyril M.,
1957)
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
24
Universitas Sumatera Utara
kebisingan yang dihasilkan oleh vortex noise yang dihasilkan oleh vortisitas udara
pada aliran lintasan baling yang terkumpul pada bilah propeler selama perputaran.
Secara skematik, penjabaran tentang mekanisme pembentukan kebisingan
dapat dilihat pada gambar 2.8 dibawah ini.
Gambar 2.8Noise GenerationMechanismepada propeller (Harris, Cyril M., 1957)
2.7
Kriteria Kebisingan Pesawat
Ada tiga kriteria yang dapat diterima dari kebisingan pesawat, berikut
penjabaran tiap-tiap kriteria.
1. Kriteria 1
Sebuah kebisingan lingkungan baru atau memiliki nilai kebaruan yang
sebanding pada dasar kebisingan untuk suara lingkungan dikenal dan dianggap
oleh kebanyakan orang untuk secara signifikan dapat dipertimbangkan di
tempat
tinggal
juga
dianggap
signifikan
dapat
diterima
di
tempat
tinggal.Ekspresi"kebanyakanorang" dan"secara signifikan dapat diterima"
membuatkriteria
initerbuka
untuk
pendekatanyangmungkinmemiliki
memungkinkanoranguntuk
interpretasidanajudikasi.Namun
beberapa
manfaatdalam
mengevaluasikebisingan
yang
lingkunganyang
relatiftidak mereka pahamidibanding yang mereka pahami.
25
Universitas Sumatera Utara
Banyak orang membuat kesimpulantentangefekdari kebisingan pesawat
terbangpadakomunitas
orang
kaliterkenasepertikebisingan
suarapesawat
yang
didekatbandarayangberulang
lingkungan.GambarSayamenyarankanbahwa
memilikitingkatkebisinganyang
dirasakan(3)
lebih
dari100PNdBmungkin dianggapoleh sejumlahbesar orangmenjadi tidak dapat
diterimadirumah mereka, karenaitu adalahtingkat kebisinganperkiraan50ft(15
m) daritrukatausepeda motordijalan raya pada kecepatanmaksimum ataudalam
perjalananakselerasi200ftdari sebuah keretaapi dieseldengan kecepatan30
sampai 50mph.Perbandingan inimenjadisangat penting, harustermasuktidak
hanyapuncaktingkatPNdBtetapi
jugajumlahdan
durasikejadian.
Dalam
halinieksposurke pesawat, truk, sepeda motor, dankebisingan kereta apisangat
berbeda, tidak selalumendukungkebisinganpesawat.
Gambar
2.9
Tingkatintermitenkhasyang
dihasilkan
olehkendaraantransportasi.Peningkatan10PNdBbiasanyasetara
denganpeningkatan100%, ataudua kali lipat dalamkebisingansubjektif. Perkiraan
tingkatdirumahmasyarakatyang biasanyasumberterdekat darikebisingan (K. D.
Kryter, 1966)
26
Universitas Sumatera Utara
2. Kriteria 2
Sebuahkebisingan
lingkunganmemilikipenilaian
komposit
kebisingan(CNR) (4) yang menunjukkanbahwa banyaknya keluhandan
perilakukelompokterhadapkebisinganmungkin
dapat
diterima.
hingga115.Tabel
Ini
adalahresponyang
2.3,
kolom3,
membuatnyadianggaptidak
diharapkan
untukCNRdari
100
menunjukkanpuncaktingkatPNdBrata-rata
untukberbagai jumlahkejadiandari kebisingan pesawat terbang(kolom 1)yang
terjadi di antara jam7 pagi hingga10 malam, akanmemberikan nilaidari100.
Tabel 2.5 Jumlah kejadian dari kebisingan pesawat terbang dan rata-rata untuk
puncak PNB melebihi 80 yang diperlukan untuk mencapai sebuah kebisingan dan
dengan nomor indeks 45 atau peringkat kebisingan komposit 100, untuk
pesawat sipil yang beroperasi pada jam 7 pagi ke 10 malam
Number of
Average peak PNdB
occurrences
N.N.I. = 45
C.N.R. = 100
1
125.0
115
2
120.5
112
4
116.0
109
8
111.5
106
16
107.0
103
32
102.5
100
64
98.0
97
128
93.5
94
Sumber : K. D. Kryter, 1966
3. Kriteria 3
Sebuahkebisingan
lingkunganmemilikikebisingandengannomorindeksNNIyang
menunjukkanbahwa
sekitar50%
dariorang-orangakanmelaporkanbahwa
27
Universitas Sumatera Utara
merekaterganggu oleh suaradengan berbagaicara, atau cenderung dinilai
sebagaiaspek terburukdarilinkungan perumahan dan dianggaptidak dapat
diterima.
Angka2,
3,
ituakanmemilikiNNI
puncakPNdBper
disiimpulkan
4,
dan5menunjukkan
darii45.Tabel2.3kolom2,
bahwalingkungan
menunjukkanrata-ratatingkat
kejadianyangakanmemberikanNNIdari45.
bahwasuara,
diulangcukup
memilikipuncaktingkat100PNdB(kriteria
1)
seperti
seringselama
Singkatnya,
setiaphari,
atauCNRdari100(kriteria
2)
atauNNIdari45(kriteria 3) akandinilaitidak dapat diterimaolehsekitar 50%
dariorang-orangdiperumahanmasyarakat.Hal
inidisimpulkanberdasarkantigakriteria dari 30 hingga 40pengulangansetiap
haridarikebisinganpesawat
di100PNdBmungkin
tidak
dapat
diterimaolehbanyak orang.
Gambar 2.10 GrafikNoise and number index (NNI) terhadap orang (K. D. Kryter,
1966)
2.8
Simulasi ANSYS
ANSYS adalah sebuah software analisis elemen hingga dengan
kemampuan menganalisa dengan cakupan yang luas untuk berbagai jenis masalah
(Tim Langlais, 1999). ANSYS mampu memecahkan persamaan diferensial
dengan cara memecahnya menjadi elemen-elemen yang lebih kecil. Pada awalnya
program ini bernama STASYS (Structural Analysis System), kemudian berganti
28
Universitas Sumatera Utara
nama menjadi ANSYS yang ditemukan pertama kali oleh Dr. John Swanson pada
tahun 1970.
ANSYS merupakan tujuan utama dari paket pemodelan elemen hingga
untuk secara numerik memecahkan masalah mekanis yang berbagai macam.
Masalah yang ada termasuk analisa struktur statis dan dinamis (baik linear dan
non-linear), distribusi panas dan masalah cairan, begitu juga dengan ilmu bunyi
dan masalah elektromagnetik. Teknologi ANSYS mekanis mempersatukan
struktur dan material yang bersifat non-linear.ANSYS multiphysic juga mengatasi
masalah panas, struktur, elektromagnetik, dan ilmu bunyi.Aplikasi ANSYS dapat
digunakan
dalam
teknik
sipil,
teknik
listrik,
fisika
dan
kimia.
(www.ansys.com/Products, 2015)
2.8.1
ANSYS Acoustic
Akustik (acoustic) adalah studi tentang generasi, propagasi, penyerapan
dan refleksi gelombang tekanan suara dalam media. Adapun aplikasi untuk
akustik ini diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Sonar.
2. Desain ruang konser, di mana pemerataan tekanan suara diinginkan.
3. Minimalisasi kebisingan pada mesin.
4. Pembatalan kebisingan.
5. Akustik bawah air.
6. Desain speaker, rumah speaker, filter akustik, muffler, dan banyak
perangkat sejenis lainnya seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.11
dibawah.
7. Eksplorasi geofisika (www.ansys.com/Products, 2015).
29
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Simulasi akustik pada speaker (Ansys Workshop R150, 2015)
2.8.2 Acoustic ACT (Application Customization Toolkit) Extension
Acoustic ACT Extension adalah fitur tambahan dari Ansys yang dapat
memaparkan fitur-fitur akustik yang cukup lengkap. Fitur-fitur AnsysAcoustic
ACT Extension yaitu:
1. Menentukan sifat-sifat akustik.
2. Menentukan kondisi batas dan beban akustik.
3. Menentukan hasil proses akustik.
Pada analisis akustik yang tersedia di ANSYS, biasanya melibatkan
pemodelan media cairan dan struktur sekitarnya.Yang sering menjadi perhatian
pada analisis akustik distribusi tekanan pada cairan pada frekuensi yang berbeda,
gradien tekanan, kecepatan partikel, SPL (sound pressure level), serta hamburan,
difraksi, transmisi, radiasi, redaman, dan dispersi gelombang akustik.
Acoustic ACT dapat digunakan untuk melakukan simulasi sensor parkir
mobil yang mendeteksi benda-benda di sekitar mobil. Sensor ini bekerja dengan
menggunakan gelombang ultrasonik dan gema yang dihasilkannya. Simulasi
sensor parkir mobil dapat dilihat pada Gambar 2.12 dibawah ini
30
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.12 Simulasi sensor parkir mobil (Ansys Workshop R150, 2015)
31
Universitas Sumatera Utara