Perpustakaan Digital ITB

Dalam perlombaan selam bebas, para atlet diharuskan untuk menempuh jarak terjauh atau menyelam sedalam mungkin dalam satu kali tarikan napas. Maka dari itu, sangat penting bagi para atlet penyelam bebas untuk mencari keunggulan sebanyak mungkin dengan mengoptimalkan performa mereka untuk mendapatkan hasil semaksimal mungkin. Untuk itu, beberapa penyelam bebas menggunakan alat pendorong yang disebut monofin, yaitu suatu sirip tunggal yang dibuat dari material komposit atau aluminium yang dipasangkan di kaki penyelam. Monofin diinspirasi dari cara hewan bawah air seperti ikan dan mamalia laut mendorong tubuh mereka di dalam air menggunakan sirip ekor. Dengan menggerakan sirip ekor berosilasi bolak balik, ikan bisa menciptakan daya dorong untuk berenang maju. Meski demikian, tidak semua ikan memiliki geometri dari sirip ekor yang sama, dengan geometri ini bergantung dengan lingkungan dan kebutuhan dari ikan tersebut. Pada umumnya, ikan yang berenang cepat dalam waktu lama memiliki sirip ekor dengan rasio aspek yang tinggi dan sudut sweepback rendah, sementara ikan yang berenang lambat dengan prioritas manuver atau akselerasi pendek memiliki sirip ekor dengan rasio aspek rendah dan sudut sweepback tinggi. Beberapa studi yang pernah dilakukan sebelumnya menunjukkan bahwa sirip ekor dengan rasio aspek tinggi dengan sudut sweepback rendah menunjukkan peningkatan dalam efisiensi propulsi. Maka dari itu, hipotesis awal dari penelitian ini adalah adanya suatu korelasi antara geometri dari sirip ekor dengan efisiensi propulsi, yang dapat digunakan untuk merancang monofin yang lebih efisien.. Dalam studi ini, tiga jenis planform dari sirip ekor dipilih untuk diuji. Ketiga sirip ekor ini memiliki luas area yang sama di angka 0.55 m2 dan ketebalan 2 mm, serta bentuk penampang pelat datar yang sama. Perbedaan dari ketiga sirip ini dibatasi dalam hal panjang chord, rentang sirip, serta planform dari sirip itu sendiri, dengan satu sirip berbentuk segitiga dengan ujung sirip yang dipotong, dan dua sirip lainnya berbentuk segitiga. Satu sirip memiliki rasio aspek yang rendah, sama dengan sirip yang ujungnya dipotong, dan satu sirip lagi memiliki rasio aspek paling tinggi. Untuk mensimulasikan gerakan sirip saat berenang, suatu user-defined function (UDF) harus ditulis untuk mensimulasikan gerakan pitching saat berenang, dan lalu diikatkan ke computational fluid dynamics (CFD) software. Dalam simulasi, kondisi batas diatur dalam suatu domain berukuran 9 x 2 x 2 m dengan kecepatan awal 1.12 m/s dan sudut pitch 130, serta 3 frekuensi yang berbeda di angka 1.04, 2.08, dan 3.12 Hz. Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa ketiga sirip menghasilkan peningkatan signifikan dari kecepatan renang, dengan sirip dengan rasio aspek rendah menghasilkan peningkatan tertinggi dari 1.12 m/s ke 3.39 m/s di frekuensi 3.12 Hz. Namun begitu, peningkatan kecepatan relatif terhadap panjang chord untuk sirip dengan rasio aspek rendah tidak lebih signifikan dibanding dengan yang lain, dengan rata-rata kecepatan 3.082 l/s, dibandingkan dengan 3.35 l/s untuk sirip dengan ujung yang dipotong. Terlihat juga peningkatan efisiensi pada sirip dengan rasio aspek tinggi dibanding dengan sirip aspek rasio rendah, dengan peningkatan efisiensi berkisar dari 8 hingga 12% relatif terhadap sirip aspek rasio rendah dengan sudut sweepback tinggi. Hasil ini menunjukkan tren yang konsisten dengan observasi serta eksperimen sebelumnya yang menunjukkan bahwa sirip dengan rasio aspek tinggi memberikan efisiensi yang lebih baik untuk renang kecepatan tinggi konstan bila dibandingkan dengan sirip dengan rasio aspek rendah. Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai dasar bagi perusahaan lokal untuk merancang monofin yang efisien untuk keperluan perlombaan. Meski demikian, akan dibutuhkan lagi penelitian yang lebih mendalam dengan parameter yang lebih banyak untuk hasil yang lebih memuaskan..