Kincir Angin Ungkat-Ungkit

DALAM usaha manusia untuk memanfaatkan tenaga angin, banyak cara telah dilakukan oleh manusia, misalnya: penggunaan layar pada kapal-kapal layar untuk menangkap angin. Penggunaan berbagai jenis kincir angin untuk menghasilkan tenaga mekanik dan listrik, serta pcnggunaan data-data arus angin untuk meramalkan musim.

Salah satu cara dalam usaha manusia untuk menaikkan air adalah menggunakan kincir angin yang menggerakkan unit pompa air. Kincir angin yang banyak dipakai adalah jenis baling-baling yang dilengkapi dengan ekor. Bentuk ini memang dipandang paling praktis yang menangkap arus angin dari berbagai arah. Di Jerman sudah ditcliti kemungkinan menangkap angin dan dengan menggunakan kincir angin model yang bergerak turun-naik jika dihembus angin. Model ini dikembangkan untuk menyederhanakan konstruksi dan memudahkan dalam menstranfer energi mekanik hasil hembusan angin ke bagian pompa. Kelemahan kincir angin jenis ini adalah: kemampuannya terbatas dalam menangkap arus angin, hanya angin yang bergerak dari depan dan belakang saja yang bisa ditangkap oleh kincir ini. Arus angin dari samping kiri dan kanan tak bisa ditangkap oleh kincir angin tersebut.

CARA KERJA
Pada gambar dapat diperhatikan bahwa kincir angin jenis ini hanya terdiri atas tiga komponen utama saja, yaitu: layar penangkap angin, tuas dan tiang penyanggah. Antara layar dengan tuas dihubungkan seutas tali yang fungsinya sebagai pembalik layar pada saat angin berhembus hingga terjadi gerakan turun naik.

Bila angin berhembus dari arah depan kincir (posisi layar menengok ke atas), tuas kincir akan bergerak ke arah atas karena sisi miringnya. Hingga sampai pada posisi layar penangkap anginnya berbalik hingga menengok ke bawah, tuas akan berherak menuju titik Mati bawah, sampai mendekati titik mati bawah, tuas akan bergerak menuju titik mati bawah, sampai mendekati titik mati bawah, posisi layar akan berubah kembali hingga gaya tekan yang timbul dari arus angin tersebut mendorong tuas bergerak ke arah titik mati atas. Begitulah seterusnya, secara bergantian kincir angin ungkat-ungkit ini akan melakukan tugasnya mengkonversi tenaga angin menjadi tenaga mekanik yang berguna. Bila angin berhembus dari arah belakang kincir, proses yang terjadi sama dengan jika angin yang berhembus dari arah depan kincir, bedanya hanya pada arah gerakart tuas. Jika posisi layar mendongak ke arah atas pada saat baliknya, pada posisi layar mendongak ke arah bawah, tuas akan bergerak ke arah titik mati atas.

Jika di bagian bawah tuas tersebut dipasang sebuah pompa tekan hisap, gerakan tuas kincir ke arah atas dan bawah tersebut akan dapat memompa air yang dibutuhkan.

KONSTRUKSI
Besarnya kincir tergantung dari besarnya daya yang dikehendaki scrta jenis material yang ada. Kincir yang dibuat dari material logam seperti almunium atau baja tentu akan lebih kuat dan bisa dibangun dalam ukuran yang besar. Material yang gampang patah dan rapuh seperti kayu dan bambu tentu hanya cocok untuk kincir angin ukuran kecil.

Pada gambar dapat diperhatikan, bahwa kincir ungkat-ungkit yang dibuat di Jerman tersebut mempunyai ukuran yang cukup besar, dengan tinggi 10 meter dan panjang tuas 8,5 meter, dibuat dari material logam. Apabila pembaca AKUTAHU ingin meniru kincir angin tersebut, dengan dasar ukuran yang tercantum pada gambar, akan dapat dibuat sebuah kincir angin ungkat-ungkit. Bila ingin membuat dalam ukuran kecil tentu bisa juga, dengan cara memperkecil ukurannya secara sebangun. Dengan ukuran kecil material yang dipakai bisa dibuat dari kayu atau bambu. Untuk layar bisa dihuat dari rangka bambu yang dilapasi kain atau plastik. Tali perubah posisi layar bisa dibuat dari bahan nilon yang banyak dijual di pasaran bebas.

Pompa yang digunakan untuk men-gangkat air bisa dibuat dari besi atau bisa juga dipasang pompa tekan hisap “Dragon”. Dengan menghubungkan bagian tuas belakang dengan tuas pompa pakai besi beton. Atau jika ingin pompa lebih sederhana, bisa juga menggunakan pompa bambu (khusus tinggi angkat air tak lebih dari 6 meter).

Jika kincir anginnya dibuat dalam ukuran besar dan material yang digunakan adalah baja, pondasi penopangnya haruslah kuat. Apalagi jika kincir angin ini akan dibangun di daerah tanah lembek seperti tanah sawah. Pondasinya musti dalam, atau dibangun sistem pondasi cakar ayam. Kincir angin jenis ungkat-ungkit ini sangat cocok dipakai di daerah pantai, di mana arah angin umumnya hanya terjadi dua arah saja. Siang hari terjadi angin laut, sedangkan malam hari terjadi angin darat.

Hasil percobaan Universitas Berlin-Jerman menunjukkan hahwa kincir angin dengan ukuran scperti pada gambar cukup mampu untuk menaikkan air setinggi 60 meter (dengan pompa khusus) dengan hasil 20 meter kubik/hari untuk memenuhi kebutuhan 500 orang.

Spesifikasi teknis dari pompa yang digerakkan tenaga kincir angin ungkat-ungkit tersebut adalah sebagai berikut:
• Tinggi menaikkanair ——————- 60 m
• Langkah piston ————————– 0,6 m
• Diameter piston pompa ————– 0,08 m
• Tinggi tiang penyanggah kincir —— 9,0 m
• Panjang tuas depan ——————– 5,5 m
• Total panjang tuas kincir ————– 8,5 m
• Luas layar penangkap angin ——— 4-6 m2
• Lebar layar penangkap angin ——- 4,3 m
• Moment Inertia ————————- 1400 kg.m2
• Daya efektif —————————— 87,7 watt
• Maksimum tenaga kincir ———— 1,170 N

(Sumber: A Report on ldeals, Reasearch ang Actions/Technische Universitat Berlin)

Oleh: ZUHDI A. KASIM

Sumber: majalah AKU TAHU/ MEI 1992