- Erabaru - http://www.erabaru.net -

Bagaimana Menciptakan Mobil Tercepat di Dunia?

Pada 2016, sebuah tim teknisi dan petualang akan melakukan perjalanan ke padang pasir Afrika Selatan dan berusaha untuk menjadi orang pertama yang mengendarai mobil di kecepatan 1.600 km/jam. Kendaraan buatan Inggris, Bloodhound SSC, dirancang untuk memecahkan rekor dunia kecepatan di darat saat melaju dengan kecepatan 1.220,8 km/jam untuk menjadi mobil tercepat yang pernah dibuat.

Hebatnya, target yang luar biasa ini bahkan tidak menjadi tujuan utama proyek. Memecahkan rekor kecepatan di darat adalah bukan hal yang baru bagi Inggris, yang telah memegang rekor ini selama 79 tahun dari kurun 100 tahun terakhir, dan terus menerus selama 32 tahun terakhir, terakhir dengan Thrust SSC, yang dikendarai oleh Andy Green. Namun ketika Green bersama dengan pemegang rekor sebelumnya Richard Noble dan kemudian Menteri Iptek, Lord Drayson, meluncurkan Bloodhound pada 2008, tujuan mereka adalah untuk menginspirasi generasi berikutnya guna menempatkan bakat-bakat besar mereka ke dalam ilmu pengetahuan, teknologi, teknik, dan matematika.

Tujuan lainnya, tentu saja, adalah untuk menantang teknisi berbagai negara guna menyelesaikan penelitian dan proyek pembangunan kelas dunia. Namun bagaimana Anda mulai untuk merancang dan membangun sebuah mobil yang ratusan km/jam lebih cepat dari mobil lain di dunia ini yang pernah dilihat? Ada tiga hal utama yang harus dipertimbangkan: Apakah cukup licin? Apakah cukup bertenaga? Dan apakah cukup kuat?

Subjek aerodinamika yang licin

Siapapun akan tahu hanya dengan melihat terbangnya layang-layang bahwa terdapat kekuatan besar di udara yang mengalir. Hal itu akan baik-baik saja jika Anda bekerja dengan aliran udara, akan tetapi dengan Bloodhound, kita akan mencoba untuk mendorongnya menjadi lebih cepat dari kecepatan suara. Mendorong sebuah objek melalui udara menciptakan sejumlah besar kekuatan perlawanan dan semakin besar daerah frontal objek, semakin tinggi resistensi yang akan terjadi.

Thrust SSC menggunakan dua mesin jet untuk memberikan tenaga. Ini beroperasi dengan cara menghisap udara dari depan, mengompresi, melakukan pembakaran bahan bakar, dan memaksanya keluar dari belakang untuk menghasilkan daya dorong. Desain semacam ini membutuhkan area frontal yang besar sehingga mesin jet dapat meraup udara yang cukup. Tetapi analisis menunjukkan desain seperti ini tidak akan pernah bias mencapai 1.600 km/jam, sebab bidang yang frontal akan menghasilkan begitu banyak perlawanan tekanan udara sehingga Anda tidak akan mampu menghasilkan daya yang cukup dengan teknologi saat ini untuk melawannya. Sebaliknya, kita harus merancang kendaraan dengan daerah frontal kecil dan diperlukan penggunaan mesin roket.

Untuk memeriksa aerodinamis, sebuah model komputer dijalankan di Universitas Swansea, Inggris, menggunakan sistem yang dikenal sebagai komputasi dinamika fluida (computational fluid dynamics – CFD). Hal ini memungkinkan tim untuk memahami bagaimana bentuk mobil akan menanggapi aliran udara selama kecepatan rendah (subsonik), saat mendekati batas suara (transonik), dan kecepatan tinggi (supersonic). Akibatnya, kami mampu mensimulasikan lebih dari 150 desain untuk memastikan bahwa kami memiliki kendaraan yang stabil pada kecepatan apapun.

Memberi tenaga pada si “Monster”

Karena kebutuhan untuk daerah frontal kecil, dua mesin jet menjadi tidak memungkinkan. Solusinya adalah dengan menggabungkan mesin jet tunggal dengan kekuatan roket. Roket dapat menghasilkan tenaga yang luar biasa besar dengan membakar campuran bahan bakar cair dan oksigen cair atau dengan menyalakan campuran eksplosif dari bahan bakar padat dan pengoksidasi. Namun masalah yang timbul dengan kedua model tersebut adalah pada bahan kimianya. Oksigen cair sangat sulit untuk dikelola dan harus disimpan di suhu -182 ° C. Roket dengan bahan bakar padat, sekali dimulai, tidak bisa dihentikan sampai semua bahan bakar habis terkonsumsi. Sekali lagi cara ketiga diperlukan.

Kami memilih roket hibrida yang menggunakan hidrogen peroksida yang sangat murni (yang biasanya digunakan untuk mencerahkan warna rambut Anda) sebagai pengoksidasi dan sebuah butiran karet sebagai bahan bakar. Ini berarti kita bisa mematikan aliran pengoksidasi dan menghentikan ledakan, menghasilkan roket yang terkendali.

Akan tetapi hal ini menciptakan masalah lain: bagaimana melakukan pengoksidasian ke dalam roket. Dengan solusi yang cocok untuk rekor kecepatan pada permukaan tanah, kami menggunakan mesin mobil sport bertenaga tinggi Jaguar untuk daya pompa bahan bakar yang mampu memberikan 1.000 liter peroksida untuk roket dalam 20 detik. Ketiga mesin ini secara bersamasama harus cukup untuk membuat kita mencapai 1.600 km/jam.

Menjaganya tetap terkumpul

Kekhawatiran lain adalah bahwa semua komponen dari mobil akan mengalami tekanan besar. Sebagai contoh, roda yang berputar begitu cepat akan menghasilkan energi 50.000 kali lebih besar dari gravitasi Bumi. Itu berarti bahwa setiap gram bahan memiliki massa efektif 50 kg. Sementara itu, poros yang menggerakkan pompa bahan bakar harus membawa torsi yang cukup besar saat memindahkan cairan yang akan mengikis banyak bahan.

Untuk mengatasi tantangan ini, maka roda mobil ditempa dari satu blok aluminium bermutu tinggi. Hal ini untuk memastikan bahwa butiran logam semuanya selaras, mengurangi kemungkinan cacat atau pecah. Rangka bodi mobil telah diproduksi dari serat karbon untuk memastikan struktur yang ringan namun sangat kuat. Dan poros pompa bahan bakar dibuat dari Custom 465, bahan yang secara kimiawi tidak reaktif tetapi cukup kuat untuk mengubah pemompaan. Kami kemudian menguji secara menyeluruh setiap komponen tesebut untuk mereplikasi energi yang akan dibutuhkan selama upaya pemecahan rekor.

Semua masalah ini menunjukkan bagaimana merancang dan membangun mobil seperti Bloodhound membutuhkan keahlian tingkat tinggi. Mulai dari ahli kimia yang mengembangkan bahan bahan untuk para teknisi yang bekerja di luar tentang cara pembuatan komponen dan mengintegrasikan mereka ke dalam sistem kerja tunggal, memecahkan rekor kecepatan di atas permukaan tanah adalah proyek kerjasama yang melibatkan lebih banyak orang daripada hanya sekedar sang pengemudi. (Phil Spiers /Osc)

Phil Spiers, Kepala pengujian struktural, Advanced Manufacturing Research Centre, University of Sheffi eld, Inggris.