No. 6, TH. V, Juni 1996

#'f*Ti,,"rffr1,,f,,$ d, # f "t,#:d#1.?i{,,f$l#A#f Y R M fE r','f#d:1,'4 -irff:3

f,# ffi, #- ffi {::P Flal #ffi?ry#tr

n irigngs:i;i,liliiricjan X.arier Karyavuar.l [ti Inciq-ls1:ri ,g,i1i-r.tegi$ Eidang pernesinan

E ::'er'!tJi:rd-,"!hi!i-rg;1fl 1.,.!r:it l;sal_.a [.]i Lernbaga ]rerrdltliltan

s irsp;:i;3s1i:L1;.;1.lar', Ha:r;il pearelitian Disain Bg<Ji Llrri,r_!k i:]engaiaran Aerociinarni*(

'n y'\i:iiiiras;i ii:enli.rulatari Bilangar"l dan Kesaiahp,,in Flitung dalar-n Eidang Teknik

r-, ir. +inuni k tis;,i [.tr: Ie denr;an Teknik Fenvak ei i,:rtirir i] t;k et

' : : : ' , ' ' , ; t i : laEi i i l l l i i \ , rr i i t i : . : : R, ' i r .r . : , tu

- .:r, l i i . i . ; l r :: ; r i ' i . i .:1il i i i . [ :t i ,tt f ; i iupAco,t l l ' . ' . l ar '

i li i , r i i i l ; - i ;

r . : : : r " 'af ia. - r l ' r r r f lu i .s i

i i I ; . j r l l i : r - t r ; " i

i r". i i nf.rei.--ir ' ,,,,. l i( lr j,rarf

i ! n t ' Y r i . . ' , , i , i r - l e . 5 _ : : l :,j,',:

NO.6.TII.Y, TUM 1996

DAFTAR ISI

Sambutan DekanDaftar Isi

I

lll

PENGEMBANGAN KARIER KARYAWAN DI INDUSTRISTRATEGIS BIDANG PEMESINANOleh : Thomas Sukardi, Dwi Rahdiyanta . I

PENGEMBANGAN UNIT USAHA DI LEMBAGA PENDIDIKANOleh : Kir Haryana

PEMANFAATAN HASIL PENELITTAN DISAIN BODIUNTUK PENGAJARAN AERODINAMIKOleh : Budi Tri Sisiwanto

APLIKASI PEMBULATAN BILANGAN DANKESALAHAN HITUNG DALAM BIDANG TEKNIKOleh : Pradoto

KOMUNIKASI DATA DENGAN TEKNIK PENYAKELARAN PAKETOleh :Sunomo

KIAT MEMBANGUN JAMBAN BAGI MASYAIL{IL{T KURANG MAMPUOleh: Sunarvo

PREDIKSI KEBUTUHAN ENERGI LISTRIKPADA TAHUN 2OOO DI KABUPATEN SLEMANOleh: Giri Wivono

POKOK-POKOK DASAR PEMROGRAMAN ARSITEKTUROleh : Sumarjo H

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER :APLIKASI TEKNOLOGI BERBASIS MIKROPR.OCESSORUNT{JK PENGENDALIAN PRODUKSIOleh : Istanto WD. dan Totok Heru

TIPAYA PEMANFAATAN POTENSISUMBER ENERGI TERBARUKAN DI INDONESIAOleh: Muh. Khotibul Umam

PERANAN KREATIVITAS DALAM PENINGKATAN HASIL BELAJARPADA MAHASISWA PROGRAM STUDI TATA BUSANAOleh : Sicilia Sawitri

BIODATA PENULIS

t4

20

25

36

41

50

55

61

ffi

70

1ll

NO.6.TH.U TTTNI1996

PEMANEA,I.TAN HASIL PENELIT4ry DISAIN BODIUNNJK PENGAJARAN AERODINAMIK

Oleh: Budi Tri Siswanto

,4bstrak

AerodbamikamerupakanmatakuliahbarupadaKurikulumJurdikoto-motif 1995 yang disesuaikan' Sebagai matakuliah baru' pembahasan mengenai

tahananaerodinammikpadakendaraandankaitannyadengankonservasien-ergi,kinerjamesin,sertaestetikaperlumendapatporsiyanglebihagarmem-berikan waulasatr yang komprehensif kepada mahasiswa'

Namunketerbatasankajianteoretik,hasileksperimenmaupunkomputasimeqiadi kendala unhrk mencapai tujuan itu' Upaya unork mengatasi permasa-

lahaninrdapatditempubdenganmemanfaatkanhasilriseteksperimendenganMetoda Opiimisasi Detil Bodi sebagai bahan ajar' Dengan memvariasikan

berbagaibentrrkbodikendaraantahapdemitahap,kemudiandicatatperuba-banbesarnyakoefisiendragnyaakandapatdiketahuibentukbodikendaraanYang oPtimum.

O"ngan memanfaatkan hasil riset tersebut' mahasiswa dengan mudah

mengitutiproses perhitungan tahanan aerodinamik dan pengaruhnya terhadap

parameterkendaraanlainnya.Dengancaraitupembahasantentangtahananaerodinamik daPat lebih menarik'

A. Pendahuluan guling (rotling\' Dalam perhitungan tahanan aero-

ainamit kendaraan, ketiga gaya dan ketiga

Setiap kendaraan memiliki ciri, perilaku, dan momen itu perlu mendapat perhatian dalam peng-

persyaratanstabilitasaerodinamiktersendiri'To- ajarannya'

lok ukur perancangan dan operasi kendaraan saat -

nerbagai pafameter yang mempengaruhi tahan-

ini antara lain kinerja, efisiensi, estetika, ke- an aerodiramik pada kendaraan bermotor dapat

nyamanan dan keamanan yang tinggi serta aero- diklasifikasikan dalan tiga kelompok : (1) pararne-

dinamik. Para ahli otomotif sudah membuktikan ter posisi, yang menyatakan keildukan kendaraan

bahwa ada kaitan antara pertimbaogao t*n.ou" terhadap Uidaog permukaan jalan seperti sudut

aerodinamik kendaraan bermotor dengan tonser- sefang i* :"*tt lunas terhadap permukaan jalan'

vasi energi. Daya keluaran mesin yang didapatkan (2) parameter fungsional, yarg menyatakan kon-

melalui proses pembakaran dari masukan enetgi osi-uagian teircaraan yang mempunyar tugas ter-

(antara lain bahan bakar) sebagian Uesar Oipatii tennr sepefti radiator terbuka atau tertutup' lampu

unfuk mengatasi tahanan jalan raya, gesetan 6a- tersembul atau tersembrinyi' kaca jendela terbuka

lan dan mekanis), Oan tatanan aeroOinamit. atau tetutup dan seb'againya' (3) palameter ben-

Salah satu faktor aerodinamik yang saat ini tuk, yang menyatakan bentuk badan kendaraan

sangat diperhatikan dalam rangka p"ogn"tui"o yattgiapatAikuantifikasikan' sepertikemiringan

energi dan estetika adalah tananan ierodinamik. pernrukaan atas, jafi jari kelengkungan bodi' dan

Kelly & Holcombe (Igl|)telah membuktikan iebagainya' Pengaruh berbagai palameter ini pada

bahwa pada kecepatan sekitar 55 mph, lina p1luh tahanan aerodinamik kendaraan sampai saat id

pe$en dari total O"yu t f*oo *rrio'Oip"f"i *- hanya dapat dipelajari secara lengkap melalui

tuk mengatasi tahanan ssledinamik. Sementara pengujian model atar skala penuh di terowongan

p"og"r,riaerodinamikyangbekerjapadakenda- uji'

raan dapat dipecahkan menjadi tiga komponen Dalam kurikulum Pendidikan Telnik Otomotif

gaya dan tiga komponerr.o-"o, y"i* , g"vu 1995 yang disesuaikan, matakuliah Aerodinamika

rahanan udara (drag),gaya angkat (tifi), d;6'ii4a meruiatin matakuliah baru yang memerlukan

samping (sideforce),i"rtu*o."otutifr/aniguk nen]\iranserius' Keterbatasankajianteoretik'

(bounching), mornen n;leh $awing), Oan moien iu.it tttpoi-en, maupun komputasi' serta sarana

T4

Ouku, jurnal, hasil-hasil penelitian) menjadi ken-dala dalam memberi wawasan kepada mahasiswadalam mempelajari bahasan bahasan dalam sila-bus. Salah satu upaya untuk,mengatasi pemasa_lahan itu dan memberi wawasan yang lebih ke_pada mahasiswa ialah dengan kajian hasil eksper-imen untuk bahan diskusi.

Dalam industri otomotif di Indonesia, pertim_bangan aerodinamik masih menernpati urutan be-lakang dibanding pertimbangan lain yang telahdisebut, namun pengajaran tahanan aerodinamikdan upaya-upaya mereduksinya tidak boleh diabai-kan. Analisis tahanan aerodinamik (drag\ dapatdilakukan dengan cara : teoretik, kornputasi, daneksperimen. Persamaan kerja untuk drag inisangat kompleks, penuh dengan ketidaklinierankarena harus mengikutsertakan efek viskositas,dinnana efek ini bersifat desipatif disamping me-nyangkut efek perpindahan panas, terrnodinami-ka, dan distribusi tekanan sefta adanyajarak lunaskendaraan. Metoda teoretik sangat sulit, apalagiuntuk bentuk geometri yang sangat kompleks(misalnya bodi kendaraan) dan taklurus ( non'-streamline). Biasanya pengajaran secara teoretikdengan melakukan penyederharnan, misal denganRayleigh's Formula. Sedang metode komputasi diIndonesia belum ada. Program harus dibeli dariluar negeri, harga sangat mahal. Metoda yangpaling mungkin dilakukan adalah dengan eksper-irnen. Namun sarana uji di terowongan angin ti-dak dimiliki baik di industri maupun instirusi pen-didikan. Kesulitan ini dapat teratasi dengan me-manfaatkan hasil-hasii kajian eksperimen dari tuarnegeri untuk menjelaskan pengaruh tahanan aero-dinamik (salah satu parameternya adalah Cd -koefisien drag) terhadap berbagai parameter me-sin misal kinerja, kemampuan pengendalian, ke-iritan bahan bakar dan lain-lain. Cara ini selainmemerlukan usaha yang lebih sedikit dari duametoda laimrya, juga dapat dilakukan pada keter-batasan sarana yang minirn.

B. Perkernbangan Fenghitungan Tahanan Aero-dinandk.

Ferkembangan aerodinemik kendaraan berkaitdengan stilisisasi bodi kendaraan. Itrasil yang da-pat dicapai ialah dengan "pelancapan" atau pelu-rusan (streamlining), roeski secara urnum masihharus diuji pada produksi kendaraan yang dilem-par di pasaran. Indikator utama pelancapan ini di-tunjukkan dengan besarnya Coefisien of Drag

NO.6.T'H.U, IUM 1996

(Cd). Makin besar Cd, makin besar tahananaerodinamik, mobil makin kurang aerodinamis.Demikian sebaliknya, makin kecil angka Cd, ta-hanan aerodinamik makin kecil dan mobil akanlebih aerodinamis.

Tahap awal perkembangan tahanan aerodina-mik dimulai pada awal abad 20 dengan usaha me-ngadopsi langsung berbagai bentuk bodi stream-line dari rekayasa industri lain seperti industrikapal. torpedo, pesawat terbang. Bentuk-bentukkendaraan yang dirancang sangat tak cocok deng-an kondisi jalan yang ada pada saat itu. Kecepatanyang dapat dicapai pada saat itu pada jalan yangjelek dan daya mesin yang reudah menimbulkanberbagai masalah sehingga tahanan udara hanyamemberi efek yang kecil terhadap perubahankecepatan maupun keiritan bahan bakar.

Tahap berikutnya ditandai dengan usnha untukrnenerapkan pengetahuan mekanika fluida yangdicapai pada aerodinamika pesawat terbang padarekayasa kendaraan. Tujuannya adalah membuatkendaraan yang aerodinamis. Para perancangpesawat terbang naembuat sejunrlah bentuk kenda-ruan yang hampir semuanya dapat dijalankan dijalan raya, seperti WE Lay, E Emerling, dan WKamrn (Hucho, Janssen & Ernrnelmann, 1975).Hasil yang paling besar adalah apayang sekarangdikenal dengan "Kamm tail". Sukses ini meme-nuhi kebutuhan prinsip kendaraan yang aerodina-rnis tanpa panjang yang berlebihan dan bagianbelakang yang memanjang.

Tahap ketiga, adzlah hasil kemajuan tahapansebellmnya. Pengkajian secara intensif beritukdetil dari keseluruhan bentuk bodi kendaraannnenjadi pilihan utama agar menjadi lebih mem-punyai karakteristik aliran yang baik, tanpa ne-ngorbankan bentuk-bentuk tertentu yang sudahstreamline atau aerodinamis. Pro ses intensifikasiinilah disebut Optimisasi Detil Bodi. Gannbar 1menunjukkan perkembangan irend bentuk bodikendaraan pada ketiga tahap tersebut yang dilaku-kan paa ahli.

Berdasar evaluasi statistik oleh Hucho, Jans-sen & Enr-melmann (1975) dari berbagai mobilEropa yang diproduksi massal dapat disimpulkanbahwa diperlukan pengujian data tertentu jika sua-tu mobil diperhitungkan akurasi penghitungan ni-lai Cd-nya. Penururan Cd pada awal abad 20 dan0,8 sampai pada Cd : 0,46 didorong oleh duahal. Pertama, arltara Perang Dunia I dan PerangDunia II dimana dibutuhkan mobil yang paqiang,rendah dan halus pada detil. Unruk mengurangi

' l s

-l

NO.6.TH.U rrtNt 1996

nilai Cd luasan frontal harus dikurangi, agat rc'

duksi tahanan aerodinami k tercapai' Yang kedua

reduksi tahanan aerodinamik dapat tercapai deng-

an memperkenalkan kendaraan notch back, fastback dan squnre back Sihat gambu 2).

Dengan mengubah betbagai bentuk dan uku-

ran bagian tertenhl secarabefiahap, perubahan Cd

dicatat. Dari hasil-hasil catatan dapat dilihat ben-

tuk dan ukuran yang mana yang dapat mengu-

rangi besarnya koefisien drag.

C. Metoda Optimalisasi Detil Bodi

Metoda ini dikenalkan oleh Volkswagen Werk

AG Jerman berdasar postulat bahwa konsep per-

kembangan tahanan aerodinamik dapat berjalan

tahap demi tahap. Perbaikan aerodinamik dapat

diusahakan hanya dalam bentuk perubahan detil-

nya bait<'dilam rancangan ujung depan (hidung

mobil), sayap recik bawah (spotler), rangka pe-

nguat kaca, penurutran sudut atap belakang, dan

sebagainya kemudian dilihat pengaruhnya terha-

dap pengurangan Cd maupun keiritan bahan ba-

kar.Berdasar penelitian Hucho, Janssen & Em-

melmann (1975) yang ditakukan dengan model

skala penuh kendaraan VW 1600 X dengan data :

daya mobil 55 kW berat 1060 kg, dan luasan

frontal (F) 1,77 m2 dan ban radial didapat data

sebagai berikut : pada pengendaraan di kota, pen-

gurangan Cd berturut-furut dari 0,5 (basis) ke Cd

O,+, Oro Cd 0,3 dapat menghemat bahan bakar 3

Vo , dan 5 %. Sedang pada pengendaraan di jalan

bebas harnbatan perubahan Cd itu akan meng-

hemat bahan bakar sampai 10 dan 22 7o. Semen'

tara patJamobil dengan desain bodi dari komposit

mengambil peran penghematan sampai 5 Vo dan

ll io. Secara keseluruhan perubahan Cd signifi-

kan terhadap penghematan (lihat gambar 3).

Pe rancang an hi dung kendar aan

Pengaruh benruk ujung depan hidung mobil pada

ahanan aerodinamik meqiadi subyek yang utama

datam berbagai penelitian untuk menetapkan seb-

erapa tingkat pengurangan tahanan aerodinamikyang maksimum dapat dicapai dengan optimisasiruo"aog* hidung kendaraan. Prosedur OptimisasiDetil Bodi dengan menghitung pengurangan Cd

yang terjadi seperti gambar 4, penekanan utama-

nya pada bentuk mobil ukuran madya. Pada ba-giankiri ditunjukkan perubahan bentuk yang di-

lakukan sedang reduksi Cd yang terjadi dapat

dilihat pada diagram di bagian kanan'

Dengan memvariasikan perubahan-perubahan

detil bodi pada bagian depan kendaraan tahap

demi tahap dapat disimpulkan bahwa peruAahan

dari bentui dasar 1 dengan melakukan modifikasi

A , A + B , A + B + C , A + B + C + D , d A N

A+B+C+ D+ E berturut-turut akan menurun-

k a n C d 4 % , 1 3 % , 1 7 % , 1 9 % , 2 1 % s a m P a i

pada bentuk optimum 33 7o ' Dari modifikasi

L*ot rk, nilai yang optimum yang dapat dicapai

untuk pengurangan tahanan aerodinamiknya seca-

ra beriahap namun optimis' Dengan kata lain'

secara keseluruhan dapat dilakukan pengurangan

tahanan aerodinamik meski sedikit-sedikit dengan

eksperimen Yang teliti.Hasil lain dari konfigurasi Metoda Optimisasi

Detil Bodi bagian depan mobil ini dapat diperiksa

pada gambar 5.' Peiubahan dari bentuk dasar ke hidung/bodi

mobil dengan berbagai bentuk untuk mencapai

bentuk yang optimum. Pada garis yang-tebal

*"ogumbit unrnan untuk reduksi C9 !2 71'.ke-

mudian berturut-turut t3 %, t3 % dan L4 % '

Dengan metoda ini dapat dicapai bentuk yang op-

timrim. Dengan kata lain pengertian optimum ini

merupakan optimisasi yang praktis yang-bisa di-

lakukan untuk mendapatkan Cd yang paling ren-

dah.Sebagai contoh pada pelaksanaan yang se-

uotggohoyu dapat diperiksa pada gambar 6'

"f"i'ancuogan" hiduog mobil dengan pemajuan

hidung A dan pemasangan sayap recik a'.serta

friOung g dan sayap recik b' Dengan penambahan

hidung A dan B taripa sayap recik pen-gurangar

Cd haiya 4 %, sementata dengan kombinasi A +

a, Cd dapat dikurangi lL % dm kombinasi B + b

dapat mengurangi L6 Vo ' Ini menunjukkan bahwa

pelgaruh ujung depan sayap recik tidak hanya

L.rdur", efek penutupan/penyelubungan aliran

bawah bodi (yang akan mengurangi kecepatan se-

panjang fawah bodi mobitr) tetapi juga pengaruh

"". ptitt*tt* distribusi dan aliran atas dan alir-

an yang lewat sisi samping kendaraan'

Pemnsangan SaYaP Recik (SPoiIer)

Untuic sayap recik depan, kualitas aliran udara

yang melingkupi pada bagian bawah dan.ketebal-

uo iupit*o batas pada bagian bawah mobil amat

memegailg peranaL Efek sayap recik depan pada

hhanan aerodinamik dan gaya angkat unful( mo-

t6

bil VW coupe 1600 X Brasil dapat dilihat gambar7 . Dafi pemasangan berbagai sayap recik padaberbagai titik dapar dijelaskan sebagai berikui:

Pada A, dengan sayap recik 2A, 40" 60 di_banding tanpa sayap recik terjadi penurunan Cdrelatif kecil. Sedang pada B, penurunan fajannpada sayap recik 40, sementara pada C turunsedikit (pada 20) kemudian naik dengan tajarndengan pemasangan sayap recik 40 dan 60, Fe_ngaruh pemasangan sayap reeik tersebut terhadapkoefisien gaya angkat (Ct) dapar dilihat padagambar 7 diagram kiri bawah.Secara signifikan pemasangan sayap recik, akanrnenurunkan gaya angkat, sehingga pengendaliaukendaraan pada jala:r raya lebih mantap.

Disamping itu sebagai perbandingan ekstrim,dipasang sayap recik Zs dengan panjang 90, 120,dan 160mrn. Cd akan bertambah, Cl akan turundrastis. Sedang pada gambar 7 diagrarn kananbawah disertakan besarnya gaya angkat pada 3contoh pemasangan sayap recik. Tanpa sayap re_cik, gaya qngkat pating besar, dan pernasangan K120 gaya angkat turun" ldamun dari segi Fertirn_barrgatx estetika sayap recik K 120 ini sangat cidakestetik.

Perancangan bagian belaknng bodiSalah satu contoh optirnisasi bentuk belakang

bodi pada kendaraan notcback dapat ditihat padagambar 8. Terlihat aclanya pengaruh ketinggianbagasi (z) terhadap Cd. pada bentuk bagasi dasardengair ketinggian -30 sampai + 100 relatif tidakterjadi perubahan Cd. Elevasi bodi 100 - tr50 ter-jadi penurunan Cd 8 % (dari 0,4 ke 0,37)" Bilabagian belakang dibuat bentuk sepefti B (stationwagon), Cdnya 0,38 lebih ringgi 3 Vo dan bentukA rneskipun masih lebih rendah dibandins bentukdasar.

S" Fernanfaatannya umtad< peregajaran Aerodi-narxnika,

Dengan pemanfaatan hasil riset eksperimendengan metode Optimisasi Detil Bodi sepefti di-atas, pembahasan tahanan aerodinamik menjadilebih rnenarik. Perhitungan seeara teoretik yangamat sukar dengan persamaan yang kompleksakan menjadi mudah dimengerti oleh mahasiswa"Ferubahan nilai Cd sccara bertahap melalui varia-si berbagai bentuk alcan diapresiasi mahasiswadengan antusias. Wawasan mahasiswa akan rnen-jadi bertambah dan bahkan tidak mustahil noeniadi

NO.6,TH.V. JUM 1996

lebih kreatif dalam memahami upaya-upaya penu-runan koefisien drag yang pada akhirnya mem-pengaruhi terhadap keiritan bahan bakar, estetikamaupun kinerja mesin.

E. Kesimpulan

Tahanan aerodinamik merupakan salah satutolok ukur perancangan dan operasi kendaraanyang di masa-masa yang akan datang nnenempatiposisi yang penting. Persamaan kerja yang me-nyangkut tahanan aerodinamik memang kom-pleks, sehingga dalam pengaj ararrfrya banyak di-ternui kendala diantaranya keterbatasan kajianteoretik, hasil-hasil eksperimen maupun komputa-si" Dengan metoda Optimisasi Detil Bodi, kajiantahailan aerodinamik dan pengaruhnya terhadapparameter kendaraan lainnva dapat lebih mudahdiikuti dan diapresiasi oleh nnahasiswa. Denganmemanfatkan data-data riset mengenai hal itu di-trrarapkan bahasan noeqjadi lebih menarik.

BA.FT'AR. BACAA,N :

Harijono Djojodihardjo. (1988)" Fengaruh Aero-dinamik pada prestasi dan dinarnika kendaraanbermotor. Makalah disampaikan pada Simpo-siurn Mahasiswa Teknik Mesin III di UI. 11-i5 April 1988.

F{ucho, WH., Janssen, n-.J. & Emmeirnann, H.J.(1975)" The Optimizafion of Body Derails - AMcthod for reducing the Aerodynamic Dragof Road Vehicles. Aatomotive Aerodynamics.Selected Papers through 1977. Wanendale :SAE, Ine.

Kelly, Kent B. & Holcombe, Hary l. (1977).,Aerodynamics for Body Engineers. Automo-tive Aerodynamics. Selected Papers through1977. Warrendale: SAE, trnc.

Wong, J. Y. (197S) . Teory af Ground Vehictes.New York ; John Wiley & Sons.

L7

NO.6.TH.U TUNI1996

saabar t. *erhe*a*4aa tras* beattk bs*i teeda:aas

G*eber 3. P*rkaabaaga* peng*rangan dragdalau b*beraPa deha$e

Gacbac J" &i*k p*nqrlrangae *)* pa*a b*leltare *allen

bahar Pada berbaqai P**qen6araaa

$anbar {" ec*tch tabaP dex! ta&ePnet*€a SPtisisa*! &eiitr $s{i

Ul

o(J

Eo

.=

Eo(u!

a

=-1?o/a

: -13%

=-13Va

1 8

N@.6.TX{"V WM 1996

VWeo srosil trGCICI X

finn, aE t, tr*n!iiglrl,l;ri i i i$uEtr r:irh1,, rrri.i;ime*earl hell tuk yeuu op;;imun

i o

@.@l@"@

#axhi*s 6. S*ps€sF;an fui*u*q Sas spe!}.sr s*bii i,iir+t.lc+.i :J "1{a*,1;*,;e *daaa g+.i e l. t ;** i i:r::tt.tiii l;+e** n l