BAB III PEMBAHASAN, PERHITUNGAN DAN ANALISA
3.1. Proses 3.1.1 Perancangan Propeller.
Gambar 3.1. Perancangan Hovercraft
Perancangan propeller merupakan tahapan awal dalam pembuatan suatu propeller, maka diperlukan beberapa pertimbangan yang akan menentukan keberhasilan dari suatu rancangan. Dalam setiap rancangan perlu dipertimbangkan faktor-faktor yang mendukung, antara lain:
Faktor Teknis Dalam pembuatan setiap bagian dari alat mempertimbangkan aspek
permesinannya. Hal tersebut disesuaikan dengan teknologi proses permesinan yang akan dipakai atau tersedia
24
Faktor Ekonomi Alat yang dirancang seefisien mungkin,sehingga dapat menekan biaya
produksi efisien waktu dan diusahakan membuat suatu rancangan yang akan memudahkan untuk mengganti komponen yang rusak dan komponen sebagai suku cadang dari sistem pendorong dapat diperoleh dengan mudah.
Faktor keamanan Dalam perancangan alat ini diperhitungkan mengenai keamanan mesin atau
alat yang kita buat, material yang digunakan diharapkan tidak terjadi kontak langsung dengan komponen yang dianggap berbahaya.
Faktor estetika Hal ini perlu diperhatikan juga sebagai sarana penarik dan mengangkat nilai
jual dari alat ini. 3.1.2 Tahapan Perancangan. Dalam melakukan perancangan perlu memiliki tahapan yang sistematis yang akan dilaksanakan. Ada beberapa tahapan yang kami susun, diantaranya adalah:
Tujuan perancangan
Tuntutan perancangan
Batasan perancangan
Analisa, evaluasi dan penerapan alternatif
25
3.1.3 Tujuan Perancangan. 1. Tujuan dari rancangan propeller sebagai sistem pendorong dari hovercraft ini adalah menentukan mendorong
tipe propeller yang tepat digunakan dalam
hovercraft ini sesuai dengan kecepatan yang dikehendaki
yaitu 10 km/jam. 2. Merancang propeller yang murah, efisien dan aman dalam pengoperasian dan perawatannya sehingga akan membuat biaya operasional yang relatif rendah. 3.1.4 Tuntutan Perancangan. 1. Tuntutan dari rancangan propeller ini adalah dapat mendorong hovercraft dengan kecepatan maksimal 10 km/jam, sehingga hovercraft dapat melaju sesuai dengan rencana dan fungsi yang efisien dan aman. 2. Fungsi dari tujuan perancangan dan batasan perancangan bisa tercapai semaksimal dan seefisien mungkin. 3.1.5 Batasan Perancangan. Untuk mencegah terjadinya over design, dibuat batasan yang menjadi pertimbangan pokok dalam proses perancangan. Adapun batasan tersebut adalah: 1. Tujuan dan penggunaan. Propeller ini digunakan untuk mendorong hovercraft dengan laju kecepatan yang dikehendaki adalah 10 km/jam maksimal. 2. Penyelesaian dan pembuatan.
Dikerjakan dibengkel permesinan.
26
Diharapkan tidak terlalu banyak pengerjaan.
Diusahakan pembuatannya seefisien dan semudah mungkin.
Pembuatan diharapkan dapat memenuhi target waktu yang telah ditentukan.
3. Pemilihan bahan.
4.
Diharapkan dapat dipakai seoptimal mungkin.
Memanfaatkan bahan yang mudah didapat serta ada dipasaran.
Pertimbangan mudah dalam pengerjaan.
Pemilihan dilakukan berdasarkan aspek fungsi dari material.
Biaya. Biaya yang dikeluarkan tidak terlalu besar dengan kemampuan sistem pendorong yang aman dan memenuhi batasan dan tuntutan perancangan agar dapat menghemat biaya pembelian komponen.
5.
Pengoperasian.
Mudah dan tidak rumit dalam pemasangan.
Mudah dalam penggantian apabila ada kerusakan serta mudah dalam perawatannya.
6.
Ukuran dan bentuk.
Sesederhana dan seefisien mungkin dengan mempertimbangkan dari fungsi propeller sebagai sistem pendorong dari hovercraft.
Ukuran dari propeller yang dibuat memiliki dimensi berdasarkan perhitungan elemen mesin dan mekanika teknik.
Sesuai dengan perhitungan dan perencanaan.
27
Ukuran dari propeller diusahakan tidak memerlukan banyak bahan atau material yang tidak terpakai ( over design ).
3.1.6 Langkah-langkah Perancangan. Mulai
1
Pembuatan Gambar Tekhnik Latar Belakang Masalah
Pembuatan komponen
Alternatif Perancangan
Menganalisa Kesalahan
Perancangan Hovercraft
Perakitan/Assembly
Ya Tidak
Percobaan
Memenuhi Ya Tidak
Persiapan Pembuatan
Memenuhi
Penyediaan Alat Penulisan Laporan
1
Selesai
Dalam perancangan suatu alat diperlukan langkah-langkah yang harus dilakukan, hal ini akan memudahkan dalam proses pembuatan serta rencana proses. Hal ini yang harus dipertimbangkan dalam perancangan adalah alternatif rancangan yang digunakan sebagai pengganti dari rancangan yang tidak memenuhi dari segi aspek produksi,biaya,serta efisiensi waktu pengerjaan. Adapun langkah-langkah tersebut adalah sebagai berikut: 1.
Menetapkan fungsi dan prinsip kerja dari komponen-komponen yang dibuat dan dibeli.
28
2.
Membuat model dari alat sesuai dengan fungsi dan prinsip kerjanya.
3.
Membuat desain detail berupa gambar teknik dan gambar assembling.
4.
Membuat atau melakukan proses fabrikasi ( permesinan) serta pemilihan komponen.
5.
Merakit komponen yang sudah jadi dengan komponen yang lainnya.
6.
Uji coba alat sesuai dengan fungsi dari sistem pendorong yang dibuat.
7.
Melakukan evaluasi berdasarkan data hasil percobaan untuk proses pengembangan selanjutnya.
3.1.7 Gaya Dorong yang dibutuhkan.
Gambar 3.2 Gaya dorong yang terjadi pada Hovercraft. Sumber: Pustekom Depdiknas @2008
Keterangan: 1. Berat hovercraft ( W ) 2. Gaya Normal ( N )
: 200 kg : 200 kg
3. Koefisien gesek ( Hovercraft vs udara ) : µs = 0.02 µk = 0.02
29
Dari data-data di atas dapat diperoleh gaya dorong yang dibutuhkan : Σ Fy = N-W = (200 – 200) kg = 0 kg Σ Fx = Fx – fk = 0.02 - 0.02=0 Fx = fk (Gerak akan mulai) Fx = μ . N 1
s
= 0,02 . 200 kg = 4 kg = 0,04 kN (Sudah ada gerakan) Fx = μ . N 2
k
= 0,02 . 200 kg = 4 kg = 0,04 kN Perhitungan gaya dorong yang dibutuhkan diatas menggunakan koefisiensi gesek antara teflon dan teflon yang kami anggap mendekati. Solusi lain untuk mengasumsikan gaya dorong adalah dengan mengambil prosentasi 1% dari gaya dorong yang
tersedia untuk mengatasi gaya gesek ( Manuel Paez,
www.propellerpages.com). Berikut perhitungan gaya yang digunakan untuk mengatasi gesekan : T = 0,2 kN x 1% = 0,002kN
30
3.1.8 Pemilihan Jumlah baling-baling. Tabel 3.1 Alternatif jumlah sudu propeller
No
1
Jumlah sudu
Tiga atau lebih baling-baling sudu
Keuntungan
Kerugian
- Pembebanan pada masing-masing sudu kecil.
- Mahal dalam produksi.
- Keseimbangan dinamiknya baik.
- Memerlukan transmisi rasio yang besar.
- Baik dalam start
- Keseimbangan dinamiknya tidak baik.
2
Satu dan dua balingbaling sudu
- Berjalan baik pada kecepatan rendah - Murah dalam proses produksi
- Pembebanan pada masing-masing sudu cukup besar. - Tidak berjalan dengan baik pada kecepatan tinggi. - Tidak memerlukan transmisi ratio yang besar.
Jumlah baling-baling yang penulis pilih adalah 3 sudu setelah mempertimbangkan
keuntungan
yang
lebih
serta
penulis
mengambil
perbandingan dengan jenis hovercraft yang sudah ada ( Terdapat di bab II Landasan Teori ).
31
3.1.9. Pengambilan Spesifikasi Propeller. Dari propeller yang tersedia ( d = 80 cm ), penulis melakukan perhitungan trust yang dapat dihasilkan propeller pada rpm maksimal ( yaitu pada saat propeller kehilangan gaya dorong ). 3.1.10. Daya mesin yang tersedia. Berdasarkan hasil rekondisi mesin pemotong rumput, daya mesin tersedia adalah 2,5 HP dengan 5000 rpm 3.1.11. Menghitung Static Trust Propeller. Untuk mengetahui static trust yang dimiliki propeller, ada beberapa parameter yang dapat kita ukur langsung dan juga berdasarkan keterangan pada landasan teori, yaitu: Diameter Propeller (Dp) : 800 mm Engine Brake Horse Power (BHP) = 2,5 HP = 1,864kW Free Stream Density (ρ udara) = 0,00128 g/ml = 0,002479 kg/m3 The Sea Level Density (ρ ) = 0,002377 kg/m3 sl
Efisiensi = 0,741 1.
Perhitungan static trust Ideal : T = 10,41 δ
1/3
s
2/3
(Dp BHP) 1/3
= 10,41 . (1,04)
2/3
(2,6 . 2,5)
= 36,9 lb = 16,737 kgf = 0,167 kN 2.
Perhitungan static trust sebenarnya (available static trust) T = Ts (1- η)
1/3
32
= 0,167 (1 – 0,741)
1/3
= 0,106 kN 3.1.12. Perhitungan Kecepatan Hovercraft Berdasarkan perhitungan, gaya dorong yang tersedia adalah 1,07 kN. Bila diasumsikan 1% gaya digunakan untuk mengatasi gesekan, maka gaya dorong yang tersedia untuk menggerakan perahu adalah T = 0,106 kN – (1% x 0,106 kN) = 0,105 kN = 10,5 kgf Kecepatan hovercraft berhubungan dengan percepatan dan gaya dorong tersedia. Percepatan dihitung dengan cara berikut : a = F/m 2
= 10,6 kgf / 200 kg = 0,053 m/s Berdasarkan percepatan di atas, penulis menggunakan waktu t = 1 menit untuk menghitung kecepatan, sehingga setelah 1 menit perahu dapat melaju dengan kecepatan : Kecepatan (v) = a x t 2
= 0,053m/s x 60 s = 3,18m/s Apabila diubah ke dalam satuan km/jam maka didapat : = (3,18 m/s x 3600 s)/1000 = 11,448 km/jam 3.2. Analisa Teknis Untuk sementara gaya dorong (trust ) belum diketahui secara pasti namun hasil jadi pengujian awal, hovercraft bisa melaju dengan kecepatan 10 km/jam .
33
Gambar 3.3 Hasil perakitan hovercraft.
Gambar 3.4 Mesin penggerak propeller
34
Gambar 3.5 propeller dorong (1)
Gambar 3.6 propeller dorong (2)
35
Gambar 3.7 Sistem propeller dorong. (1)
Gambar.3.8 Sistem propeller dorong (2)
36
