Studi Eksperimental Kebisingan dan Simulasi Kontur Kebisingan Pesawat Tanpa Awak Prototipe NVC USU
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pesawat tanpa awak (Unmaned Aerial Vehicle) adalah pesawat yang dapat
terbang tanpa dikendarai oleh manusia. Pesawat tanpa awak biasa dikendalikan
menggunakan remote, dikendalikan melalui satelit, ataupun bergerak secara
otomatis.
Pesawat tanpa awak biasanya digunakan untuk keperluan militer
dikarenakan pesawat tanpa awak mampu melakukan misi pengintaian dan
penyerangan. Pesawat tanpa awak juga semakin banyak digunakan untuk keperluan
sipil (non militer) seperti keamanan non militer, pemeriksaan proyek-proyek
pembangunan, pemadam kebakaran, pemantauan daerah perbatasan dan daerahdaerah yang sulit dicapai dengan sarana transportasi. Pesawat tanpa awak juga
dapat melakukan tugas-tugas yang dianggap terlalu berbahaya untuk pesawat
berawak.
Kegunaan yang sangat beragam tidak terlepas dari kemampuannya yang
mobile, fleksibel, dan dikendalikan tanpa awak sehingga dapat digunakan ke
berbagai tempat dengan menghindari resiko korban jiwa apabila digunakan pada
area beresiko tinggi dan bentuknya yang lebih kecil dan mudah dibuat membuatnya
lebih ekonomis.
Di Indonesia, pesawat tanpa awak di kembangkan terutama untuk
melakukan fungsi pengintaian dan patrol perbatasan untuk mendukung
pengamanan wilayah Indonesia yang merupakan Negara kepulauan. Kebisingan
adalah hal yang sangat penting untuk mendukung fungsi pengintaian dan patrol
yang bersifat rahasia. Sehingga permasalahan kebisingan pada pesawat tanpa
awak sedang menjadi konsentrasi penelitian yang terus meningkat dari tahun ke
tahun. Sebagian besar kebisingan pada pesawat tanpa awak berasal dari kombinasi
sistem pengangkat, propeller, rotor, dan mesin.
Oleh sebab itu, penelitian lebih jauh tentang faktor kebisingan melalui ilmu
suara/akustik dengan menggunakan alat-alat uji di laboratorium perlu dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
2
Studi eksperimental yang terkait ilmu kebisingan (noise) dilakukan karena
memiliki kelebihan pada beberapa aspek. Penelitian dan analisa dapat dilakukan
dengan variabel yang dapat dimanipulasi (variabel bebas) dengan variabel lain pada
keadaan konstan yang juga berpengaruh terhadap penelitian dan analisa.
Selanjutnya peneliti dapat melakukan observasi dari hasil pengujian dan melakukan
analisa.
Pada Tabel 1.1 dapat dilihat beberapa contoh penelitian terkait kebisingan
pesawat tanpa awak di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara :
Tabel 1.1 Penelitian terkatit kebisingan pesawat tanpa awak di DTM FT USU
No
1
Nama
Judul
Tahun Pembimbing
Nazwir Fahmi Simulasi Karakteristik Kebisingan
Damanik
2015
pada Mesin DLE Gas Engine-30
Ikhwansyah
Isranuri
Sebagai Penggerak Pesawat Tanpa
Awak Prototipe NVC USU
2
Irwan
Studi Eksperimental Karakteristik
Rosyadi Nst
Kebisingan Knalpot DLE Gas
Engine-30
Sebagai
2014
Ikhwansyah
Isranuri
Penggerak
Pesawat Tanpa Awak Prototipe
NVC USU
Penelitian yang dilakukan sebelumnya dapat menjadi pertimbangan dan
dapat dibandingkan dengan hasil penelitian yang dilakukan saat ini. Penelitian yang
dilakukan Nazwir Fahmi Damanik sebelumnya memiliki kesimpulan bahwa
semakin tinggi putaran mesin semakin sempit range frekuensi suaranya dan
penyebaran suara cenderung merata ke segala arah. Sedangkan dari penelitian
Irwan Rosyadi Nst sebelumnya didapat nilai kebisingan tertinggi adalah 108,8 dB
berada pada jarak 1 meter di arah Z+ dengan putaran 7000 rpm dan nilai kebisingan
Universitas Sumatera Utara
3
terendah adalah 81,9 dB berada pada jarak 5 meter di arah Y- dengan putaran 2000
rpm.
1.2
Perumusan Masalah
Salah satu karakteristik utama yang diperlukan dari mesin pesawat tanpa
awak adalah tingkat kebisingan yang rendah. Aktifitas mesin, getaran, gesekan dan
pergerakan fluida di dalam proses pembakaran merupakan komponen - komponen
penyumbang kebisingan pada pesawat tanpa awak. Semakin tinggi putaran mesin
maka akan semakin tinggi gaya yang dihasilkan begitu juga dengan meningkatnya
aktifitas mesin, pembakaran, gesekan, dan getaran pada pesawat tanpa awak, karena
itu kecepatan putaran mesin menjadi penting di dalam penelitian ini. Jarak dan arah
pengukuran juga akan mempengaruhi kebisingan terkait dengan kecepatan dan
kemampuan media penghantar kebisingan ke titik arah pengukuran dilakukan.
Pengukuran kebisingan dapat dilakukan dengan pengukuran eksperimental dan
simulasi menggunakan perangkat lunak, dimana keduanya memiliki kelebihan dan
kekurangannya masing-masing.
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan sebelumnya akan
dilakukan penelitian tentang kebisingan pada mesin pesawat tanpa awak dengan
studi eksperimental untuk melihat bagaimana kebisingan dan mensimulasikan
kontur kebisingan dari pesawat prototipe NVC (Noise and Vibration Research
Centre) USU (Universitas Sumatera Utara) menggunakan mesin DLE Gas Engine30cc.
1.3
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah :
1. Melakukan uji eksperimental kebisingan pada pesawat prototipe NVC USU
kemudian menentukan pada putaran dan jarak berapa serta kemana arah nilai
tingkat kebisingan tertinggi dan terendah terjadi.
2. Membandingkan nilai tingkat kebisingan tertinggi dan terendah pada saat
sebelum dan sesudah mesin DLE Gas Engine-30cc dipasangkan ke badan
pesawat.
Universitas Sumatera Utara
4
3. Melakukan simulasi kontur kebisingan menggunakan perangkat lunak surfer
8.0.
4. Melakukan analisa dan menginterpretasikan kebisingan dari hasil uji
eksperimental dan simulasi.
1.4
Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Pesawat tanpak prototipe NVC USU dengan mesin DLE Gas Engine-30 (2
Stroke) berbahan bakar premium dicampur dengan pelumas dengan rasio
perbandingan 30 : 1.
2. Data diambil dari pengujian eksperimental kebisingan pada pesawat tanpa awak
prototipe NVC USU.
3. Pengukuran hasil pengujian dilakukan pada arah sumbu X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan
Z-.
4. Pengujian dilakukan dengan variasi putaran mesin 2000 rpm, 3000 rpm, 4000
rpm, 5000 rpm, 6000 rpm dan 7000 rpm.
5. Pengujian dilakukan pada jarak 1 meter, 3 meter, dan 5 meter.
6. Kontur kebisingan disimulasikan menggunakan bantuan perangkat lunak surfer
8.0.
7. Pesawat diletakkan di tanah pada saat pengukuran ke arah sumbu X+, X-, Y+,
Z+, dan Z-, akan tetapi pada saat mengukur vertikal ke bawah arah sumbu Yposisi pesawat digantung di atas untuk memberikan ruang yang cukup untuk
pengukuran pada jarak 1 meter, 3 meter, dan 5 meter dari bawah.
1.5
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar tiap
bab adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab pertama memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas akhir yang
meliputi pembahasan tentang latar belakang, perumusan dan batasan masalah,
tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
Universitas Sumatera Utara
5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ke dua ini berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan
dengan pokok permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk
menganalisa persoalan
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ke tiga memuat metode dari pengerjaan meliputi langkah-langkah
pengolahan dan analisa data.
BAB 4 ANALISA DATA
Pada bab ke empat berisikan tentang hasil pengolahan data yang diperoleh dari hasil
penelitian kemudian dilakukan pembahasan terhadap hasil pengujian.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan kesimpulan yaitu jawaban dari tujuan penelitian dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
Daftar pustaka berisikan daftar literatur yang digunakan dalam penelitian dan
penyusunan laporan ini.
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pesawat tanpa awak (Unmaned Aerial Vehicle) adalah pesawat yang dapat
terbang tanpa dikendarai oleh manusia. Pesawat tanpa awak biasa dikendalikan
menggunakan remote, dikendalikan melalui satelit, ataupun bergerak secara
otomatis.
Pesawat tanpa awak biasanya digunakan untuk keperluan militer
dikarenakan pesawat tanpa awak mampu melakukan misi pengintaian dan
penyerangan. Pesawat tanpa awak juga semakin banyak digunakan untuk keperluan
sipil (non militer) seperti keamanan non militer, pemeriksaan proyek-proyek
pembangunan, pemadam kebakaran, pemantauan daerah perbatasan dan daerahdaerah yang sulit dicapai dengan sarana transportasi. Pesawat tanpa awak juga
dapat melakukan tugas-tugas yang dianggap terlalu berbahaya untuk pesawat
berawak.
Kegunaan yang sangat beragam tidak terlepas dari kemampuannya yang
mobile, fleksibel, dan dikendalikan tanpa awak sehingga dapat digunakan ke
berbagai tempat dengan menghindari resiko korban jiwa apabila digunakan pada
area beresiko tinggi dan bentuknya yang lebih kecil dan mudah dibuat membuatnya
lebih ekonomis.
Di Indonesia, pesawat tanpa awak di kembangkan terutama untuk
melakukan fungsi pengintaian dan patrol perbatasan untuk mendukung
pengamanan wilayah Indonesia yang merupakan Negara kepulauan. Kebisingan
adalah hal yang sangat penting untuk mendukung fungsi pengintaian dan patrol
yang bersifat rahasia. Sehingga permasalahan kebisingan pada pesawat tanpa
awak sedang menjadi konsentrasi penelitian yang terus meningkat dari tahun ke
tahun. Sebagian besar kebisingan pada pesawat tanpa awak berasal dari kombinasi
sistem pengangkat, propeller, rotor, dan mesin.
Oleh sebab itu, penelitian lebih jauh tentang faktor kebisingan melalui ilmu
suara/akustik dengan menggunakan alat-alat uji di laboratorium perlu dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
2
Studi eksperimental yang terkait ilmu kebisingan (noise) dilakukan karena
memiliki kelebihan pada beberapa aspek. Penelitian dan analisa dapat dilakukan
dengan variabel yang dapat dimanipulasi (variabel bebas) dengan variabel lain pada
keadaan konstan yang juga berpengaruh terhadap penelitian dan analisa.
Selanjutnya peneliti dapat melakukan observasi dari hasil pengujian dan melakukan
analisa.
Pada Tabel 1.1 dapat dilihat beberapa contoh penelitian terkait kebisingan
pesawat tanpa awak di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara :
Tabel 1.1 Penelitian terkatit kebisingan pesawat tanpa awak di DTM FT USU
No
1
Nama
Judul
Tahun Pembimbing
Nazwir Fahmi Simulasi Karakteristik Kebisingan
Damanik
2015
pada Mesin DLE Gas Engine-30
Ikhwansyah
Isranuri
Sebagai Penggerak Pesawat Tanpa
Awak Prototipe NVC USU
2
Irwan
Studi Eksperimental Karakteristik
Rosyadi Nst
Kebisingan Knalpot DLE Gas
Engine-30
Sebagai
2014
Ikhwansyah
Isranuri
Penggerak
Pesawat Tanpa Awak Prototipe
NVC USU
Penelitian yang dilakukan sebelumnya dapat menjadi pertimbangan dan
dapat dibandingkan dengan hasil penelitian yang dilakukan saat ini. Penelitian yang
dilakukan Nazwir Fahmi Damanik sebelumnya memiliki kesimpulan bahwa
semakin tinggi putaran mesin semakin sempit range frekuensi suaranya dan
penyebaran suara cenderung merata ke segala arah. Sedangkan dari penelitian
Irwan Rosyadi Nst sebelumnya didapat nilai kebisingan tertinggi adalah 108,8 dB
berada pada jarak 1 meter di arah Z+ dengan putaran 7000 rpm dan nilai kebisingan
Universitas Sumatera Utara
3
terendah adalah 81,9 dB berada pada jarak 5 meter di arah Y- dengan putaran 2000
rpm.
1.2
Perumusan Masalah
Salah satu karakteristik utama yang diperlukan dari mesin pesawat tanpa
awak adalah tingkat kebisingan yang rendah. Aktifitas mesin, getaran, gesekan dan
pergerakan fluida di dalam proses pembakaran merupakan komponen - komponen
penyumbang kebisingan pada pesawat tanpa awak. Semakin tinggi putaran mesin
maka akan semakin tinggi gaya yang dihasilkan begitu juga dengan meningkatnya
aktifitas mesin, pembakaran, gesekan, dan getaran pada pesawat tanpa awak, karena
itu kecepatan putaran mesin menjadi penting di dalam penelitian ini. Jarak dan arah
pengukuran juga akan mempengaruhi kebisingan terkait dengan kecepatan dan
kemampuan media penghantar kebisingan ke titik arah pengukuran dilakukan.
Pengukuran kebisingan dapat dilakukan dengan pengukuran eksperimental dan
simulasi menggunakan perangkat lunak, dimana keduanya memiliki kelebihan dan
kekurangannya masing-masing.
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan sebelumnya akan
dilakukan penelitian tentang kebisingan pada mesin pesawat tanpa awak dengan
studi eksperimental untuk melihat bagaimana kebisingan dan mensimulasikan
kontur kebisingan dari pesawat prototipe NVC (Noise and Vibration Research
Centre) USU (Universitas Sumatera Utara) menggunakan mesin DLE Gas Engine30cc.
1.3
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah :
1. Melakukan uji eksperimental kebisingan pada pesawat prototipe NVC USU
kemudian menentukan pada putaran dan jarak berapa serta kemana arah nilai
tingkat kebisingan tertinggi dan terendah terjadi.
2. Membandingkan nilai tingkat kebisingan tertinggi dan terendah pada saat
sebelum dan sesudah mesin DLE Gas Engine-30cc dipasangkan ke badan
pesawat.
Universitas Sumatera Utara
4
3. Melakukan simulasi kontur kebisingan menggunakan perangkat lunak surfer
8.0.
4. Melakukan analisa dan menginterpretasikan kebisingan dari hasil uji
eksperimental dan simulasi.
1.4
Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Pesawat tanpak prototipe NVC USU dengan mesin DLE Gas Engine-30 (2
Stroke) berbahan bakar premium dicampur dengan pelumas dengan rasio
perbandingan 30 : 1.
2. Data diambil dari pengujian eksperimental kebisingan pada pesawat tanpa awak
prototipe NVC USU.
3. Pengukuran hasil pengujian dilakukan pada arah sumbu X+, X-, Y+, Y-, Z+, dan
Z-.
4. Pengujian dilakukan dengan variasi putaran mesin 2000 rpm, 3000 rpm, 4000
rpm, 5000 rpm, 6000 rpm dan 7000 rpm.
5. Pengujian dilakukan pada jarak 1 meter, 3 meter, dan 5 meter.
6. Kontur kebisingan disimulasikan menggunakan bantuan perangkat lunak surfer
8.0.
7. Pesawat diletakkan di tanah pada saat pengukuran ke arah sumbu X+, X-, Y+,
Z+, dan Z-, akan tetapi pada saat mengukur vertikal ke bawah arah sumbu Yposisi pesawat digantung di atas untuk memberikan ruang yang cukup untuk
pengukuran pada jarak 1 meter, 3 meter, dan 5 meter dari bawah.
1.5
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar tiap
bab adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab pertama memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas akhir yang
meliputi pembahasan tentang latar belakang, perumusan dan batasan masalah,
tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.
Universitas Sumatera Utara
5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ke dua ini berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan
dengan pokok permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk
menganalisa persoalan
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ke tiga memuat metode dari pengerjaan meliputi langkah-langkah
pengolahan dan analisa data.
BAB 4 ANALISA DATA
Pada bab ke empat berisikan tentang hasil pengolahan data yang diperoleh dari hasil
penelitian kemudian dilakukan pembahasan terhadap hasil pengujian.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan kesimpulan yaitu jawaban dari tujuan penelitian dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
Daftar pustaka berisikan daftar literatur yang digunakan dalam penelitian dan
penyusunan laporan ini.
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara