B. Murdiyanto Alat Penangkapan Ikan PSP

3. EXTERNAL FORCE ACTING ON FISHING GEAR
3.1 The nature of forces acting on fishing gear:
Line tension
HYDROSTATIC LIFT (B)
HYDRODYNAMIC FORCES
FROCE OF GRAVITY (W)
Ground reaction
Gambar 1. Gaya luar yang bekerja pada jaring.
3.1.1 Gaya Gravitasi dan Hidrostatik
W = gaya gravitasi mengarah vertikal ke bawah (kgf).
B = gaya apung mengarah vertikal ke atas.
Q=W - B
Q = berat benda yang terbenam dalam air
W = γ. v
B = γw . v
v = volume benda(m3)
γ = specific weight = berat jenis (kgf/ m3)
γw = berat jenis air = 1000 kgf/ m3 ; (untuk air laut = 1025 kgf/ m3)
Bila berat benda di udara ( = W ) diketahui maka Q dapat dihitung dengan rumus:
1
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)
Q = Eγ . W
Di mana
W
adalah berat benda di udara dan
Eγ = koefisien buoyancy (gaya apung) atau sinking force
(gaya tenggelam) = E 
(   W )

= 1
W
.

F
F
Qf
Qf
Q
Q
c) Qf < Q
Q
Q = Qf + F
a) Q = Qf
b) Q = F
Gambar 2. Menentukan gaya apung (Qf) dari benda apung (pelampung).
2
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)
F
Q
Q
b) Qs> Q
Q = F - Qs
Qs
a) Q = Qs
Qs
Gambar 3. Mentukan gaya apung (Q) dari benda yang tenggelam (pemberat):
3.1.2 Gaya hidrodinamika yang bekerja pada jaring (alat tangkap) :
Gaya hidrodinamika:

Timbul akibat pergerakan air terhadap alat tangkap dan atau sebaliknya.

Berasal dari tekanan yang diperlukan untuk mengalihkan air disekeliling
komponen padat dari alat tangkap tersebut.

Besar tekanan dan arah gaya bergantung banyak faktor (a.l. beban komponen
pada alat tangkap, bentuk dan posisi alat tangkap dalam air).
Perlu dipahami baik secara kuantitatif maupiun kualitatif. Untuk memperoleh nilai
numerik atau gaya hidrodinamika umumnya, gaya tekan air yang bekerja pada alat
tangkap maka untuk memecahkan besar gaya ini menjadi gaya dan arah komponen
vektornya, perlu membagi alat tangkap menjadi bagian-bagian berupa bentuk badan
jaring, material, matajaring, hangingratio, ukuran benang dan lain-lain terhadap gerak
aliran air dengan berbagai kecepatan arus dalam suatu tanki percobaan. Dengan
menetapkan besar tahanan air R untuk setiap kasus pada setiap bagian alat
tangkap,koefisien gaya hidrodinamika dapat dihitung.
3
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)
Koefisien hidrodinamika (C):
Koefisien non dimensi ini memberikan informasi kuantitatif yang diperlukan terhadap
pengaruh sifat-sifat fisik (benang, bahan, matajaring, hangingratio dll) dari jaring yang
diuji besar gaya hidrodinamikanya (yang mengenai jaring tersebut sebagai alat
tangkap).
C = R / (q. At)
atau
R = C . q . At
R = gaya teka air yang diukur atau tahanan air (kgf)
q = ρ V2/ 2 = tekanan stagnan hidrodinamika (kgf/m2)
ρ = densitas massa air = 100 kgf-sec2/m2 (= 105 untuk air laut).
V = kecepatan relatif antara benda dan gerakan air (m/sec).
At = profil, keliling atau luas frontal netting yarn
= panjangbenang x diameter (dalam m2).
Netting porjected area
At = 2 Ek . (Dt / ml ) . Af = K n . A f
Ry
R
V
V
V
Rx
(b)
Gesekan permukaan
α
(a)
(c)
Kedua tipe
Tekanan Innertia
Gambar 4. Gaya hydrodinamika terhadap tiga cara orientasi badan jaring.
4
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)
Koefisien hidrodinamika drag force(Cx) dan sheer force (Cy)
Rx= drag force (parallel to the flow)
Ry= sheering force (perpendicular to the flow)
Nilai koefisien hidrodinamika ditentukan secara empiris dengan uji dalam flume tank atau
dengan perhitungan lain:
Cx = Rx / q. At dan Cy = Ry / q . At
Koefisien Cx dan Cy bergantung pula pada rasio soliditas badan jaring Es , dan pada
kondisi jaring terhadap arah arus (angle of incsidence) seperti yang didefinisikan oleh
Reynolds number (Re). Lihat contoh pada Gambar 5. untuk jaring dengan spesifikasi :
Dt/ms = 0,022 dan hanging ratio E1 = 0,6 dan E2 = 0,8.
1.2
Cx
Dt/ms = 0,022 dan hanging ratio
E1 = 0,6 dan E2 = 0,8. netting
1.0
hydr
odyn
amic0.8
force
coeff
icien0.6
t
0.4
Cy
0.2
0o
10o
20o
30o
40o
50o
Angle of incidence
60o
70o
80o
αo
Gambar 5. Cx dan Cy berbagai posisi panel jaring terhadap arah arus
air untuk jaring dengan spesifikasi :
Dt/ms = 0,022 dan hanging ratio E1 = 0,6 dan E2 = 0,8.
5
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)
Solidity ratio dan filtrationcoefficient untuk panel jaring:
3.1.2.4 Rasio soliditas dan koefisien filtrasi untuk jaring.
Rasio soliditas atau Es adalah perbandingan luas proyeksi panel jaring (At) terhadap luas
panel jaring (An).
Es = (At) / (An) = (At) / ( E1. E2. Af) = (At) / (Eu . Af)
Estimation of Projected ( blocked or solid ) netting area ( At ):
 D 
A t  2 . E k .  t  . A f  K n . A f.
 ml 
A t  2 . Af .
Dt
ml

D
 1  K k . t
ml

Ek 

  K n . A f.

Solid area of knotted netting
Solid area of corresponding knotless netting
Kk 
Solid area of knotted netting
( twine thickness ) 2
D t . m l .  M1  M 2 . N  D t . m l  K k . D t .  M1  M 2 . N
3.1.2.5 Reynolds number
Reynols number (Re) adalah nilai non dimensi yang secara sederhana mengidentifikasi
gerak benda dalam air. Re didefinisikan sebagai rasio gaya inertia cairan (fluid inertia
force) terhadap gaya kekentalan cairan (viscous force);
Re = L. V / ν
L
= dimensi linear karakteristik (m) dari benda yang disepakati dalam percobaan (untuk
bentuk bola dan silinder adalah diameternya ).
V = kecepatan relatif antara kecepatan air terhadap benda (m/sec2 )
ν = viskositas kinetik medium cairan dalam m2 / sec.
Berdasarkan ketebalan benang (diameter), maka
ReD = D .V / ν
6
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)
D adalah ketebelan atau diamter penampang benang
Metode pendekatan sederhana untuk mengestimasi tahanan gaya (drag) hidrodinamika:
R = Kh . An . V2
Di mana: An = luas kerja panel jaring dalam air (m2), V = kecepatan arus air (m/sec), Kh
adalah koefisien dimensi empiris (kgf-sec2/ m4). Dalam hal ini pengaruh belangan
Reynolds dan hanging ratio diabaikan.
Untuk panel jaring yang tegak lurus arus air (α = 90o) dengan hanging ratio sedang (E1 =
0,7) secara empiris Kh = 360 .Dt / ml dan oleh karenanya,
R90 = 360 . ( Dt / ml ) . An . V2
Untuk panel jaring sejajar arus air (α = 0o), secara empiris Kh = 1,8 sehingga:
R0 = 1,8 . An . V2
Untuk panel jaring dengan sudut α o terhadap arus air, pertama-tama tentukan dahulu
(estimasi) R90 dan R0, kemudian dilakukan perhitungan interpolasi di antara keduanya
dengan memakai rumus sebagai berikut:
Rα = R0 + ( R90 – R0 ) α / 90
Ini adalah estimasi yang sangat mendekati gaya drag, misalnya bila dikatakan bahwa kurva
untuk koefisien Cx (pada Gambar 5) adalah linear tanpa ada penjelasan lain tentang gaya
normal atau sheering yang sangat penting sebagai komponen gaya hidrodinamika panel
jaring.
Tahanan jaring yang kompleks
Bentuk jaring yang kompleks misalnya jaring trawl, pukat pantai dan sebagainya, yang
umumnya terdiri atas beberapa bagian yang lebih sederhana yang dihubungkan satu sama
lain. Contoh adalah jaring berbentuk kerucut dan tabung yang dihubungkan. Untuk
bentuk demikian tahanan jaring ditaksir dengan menjumlahkan gaya-gaya tahanan bagian
bagian jaring yang bentuknya lebih sederhana untuk keperluan perhitungannya. Jika alat
penangkapan ikan terdiri atas n bagian maka gaya tahanan R dihitung sbb:
R
n
R
i 1
i
7
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)
α
α
flow
3.1.3 Gaya Tahanan hidrodinamika pada benang dan tali
Gaya tahanan pada benang atau tali dapat diestimasi sbb:
Rx = Cx . L. D. q.
di mana : Cx = koefisien tahanan; L = panjang; D = ketebalan (diameter) dan q = ρ. V2 / 2
atau disebut tekanan hidrodinamika tetap.
Cx bergantung pada bentuk tali (lurus atau lengkung), bahan tali , sudut antara arah arus
dan tali tersebut dan bilangan Reynolds. Dalam keadaan tali melengkung dapat digunakan
tabel koefisien tahanan tali berdasarkan rasio panjang dan tingkat kelenturannya).
Lc
A
B
b
α
o
Tali lurus
Cx
αo
Cx
b/L
Tali lengkung
Cx
b/L
Cx
8
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)
0
10
20
30
40
0,12
0,20
0,32
0,41
0,56
50
60
70
80
90
0,70
0,90
1,12
1,25
1,30
0,0
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
1,30
1,10
0,80
0,70
0,71
0,73
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,77
0,80
0,83
0,86
0,90
Gaya hidrodinamika pada perlengkapan a.p.i.
Alat penangkapan ikan selalu dilengkapi dengan macam macam perlengkapan seperti
pelampung, pemberat, tali ris, tickler chain bobbin dan lain sebagainya. Perlengkapan
tersebut tentunya akan menerima gaya hidrodinamika akibat pergerakannya terhadap
massa air. Gaya tahanan yang diberikan oleh perlengkapan a.p.i. tersebut perlu dihitung
(diestimasi).
Rumus dasar yang dipakai menghitung gaya tahanan terhadap perlengkapan tetap =
R = C . q. A
A = luas daerah bagian perlengkapan alat yang dikenai gaya arus dan mengakibatkan
tahanan terhadap gaya tersebut. Koefisien tahanan (Cx) untuk menghitung R berganting
pada bentuk dan bahan pembuat perlengkapan yang bersangkutan.
Tabel koefisien tahanan berbagai bentuk perlengkapan a.p.i.
Bentuk benda
Cx
Piringan bulat / persegi
1,1
Tegak lurus ke
permukaan
Satu permukaan
Bulatan (bola)
0,5
-
Bidang lingkaran
Bulat telur (lonjong)
0,06
Sejajar sumbu utama
Lingkaran maksimal
Bulat telur (lonjong)
0,6
Tegak lurus sumbu
utama
Lingkaran lonjong
maksimal
Tabung bulat
1,2
Tegak lurus pada sumbu
Panjang x diameter
Tabung bersudut
(prisma)
2,0
Tegak lurus pada sumbu
Bagian muka (LxB)
Setengah bulatan
0,38
Axial keluar
Bagian muka (π.r2)
Setengah bulatan
1,35
Axial kedalam
Bagian muka (π.r2)
Kerucut 60o
0,52
Axial kepuncak
Dasarnya
o
0,34
Axial kepuncak
Dasarnya
Kerucut 30
Arah arus (V)
A (luas permukaan)
Gaya gesekan dan gaya ke atas (drag dan lift forces) terhada bagian a.p.i. dihitung
berdasarkan rumus hidrodinamika seperti pada
9
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)
Rx = Cx . q . Adan
Ry = Cy . q . A
Pengaruh bilangan Reynolds sangat berkurang untuk kebanyakan a.p.i. karena berada
antara 102 ~ 105. Lihat grafik pada gambar 3.16 (Fridman, 1986).
3.1.1
3.1.2 PENGARUH DASAR:
10
B. Murdiyanto
Alat Penangkapan Ikan PSP-721
(ringkasan kuliah)