KAJIAN TEORITIS DALAM MERANCANG TUDUNG PETROMAKS TEORETYCAL STUDY ON DESIGNING A PETROMAKS SHADE Oleh: Gondo Puspito Staf Pengajar Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, PSP - IPB
Abstrak Pada penelitian sebelumnya, Puspito (2006) mengukur distribusi cahaya petromaks dan penerapannya pada perikanan bagan. Tulisan ini menyajikan kajian teoritis dalam mendesain suatu sudut kemiringan tudung petromaks, dan menentukan panjang sisi miringnya. Tudung dirancang berbentuk limas dan dapat memantulkan hampir seluruh cahaya ke permukaan air. Hasilnya menunjukkan bahwa sudut kemiringan α90 = 45o. Sementara panjang sisi miring tudung petromaks dapat dihitung menggunakan : 2
( rtk + hkap ) tg ω s 2 PKL = 2 rtk + hkap + − 2 rtk 1 − tg ω s sudut ωs adalah sudut antara permukaan air dan cahaya datang ( o), rtk jari-jari lingkaran tangki minyak tanah (m), dan hkap tinggi tudung dari sumber cahaya (m)
Kata kunci: Iluminasi, sudut kemiringan, sisi miring, dan tudung petromaks.
PENDAHULUAN Petromaks merupakan alat bantu utama penangkapan ikan dengan menggunakan alat tangkap bagan. Alat ini dipercaya sangat membantu proses penangkapan ikan. Dibandingkan dengan jenis alat penerang lainnya, petromaks memiliki beberapa keunggulan. Diantaranya murah, mudah pengoperasiannya, mudah perawatannya, dan suku cadang banyak tersedia. Alasan ini yang membuat petromaks sangat digemari oleh nelayannelayan tradisional. Upaya perbaikan dilakukan lewat penelitian-penelitian. Subandi & Barus (1988) menetapkan ketinggian maksimum petromaks dari permukaan air adalah 1 m. Selanjutnya Nikonorov (1975) menyebutkan bahwa ketinggian petromaks dari permukaan air sebaiknya antara 0,5-0,6 m untuk mendapatkan pencahayaan yang maksimum. Kelemahan penelitian-penelitian ini adalah seluruh pengujiannya langsung dilakukan
Mangrove dan Pesisir Vol. VI No. 3/2006
di lapangan dan indikator keberhasilannya adalah jumlah tangkapan. Penelitian demikian akan memberikan hasil yang bisa benar atau juga tidak. Sebabnya, keberadaan ikan sangat tergantung pada kondisi alam dan musimnya. Dari kajian teoritis dan penelitian laboratoriumnya, Puspito (2006) menyimpulkan ternyata pancaran cahaya petromaks lebih banyak menyebar ke samping. Pancaran cahaya ke arah bawah terhalang oleh tangki minyak tanah. Padahal perikanan bagan sangat memerlukan pancaran cahaya yang terfokus ke arah bawah. Oleh karenanya, agar petromaks dapat dimanfaatkan pada perikanan bagan, maka konstruksinya harus dimodifikasi. Salah satu bagian yang paling memungkinkan adalah bagian tudungnya. Dalam tulisan ini dilakukan telaah teoritis dalam merancang suatu tudung petromaks yang dapat memfokuskan cahaya ke arah bawah. Tudung
1
yang dipancarkan oleh suatu sumber cahaya merupakan jumlah cahaya yang dipancarkan dalam satu detik (Cayless & Marsden, 1983). Jarak antara sumber cahaya dengan luxmeter adalah 1 m. Tiga merek kaus lampu yang digunakan adalah Arrow, Anchor, dan Egret. Posisi pengukuran iluminasi cahaya berdasarkan sudut pancaran cahaya β ditunjukkan pada Gambar 1.
petromaks dirancang berbentuk kerucut terpancung. Bentuk ini relatif mudah dibuat oleh nelayan. Selain itu, arah cahaya pantul dari selimut petromaks – yang berfungsi sebagai reflektor -- dapat diperkirakan. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mendapatkan sudut kemiringan (α90) tudung petromaks; dan 2. Menentukan rumus untuk menghitung panjang sisi tudung petromaks (PKL).
Selanjutnya, pada Gambar 2 diperlihatkan hasil pengukuran iluminasi cahaya dari sudut pancaran cahaya β = 0-270o. Iluminasi cahaya dari 3 jenis kaus lampu yang diuji coba menunjukkan pola yang hampir sama, meskipun ukurannya berbeda. Dari kedua posisi pengukuran, maka pengukuran arah depan (90-180o) memberikan nilai iluminasi cahaya yang lebih besar dibandingkan dengan bagian belakang (180-270o). Iluminasi cahaya antara sudut β = 135-225o sangat kecil, karena terhalang oleh tangki minyak tanah.
METODOLOGI Pertimbangan Teoritis Pada penelitian sebelumnya, Puspito (2006) melakukan pengukuran iluminasi cahaya dengan luxmeter dari bagian belakang atau posisi yang terhalang oleh tiang sprayer (antara sudut 180-270o) dan bagian depan (90-180o). Iluminasi cahaya atau kekuatan cahaya disini maksudnya adalah flux cahaya yang jatuh pada suatu bidang permukaan. Adapun flux cahaya
0o
270o
90o
255o
105o
240o
120o
225o
135o 210o
150o 195
o
180
o
165
o
Gambar 1. Posisi pengukuran iluminasi cahaya berdasarkan sudut pancaran cahaya β
Mangrove dan Pesisir Vol. VI No. 3/2006
2
0 345
200
15
330
30 150
315 300
45 60
100
285
75
50 0
270
90
255
105
240
120 225
135 210
150 195
165 180
Gambar 2. Grafik hubungan antara sudut pancaran cahaya β ( o) dan iluminasi cahaya (lux) yang dipancarkan kaus lampu merek Arrow ( ), Anchor ( ), dan Egret ( ) Semakin tinggi petromaks, maka area yang agak gelap di permukaan air akan semakin besar. Sementara itu, iluminasi cahaya antara sudut 90-135o & 225-270o memancar dengan bidang pancaran yang luas. Luas bidang pancaran cahaya akan semakin luas dengan semakin tingginya petromaks dari permukaan air. Posisi yang tepat untuk petromaks adalah berada tepat di permukaan air, tetapi meskipun demikian tetap saja akan banyak cahaya yang memancar – dengan area bidang pancar horisontal yang sangat luas -- tidak ke arah permukaan.
Area cahaya efektif 225 s.d 270o (45o)
Berdasarkan Gambar 2 tersebut dapat diketahui bahwa cahaya yang dipancarkan petromaks pada pengoperasian bagan banyak yang tersebar ke luar area kerangka jaring. Sementara cahaya yang benar-benar berada di area kerangka adalah cahaya redup. Akibatnya kelompok ikan sebenarnya lebih banyak menyebar di luar kerangka jaring. Gambar 3 berikut merupakan penyederhanaan Gambar 2 yang memberikan gambaran sederhana mengenai sudut pancaran efektif dan tidak efektif petromaks.
Area cahaya efektif 90 s.d 135 o (45o) Area cahaya tidak efektif 135 s.d 225o (90o)
Gambar 3. Area pancaran cahaya petromaks yang efektif dan tidak efektif
Mangrove dan Pesisir Vol. VI No. 3/2006
3
Dari Gambar 3 terlihat bahwa ½ pancaran cahaya petromaks terhalang oleh tangki minyak tanah. Agar cahaya yang dipancarkan petromaks dapat dimanfaatkan maksimal, maka pancaran cahaya antara sudut 90-135o dan 225270o harus difokuskan ke arah bawah ke area yang diinginkan. Pada perikanan bagan, maka area yang dimaksud adalah kerangka jaring. Bentuk area lingkaran yang tersinari cahaya petromaks di permukaan air
ditunjukkan oleh Gambar 4. Pancaran cahaya sudut 90-135o dan 225-270o menyinari area lingkaran besar di luar lingkaran kecil. Bentuknya akan ideal jika lingkaran kecil berwarna gelap tidak ada. Ini tentunya tergantung pada tudung lampu yang juga berfungsi sebagai bidang pantul cahaya. Pada tulisan ini, luas area lingkaran kecil di permukaan air dirancang agar sama dengan luas lingkaran bawah tangki bahan bakar minyak tanah.
α2 α1
tmaks
d S
Gambar 4.
Pancaran cahaya petromaks ke arah kerangka jaring bagan yang berada di permukaan air dan area lingkaran yang dibentuknya. Sudut α : sudut pancaran cahaya ke arah bawah yang membentuk lingkaran besar dan kecil (o), d: diameter lingkaran kecil, S: panjang sisi kerangka atau diameter lingkaran besar (m), dan tmaks : tinggi maksimum sumber cahaya (m))
Hukum Pemantulan Cahaya Sumber cahaya yang baik pada perikanan bagan adalah jika seluruh intensitas cahaya yang dipancarkannya mengarah ke dalam area kerangka jaring bagan. Untuk memaksimalkan penggunaan lampu pada perikanan bagan, maka pemecahannya adalah dengan mendesain suatu tudung lampu – yang berfungsi sekaligus sebagai reflektor -- dengan
Mangrove dan Pesisir Vol. VI No. 3/2006
sudut kemiringan sisinya yang harus benar-benar diperhitungkan sebelumnya. Dalam merancang tudung lampu, ada kaidah-kaidah yang harus diperhatikan dan disesuaikan dengan Hukum Snellius. Besar sudut antara cahaya datang dan bidang tegak lurus permukaan sama dengan besar sudut antara cahaya pantul dan bidang tegak lurus permukaan, seperti ditunjukkan pada Gambar 5 berikut (Cayless & Marsden, 1983):
4
Bidang tegak lurus permukaan Cahaya datang
Bidang pantul atau Reflektor
Cahaya pantul
θ
θ
Gambar 5. Posisi cahaya datang dan pantul di atas permukaan bidang pantul Bidang miring tudung petromaks -- yang dirancang berbentuk limas terpancung – merupakan bidang lurus. Dengan demikian, arah pantulan cahaya dapat dengan mudah diperkirakan dan posisi jatuh cahaya pantul dapat ditentukan. HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan Sudut Kemiringan α90 dan Panjang Sisi Tudung Petromaks PKL Cara paling mudah dalam merancang kemiringan tudung α90 petromaks adalah dengan menetapkan bahwa cahaya petromaks dengan sudut datang β = 90o akan dipantulkan tegak lurus. Pantulan cahaya menuju permukaan air tanpa mengenai tangki minyak tanah. Dengan demikian, sudut α90 = 45o. Adapun jarak horizontal antara sumber cahaya dan bidang pantul minimal sedikit lebih besar dari jumlah jumlah antara ½ diameter tangki minyak tanah (rtki) dan jarak antara sumber cahaya dengan tempat peletakan tudung lampu (hs). Jika α90 < 45o, maka
Mangrove dan Pesisir Vol. VI No. 3/2006
cahaya banyak tersebar ke arah horizontal dan bidang redup di bawah tanki minyak akan tetap besar. Sementara jika α90 > 45o, banyak cahaya yang akan mengenai dan dipantulkan oleh tabung bahan bakar. Akibatnya, area redup di bawah tabung bahan bakar tetap besar. Panjang sisi tudung petromaks P KL dihitung mulai dari perpotongannya dengan proyeksi horizontal dengan tempat peletakan tudung dan pancaran cahaya β = 120o. Nantinya, ujung tudung akan berada sedikit di atas lintasan pancaran cahaya β = 120o. Adapun pancaran cahaya β = 120o memiliki nilai iluminasi yang tinggi, sehingga dibiarkan langsung mengenai permukaan air. Selanjutnya, dengan menetapkan area yang akan disinari Rs, maka nilai H atau ketinggian sumber cahaya petromaks dari permukaan air dapat dihitung. Gambar berikut memperlihatkan arah pancaran cahaya langsung dan cahaya pantul dari salah satu sisi petromaks.
5
α90
hkap hs
Pancaran cahaya β = 120o H
Cahaya pantul β = 90o ωs Rs rs rtk Arah pancaran cahaya langsung dengan sudut β = 120o dan cahaya pantul β = 90o dari salahsatu sisi petromaks. Sudut ωs sudut antara permukaan air dan cahaya ( o), Rs jari-jari area permukaan air yang tersinari cahaya petromaks maksimum (m), rs jarak horizontal antara sumber cahaya dengan ujung tudung (m), rtk jari-jari lingkaran tangki minyak tanah (m), hkap tinggi antara sumber cahaya dan tempat peletakan tudung (m), dan hs tinggi antara sumber cahaya dengan perpotongan antara bidang pantul dan cahaya datang (m).
Gambar 6.
Dalam menetapkan PKL, maka nilai rs harus ditetapkan lebih dahulu. Berdasarkan Gambar 6 dapat ditentukan bahwa : rs = rtk + hkap + hs ;…………..(1)
dan
ω s = β s − 90 ………….. (2)
Adapun: hs =
(hkap + rtk ) tg ωs 1 − tg ωs
………….. (3)
Substitusi (3) ke (1) akan diperoleh : (hkap + rtk ) tg ω s ……(4) r = r +h + s
tk
kap
1 − tg ω s
Adapun panjang sisi tudung petromaks PKL didapatkan dari : PKL = 2 rs2 − 2 rtk2 ………….. (5)
Mangrove dan Pesisir Vol. VI No. 3/2006
Substitusi (4) ke (5) akan menghasilkan : 2 …(6) PKL = 2 rtk + hkap + ( rtk + hkap ) tg ω s − 2 rtk2 1 − tg ω s
Observasi langsung terhadap petromaks merek Butterfly didapatkan jari-jari tangki minyak tanah rtk = 0,09 m dan jarak antara sumber cahaya dengan tempat peletakan tudung lampu hkap = 0,04 m. Dari perhitungan menggunakan persamaan (6) dengan ωs = 30o diperoleh panjang sisi miring petromaks PKL sebesar 0,31 m. Dalam penerapannya nilai PKL < 0,31 m. Penentuan Ketinggian Sumber Cahaya dari Permukaan Air (H) Ketinggian sumber cahaya seharusnya diukur sesuai dengan luasan kerangka jaring bagan yang berada di dalam
6
Berdasarkan Gambar 7 tersebut, maka ketinggian sumber cahaya dari permukaan air (H) -dengan menggunakan persamaan Phytagoras – dapat dihitung dengan rumus :
perairan ketika bagan sedang dioperasikan. Semakin dalam penempatan kerangka jaring, maka ketinggian petromaks semakin berkurang. Cara ini ternyata cukup sulit dilakukan, karena cahaya yang mengenai permukaan air akan membias yang disebabkan oleh banyak faktor, seperti pengaruh kandungan partikel dalam air, cuaca, dan gelombang. Upaya yang termudah adalah dengan menetapkan ketinggian sumber cahaya yang diukur dari kerangka jaring yang berada di permukaan air. Dalam penerapannya, penempatan petromaks nantinya dapat lebih direndahkan, agar pancaran cahaya lebih terfokus ke dalam area jaring. Dalam mengoperasikan bagan, maka penggunaan cahaya petromaks yang maksimum dapat dilihat pada Gambar 7.
H=
S tg ω s ………….. (7) 4
atau Oleh karena sudut ωs = 30o, maka persamaan untuk mencari H menjadi : H = 0,15 S ………….. (8)
Adapun untuk menentukan jarak antara 2 sumber cahaya menggunakan persamaan: s = 0,5 S …………..(9)
s
H ωs S Gambar 7. Pancaran cahaya petromaks maksimum ke dalam area kerangka jaring. S adalah panjang sisi kerangka jaring (m), dan s jarak antara 2 sumber cahaya (m). Jika ukuran kerangka jaring bagan adalah 9×9 (m) (Subani, 1972), maka ketinggian maksimum sumber cahaya dari permukaan air (H) adalah 1,35 m. Sementara jarak antara 2 sumber cahaya (s) menjadi 4,5 m. Jadi untuk ukuran jaring bagan 9×9 (m), penempatan petromaks dari permukaan air sebaiknya < 1,35 m. Ketinggian yang lebih rendah lagi sangat disarankan, tetapi tentunya dengan mempertimbangkan kondisi alam yang dapat mengganggu pancaran cahaya petromaks, misalnya ketinggian gelombang dan kecepatan angin.
Mangrove dan Pesisir Vol. VI No. 3/2006
Penentuan Posisi Jatuh Cahaya Pantul di Atas Permukaan Air (Rs) Dengan sudut kemiringan sisi miring α90 = 45o, maka posisi jatuh cahaya pantul (Rs) dari pancaran cahaya dengan sudut 90o<β s<120o akan berada di antara garis luar lingkaran besar (¼ S) dan garis luar lingkaran kecil (Gambar 4). Rs ini sebenarnya merupakan jari-jari suatu lingkaran yang dibentuk oleh pancaran cahaya dari petromaks yang jatuh ke atas permukaan air. Pada gambar 8 diperlihatkan posisi cahaya pantul yang jatuh di atas permukaan air atau dengan jari-jari Rs.
7
Berdasarkan Gambar 8 tersebut, maka :
Rs =
ω s = 180 − β s ………….. (10)
H − hs + rs tg ω s ………….. (12) tg ω s
Dengan demikian – berdasarkan substitusi (10) ke (12) – rumus untuk mencari Rs menjadi :
Adapun hs didapat dengan menggunakan persamaan berikut. rtk + hkap ………….. (11) hs = tg ω s − 1 Dengan demikian Rs ditentukan dengan menggunakan rumus :
Rs =
H − hs + rs tg (180 − β s ) ……(13) tg (180 − β s )
hkap βs
hs
Cahaya pantul H ωs Rs rs rtk Gambar 8. Posisi Jatuh Cahaya Pantul di Atas Permukaan Air dengan Jari-jari Rs KESIMPULAN
2
Kesimpulan dari hasil kajian ini adalah : 1. Sudut kemiringan sisi miring tudung lampu petromaks α90 = 45o; dan 2. Rumus untuk menghitung panjang sisi miring tudung petromaks PKL adalah :
(rtk + hkap ) tg ω s 2 PKL = 2 rtk + hkap + − 2 rtk 1 − tg ω s
. 3. Sudut ωs sudut antara permukaan air dan cahaya datang ( o), rtk jari-jari lingkaran tangki minyak tanah (m), dan hkap tinggi antara sumber cahaya dan tempat peletakan tudung (m)
DAFTAR PUSTAKA Cayles, M.A. & Marsden. 1983. Lamps and Lightening. Third edition. London: Edward Arnold (Publishers) Ltd. 522 P. Puspito, G. 2006. Sebaran Iluminasi Cahaya Petromaks dan
Mangrove dan Pesisir Vol. VI No. 3/2006
Penerapannya pada Perikanan Bagan. Prosiding Seminar Nasional Perikanan Tangkap. Bogor: Institut Pertanian Bogor, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan. (in press)
8
Nikonorrov. 1975. Interaction of Fishing Gear with Fish Agregation. Israel: Jerussalem Ketter Press. 216 P.
Subhani, W. & Barus. 1988. Alat Penangakapan Ikan dan Udang Laut di Indonesia. Jakarta: BPPL. 248 Hal.
Subhani, W. 1972. Alat dan Cara Penangkapan Ikan di Indonesia Jilid 1. Jakarta: LPPL.
Mangrove dan Pesisir Vol. VI No. 3/2006
9
