ISSN  0216-7492
STUDI EKSPERIMENTAL KARAKTERISTIK KEBISINGAN KNALPOT MESIN DLE GAS ENGINE-30 SEBAGAI PENGGERAK PESAWAT TANPA AWAK PROTOTIPE NVC USU
Irwan Rosyadi Nst 1 , Ikhwansyah Isranuri 2 , M. Sabri 3 , Tugiman 4 , Farida Ariani 5 , Marragi M. 6 1,2,3,4,5,6 Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan-Indonesia E-mail : andrairawannst@rocketmail.com

## ABSTRAK
Pesawat  model  adalah  pesawat  udara  tak  berawak  dengan  batasan-batasan  tertentu  yang meliputi  batasan  ukuran  pesawat,  batasan  mesin  dan  batasan  bentuk.  Pesawat  tak  berawak berfungsi  untuk  keperluan  pemetaan,  pengintaian  atau  untuk  misi    ke  luar  angkasa  misalnya oleh  militer  atau  badan  luar  angkasa  disebut  UAV  ( Unmanned  Air  Vehicle ).  Permasalahan kebisingan  pada  pesawat  tanpa  awak  sedang  menjadi  konsentrasi  penelitian  yang  terus meningkat  dari  tahun  ke  tahun.  Sebagian  besar  kebisingan  pada  pesawat  berasal  dari  sistem propeler pengangkat, rotor, dan mesin. Kebisingan dari sebuah propeler adalah kombinasi dari 2 (dua) sumber kebisingan, yaitu dari propeller sendiri, dan dari sumber tenaga (mesin). Penelitian ini  bertujuan  untuk  melakukan  kajian  eksperimental  karakteristik  dan  menganalisa noise pada sebuah  mesin  pesawat  tanpa  awak  yang  menggunakan  mesin DLE  GAS  ENGINE  -30 . Pengukuran  dilakukan  dengan  variasi  putaran  2000rpm,  3000rpm,  4000rpm,  5000rpm, 6000rpm, dan 7000rpm dengan metode bola ( spherical method) . Dari analisa kebisingan yang dihasilkan dari mesin DLE GAS ENGINE -30 nilai kebisingan terbesar dari analisa kebisingan terdapat  pada  arah  vertikal  (Z+)  di  putaran  7000rpm  dengan  nilai  106.6  dB  dan  tekanannya 5,508Pa.
Kata kunci : UAV, DLE GAS ENGINE -30, Noise, Propeler, Spherical method

## 1. PENDAHULUAN
Pesawat  model  adalah  pesawat  udara  tak  berawak  dengan  batasan-batasan tertentu  yang  meliputi  batasan  ukuran  pesawat,  batasan  mesin  dan  batasan  bentuk. Pesawat  tak  berawak  untuk  keperluan  pengintaian  atau  untuk  misi    ke  luar  angkasa misalnya  oleh  militer  atau  badan  luar  angkasa  disebut  UAV  ( Unmanned  Air  Vehicle ) dan tidak termasuk kategori aeromodelling.
Berdasarkan  kenyataan  tersebut,  sangat  diperlukan  untuk  mengembangkan sebuah pesawat udara tanpa awak( Unmanned Aerial Vehicle atau disingkat UAV) yang bertujuan  sebagai  pendukung  pertahanan  keamanan  nasional  dan  pengintaian.  Hal  ini diharapkan dapat menekan biaya dan sumber daya terhadap pengawasan pertahanan dan keamanan  wilayah-wilayah  Indonesia.  Pesawat  udara  tanpa  awak( Unmanned  Aerial Vehicle) merupakan  sebuah  wahana  terbang  yang  dikendalikan  dari  jarak  jauh  untuk melakukan  misi  tertentu.  Pengendalian  jarak  jauh,  maka  pesawat  ini  mampu mengerjakan  berbagai  misi  tanpa  terhambat  oleh  keterbatasan  manusia,  antara  lain, pengoperasian pada daerah yang berbahaya bagi manusia, melakukan operasi mata-mata (pengintaian), pengoperasian dalam jangka waktu yang sangat lama, dan pengoperasian pada  kondisi  terbang  yang  lebih  murah  dan  minim  resiko  terhadap  ancaman keselamatan awak[1].
Permasalahan kebisingan pada pesawat tanpa awak sedang menjadi konsentrasi penelitian  yang  terus  meningkat  dari  tahun  ke  tahun.  Sebagian  besar  kebisingan  pada pesawat  berasal  dari  sistem  propeler  pengangkat,  rotor,  dan  mesin.  Kebisingan  dari sebuah propeller adalah kombinasi dari 2 (dua) sumber kebisingan, yaitu dari propeller sendiri, dan dari sumber tenaga (mesin).
Jurnal Dinamis, Volume.6, No.1 Maret 2018

## 2. TINJAUAN PUSTAKA Sound Pressure
Parameter  yang  dijadikan  sebagai  bagian  dari  gelombang  suara  adalah Sound pressure dan sound power .
Sound  presure merupakan  fluktuasi  dari  tekanan  udara.  Ketika  suatu  sumber  bunyi menghasilkan  bunyi,  maka  buyi  tersebut  akan  merambat  melalui  medium  udara  yang ada  disekitarnya.ketika  terjadi  perambatan,maka  terjadi  perubahan  tekanan  atmosfir beberapa saat. Sesuatu yang merupakan perubahan tekanan  udara sebagai indikasi dari adanya permabatan bunyi inilah yang di sebut dengan sound pressure [2].

## 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:
W s = (4 𝜋 r 2 ) I max (watt)        (2.1)
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.

## Sound Power level (SWL)
Sound  power  level  dapat  di  rumuskan sebagai
L w = 10 log 10 𝑊 𝑊 𝑟𝑒𝑓 (db) (2.2)
Dimana : W      = Sound Power W reff =  sound power referensi dengan standar 10 -12 watt
Sound Pressure Level (SPL) Hampir setiap pemikiran umum mendefenisikan  kata  decibel  (db)  dengan mengaitkan terhadap sound pressure level. Hal seperti  ini  telah  menjadi  suatu  kesimpulan tersendiri  bahwa  apabila  berbicara  tentang skala  decibel  berbarti  merupakan  suatu  hasil perhitungan dari sound pressure level. Secara matematis sound pressure level dapat di rumuskan sebagai berikut:
SPL =  L p = 10 log [ 𝑃 2 𝑃(𝑟𝑒𝑓) 2 ] = 20 log 𝑝 𝑝(𝑟𝑒𝑓) (2.3)
Dimana : P     = tekanan yang terjadi ( P rms ) untuk aliran fluida P(ref) = tekanan pada air borne = 2 x 10 -5 N/m 2 = 20 µPa
No Sound Sources(Noise) Examples with Distance SPL(dB) 1. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jet aircraft, 50 m away Threshold of pain
Threshold of discomfort Chainsaw, 1 m distance Disco, 1 m from speaker Diesel truck, 10 m away Kerbside of busy road, 5m Vacuum cleaner, distance 1 m Conversational speech, 1 m Average home
Quite library
Quite bedroom at night
Background in TV studio Rustiling leaves in the distance Threshold of hearing 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Jurnal Dinamis, Volume.6, No.1 Maret 2018

## Noise
Noise adalah  suatu  sinyal  gangguan  yang  bersifat akustik (suara),  elektris, maupun  elektronis  yang  hadir  dalam  suatu sistem  dalam  bentuk  gangguan  yang  bukan merupakan sinyal yang diinginkan[3].
Sumber noise dapat dikelompokkan dalam tiga kategori: 1. Sumber noise intrinsic yang muncul dari fluktuasi acak di dalam
suatu sistemfisik seperti thermal dan shot noise .
2. Sumber noise buatan manusia seperti motor, switch , elektronika digital.
3. Noise karena gangguan alamiah seperti petir dan bintik matahari.
Tabel 2.1  Contoh SPL Berdasarkan Sumbernya (Sumber: http://www.TableOfSoundPressureLevels.htm )

## Noise Contour
Sebuah Kebisingan Contour merupakan distribusi  dari sumber kebisingan  yang di  gambarkan  dalam  bentuk  garis  yang  bersambung  dan  tidak  dapat  bertemu  atau memotong  garis  kontur  lainnya  dan  tidak  pula  dapat  bercabang  menjadi  garis  kontur yang  lain.  Kontur  kebisingan  digunakan  untuk  menentukan  absorber   bunyi sebagai bagian dari pengandalian kebisingan[4].

## Noise Path Model
Noise Path Model merupakan Pemodelan yang di buat untuk mengidentifikasikan  jalur  kebisingan  mulai  dari  sumber  atau  noise  source,  propagasi dan  rdiasi  bising.  Di  buar  dalam  bentuk  diagram  yang  disusun  dari  komponen  aktif (mempunyai  noise  mechani  di  sebelah  kiri  dan  komponen  pasif  di  sebelah  kanannya hingga  radiasi  bising  yang  di  simbolkan  sebagai  rekapitulasi  SPL  di  sebelah  paling kanan.

## 3. METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu
Penelitian  ini  dilaksanakan  sejak  tanggal  28  Agustus  2014  pengesahan  usulan oleh pengelola program studi sampai dinyatakan selesai yang direncanakan berlangsung selama  ±  3  bulan.  Tempat  pelaksanaan  penelitian  adalah  di Research  Center Noise/Vibration  Control  and  Knowledge  Based  in  Engineering ,  Program  Magister Teknik  Mesin,  Fakultas  Teknik,  Universitas  Sumatera  Utara.  Berikut  ini  adalah  table lokasi dan aktifitas penelitian.
Tabel 3.1. Lokasi dan aktifitas penelitian
No Kegiatan Lokasi
1. 2.
Membuat dudukan mesin DLE GAS ENGINE -30 Pengujian eksperimental kebisingan mesin pesawat DLE GAS ENGINE -30 Bengkel las Percut Sei Tuan Laboratorium Noise and Vibration Control program Magister  dan  Doktoral  Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Jurnal Dinamis, Volume.6, No.1 Maret 2018
ISSN  0216-7492

## Bahan dan Alat Penelitian
Mesin  DLE GAS  ENGINE -30  merupakan  salah  satu  mesin  yang  umumnya digunakana untuk  pesawat  aeromodelling.  Mesin  ini termasuk kedalam mesin  2 stroke yang  berbahan  bakar  pertamax  dan  di  campur  dengan  oli  samping.  Spesifikasi  dari mesin ini :
Performance : 3.7HP/8500rpm Idle Speed
: 1600 rpm/min Spesifikasi Propeler : 18x8 ; 18x10; 19x8; 20x8 Sparking Plug : NGK CM6 Exhaust Amount : 30.5cm 3 Diameter x Stroke : 36mm x 30mm Ratio of Compression : 7.6 : 1 Ratio of Lubricating : 30 : 1 Main Engine : 920 g Exhaust pipe : 60 g Ignition Equipment : 120 g

## Gambar 3.1 Mesin DLE Gas Engine

## Alat Penelitian
Dalam proses penelitian ini banyak alat-alat teknik yang digunakan, dimana alat- alat  yang  digunakan  memiliki  fungsi  dan  kegunaan  masing  –  masing  dalam  proses penelitian ini. Adapun alat – alat tersebut antara lain :
1. Sound Level Meter
Sound  Level  Meter merupakan  alat  yang  digunakan  untuk  mengukur  seberapa besar suara bising mempengaruhi pekerja dalam melaksanakan tugasnya. Fungsi alat ini untuk  mengukur  intensitas  kebisingan  antara  40  –  130dB  dan  dari  frekuensi  20  – 20.000Hz.
Gambar 3.2. Sound Level Meter
Jurnal Dinamis, Volume.6, No.1 Maret 2018
2. Tripod
Tripod adalah alat stan untuk membantu agar badan kamera bisa berdiri dengan tegak  dan  tegar.  Hal  ini  dimaksudkan  untuk  mengurangi  kelelahan fotografer dalam mengambil  gambar  dan  mengurangi noise yang  ditimbulkan  oleh  guncangan  tangan fotografer. Tripod yang digunakan dalam penelitian ini bermerek Ouyama.

## Gambar 3.3 Tripod

## Pengujian Kebisingan Mesin DLE Gas Engine
Secara  eksperimental  pengujian  dan  pengambilan  data  dilakukan  untuk memperoleh karakteristik kebisingan yang ditransmisikan dari mesin DLE Gas Engine. Pengujian  dilakukan  dengan  menghidupkan  mesin  dengan  putaran  2000  –  7000  rpm. Pada  saat  mesin  hidup  akan  dilihat  kebisingan  yang  dihasilkan  oleh  mesin  tersebut dengan menggunakan alat uji kebisingan .
Setelah didapatkan hasil pengujian kebisingan mesin berupa angka digital yang tertera di  sound  level  meter,  kemudian  data  tersebut  diolah  dengan  menggunakan  microsoft excel sehingga didapatkan nilai sound level meter dan sound pressure meter.

## Variabel Yang Diamati
Sesuai  dengan  maksud  eksperimen,  variabel  ini  menjadi  fokus  perhatian  yang perlu  dikondisikan  untuk  pengolahan  data  guna  mendapatkan  hasil  yang  mendekatin sempurna. Adapun variabel yang diamati dalam studi eksperimental ini adalah sebagai berikut :
1. Jarak sound level meter Bruel & Kjaer type 2238 fulfils ke propeller.
2. Frekuensi dari Tachometer
3. Noise pada propeller dengan arah horizontal, vertical, diagonal.
Gambar 3.4 Posisi Pengambilan data
Jurnal Dinamis, Volume.6, No.1 Maret 2018

## 4. ANALISA DATA Data hasil pengukuran
Pengukuran  dilakukan  di  Laboratorium Noise  and  Vibration  Research  Center dengan kebisingan awal 37.8 dB. Pengukuran diambil dari 3 arah yaitu: arah horizontal, vertical, dan aksial. Arah pengukuran dapat dilihat pada gambar 4.1 sebagai berikut :
Gambar 4.1 Arah pengukuran
Berikut  ini  adalah  tabel  hasil  pengukuran  kebisingan  pada  mesih  DLE  Gas Engine -30 dengan alat sound  level  meter dengan variasi  putaran mulai dari 2000rpm sampai  dengan  7000  rpm  dengan  interval  1000rpm    dengan  arah  horizontal,  vertical, dan aksial.
Berikut ini adalah grafik kebisingan vs jarak yang terjadi pada mesin DLE Gas engine - 30
Gambar 4.2 grafik kebisingan vs putaran pada jarak 1 meter
Berdasarkan  grafik  diatas  dapat  kita  lihat  bahwa  putaran  dan noise berbanding  lurus yaitu semakin tinggi putaran semakin tinggi kebisingan yang dihasilkan. 85,0 88,0 91,0 94,0 97,0 100,0 103,0 106,0 109,0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 K e bi s ingan (dB ) Putaran (rpm) kebisingan vs putaran (jarak 1 m) Y+ Y- X+ X- Z+ Z-
Gambar 4.3 grafik kebisingan vs putaran pada jarak 3 meter
Grafik  diatas  juga  menunjukkan  hal  yang  sama  dengan  grafik  sebelumnya, bahwasanya semakin tinggi putaran mesin semakin tinggi pula noise yang di hasilkan.
Gambar 4.4 grafik kebisingan vs putaran pada jarak 5 meter
Pada jarak 5 meter kebisingan turun secara drastis, ini disebabkan karena jarak mesin  dengan sound  level  meter yang  cukup  jauh.  Namun  demikian  tetap  putaran  dan noise berbanding lurus.

## Noise Contour
1. Jarak 1 meter
Gambar 4.5 Noise Contour pada propeller (jarak 1m, 2000 rpm)
Pada  gambar  4.5  dapat  dilihat  tingkat  kebisingan  tertinggi  berada  pada  sumbu Z+ (90.0 dB) ini di sebabkan karena posisi dari knalpot yang mengarah ke atas (Z+) dan
80,0 82,0 84,0 86,0 88,0 90,0 92,0 94,0 96,0 98,0 100,0 102,0 104,0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 K e b isi n gan (d B ) Putaran (rpm) Kebisingan vs Putaran (jarak 5m) Y+ Y- X+ X- 80,0 84,0 88,0 92,0 96,0 100,0 104,0 108,0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 K e b isi n gan (d B ) Putaran (rpm) Kebisingan vs Putaran (jarak 3m) X- Y+ Y- X+
Jurnal Dinamis, Volume.6, No.1 Maret 2018 ISSN  0216-7492
kebisingan  paling  rendah  berada  pada  sumbu  Y-  (87.5  dB)  dengan  2000  rpm.  Bentuk noise contour diperlihatkan seperti gambar diatas.
Gambar 4.6 Noise Contour pada propeller (jarak 1m, 5000 rpm)
Pada  gambar  4.6  dapat  dilihat  tingkat  kebisingan  tertinggi  berada  pada  sumbu Z+  (102.2  dB)  ini  di  sebabkan  karena  posisi  dari  knalpot  yang  mengarah  ke  atas  (Z+) dan kebisingan paling rendah berada pada sumbu Y- (97.2 dB) dengan kecepatan 5000 rpm. Bentuk noise contour diperlihatkan seperti gambar diatas.
Gambar 4.7 Noise Contour pada propeller (jarak 1m, 7000 rpm)
Pada gambar 4.7 dapat dilihat tingkat kebisingan tertinggi berada pada sumbu Z+ (108.8 dB)  ini  di  sebabkan  karena  posisi  dari  knalpot  yang  mengarah  ke  atas  (Z+)    dan kebisingan  paling  rendah  berada  pada  sumbu  Y-  (104.5  dB)  dengan  kecepatan  7000 rpm. Bentuk noise contour diperlihatkan seperti gambar diatas.
2. Jarak 3 meter
Gambar 4.8 Noise Contour pada propeller (jarak 3 m, 2000 rpm)
Jurnal Dinamis, Volume.6, No.1 Maret 2018
ISSN  0216-7492
Pada gambar 4.8 dapat dilihat tingkat kebisingan tertinggi berada pada sumbu X+ (87.4 dB)  dan  kebisingan  paling  rendah  berada  pada  sumbu  Y-  (83.2  dB)  dengan  kecepatan 2000 rpm. Bentuk noise contour diperlihatkan seperti gambar diatas.
Gambar 4.9 Noise Contour pada propeller (jarak 3 m, 5000 rpm)
Pada gambar 4.9 dapat dilihat tingkat kebisingan tertinggi berada pada sumbu X+ (98.3 dB)  dan  kebisingan  paling  rendah  berada  pada  sumbu  Y-  (95.5  dB)  dengan  kecepatan 5000 rpm. Bentuk noise contour diperlihatkan seperti gambar diatas.
Gambar 4.10 Noise Contour pada propeller (jarak 3 m, 7000 rpm)
Pada  gambar  4.10  dapat  dilihat  tingkat  kebisingan  tertinggi  berada  pada  sumbu  X+ (103.6  dB)  dan  kebisingan  paling  rendah  berada  pada  sumbu  Y-  (100.5  dB)  dengan kecepatan 7000 rpm. Bentuk noise contour diperlihatkan seperti gambar diatas.
3. Jarak 5 meter
Gambar 4.11 Noise Contour pada propeller (jarak 5 m, 7000 rpm)
Jurnal Dinamis, Volume.6, No.1 Maret 2018
ISSN  0216-7492
Pada  gambar  4.11  dapat  dilihat  tingkat  kebisingan  tertinggi  berada  pada  sumbu  X+ (83.1  dB)  dan  kebisingan  paling  rendah  berada  pada  sumbu  Y-  (81.9  dB)  dengan kecepatan 7000 rpm. Bentuk noise contour diperlihatkan seperti gambar diatas.
Gambar 4.12 Noise Contour pada propeller (jarak 5 m, 5000 rpm)
Pada gambar 4.12 dapat  dilihat tingkat kebisingan tertinggi berada pada sumbu X+  (95.3  dB)  dan  kebisingan  paling  rendah  berada  pada  sumbu  Y-  (92.6  dB)  dengan kecepatan 5000 rpm. Bentuk noise contour diperlihatkan seperti gambar diatas.
Gambar 4.13 Noise Contour pada propeller (jarak 5 m, 7000 rpm)
Pada gambar 4.13 dapat  dilihat tingkat kebisingan tertinggi berada pada sumbu X+  (99.8  dB)  dan  kebisingan  paling  rendah  berada  pada  sumbu  Y-  (98.2  dB)  dengan kecepatan 7000 rpm. Bentuk noise contour diperlihatkan seperti gambar diatas.

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  dan  analisa  yang  telah  dilakukan  dan  dilaporkan  pada bab-bab sebelumnya, maka kesimpulan dari hasil penelitian ini yaitu:
1. Dari hasil pengujian eksperimental kebisingan pada mesin DLE GAS ENGINE -30 maka  dapat  disimpulkan  semakin  tinggi  putaran  mesin  semakin  tinggi  pula  nilai kebisingan yang di hasilkan.
2. Dari  hasil  analisa  kebisingan  yang  dihasilkan  dari  mesin DLE  GAS  ENGINE  -30. Nilai kebisingan terbesar dari analisa kebisingan terdapat pada arah vertikal (Z+) di putaran 7000rpm dengan nilai 106.6 dB.

## Saran
1. Untuk penelitian selanjutnya, sebaiknya dilakukan dengan melakukan perbandingan dengan mesin pesawat UAV yang lain.
2. Melakukan  studi  experimental  kebisingan  pada  mesin  DLE-30  untuk  mendeteksi kerusakan yang terjadi pada mesin.
Jurnal Dinamis, Volume.6, No.1 Maret 2018

## 3. Dari  hasil  analisa  kebisingan  dapat  juga  dilakukan  redaman  kebisingan  dengan merubah kenalpotnya

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Ardhianto,  Kurniawan.  2011.  Desain  dan  Analisa Propeller pada Unmanned Aerial Vehicle (UAV) . AAu Journal of Defense Science and Technology
[2] Harris, Cyril M.1957. Handbook of Noise Control
[3] Barron,Randall  F . 2001. Industrial  Noise  Control  and  Acoustics. New-York.
:Marcel Dekker, Inc
[4]  Isranuri. 1998 . Kontructionssystem/ Machine akustik