LAPORAN TUGAS AKHIR
MOCHAMAD RUSLI AL MATURIDI 2107100167
DESAIN DAN ANALISA STATIK SISTEM PENGGERAK ITS AUV-01 (AUTONOMUS UNDERWATER VEHICLE)
LATAR BELAKANG
Indonesia mempunyai kekayaan bawah laut yang sangat besar.
Indonesia memiliki potensi gempa yang tinggi.
Ribuan spesies hayati laut masih menjadi misteri kekayaan laut Indonesia.
Butuh TEKNOLOGI MODERN Salah satunya ITS AUV-01
Butuh sistem penggerak yang mampu memberikan daya dorong yang sesuai dengan kebutuhan kapal selam Didesain sistem penggerak dengan dua propeller sebagai pengganti sistem balance
BATASAN MASALAH
•
• • •
• • •
Propeller yang dianalisis adalah propeller screw dengan spesifikasi: diameter 100 mm. Jumlah daun (blade) 4 Ae/A0= 0,85 Propeller simetris pada bidang OXY dan OXZ. Analisis numerik menggunakan model 3D (tiga dimensi). Propeller dianalisis sebagai benda diam pada saat simulasi aliran. Struktur desain dianalisis secara statik (static structural analysis). Karena propeller dianalisis dalam keadaan diam maka pengaruh temperatur diabaikan. Asumsi dinamik kecepatan laut sebesar 2 m/s (≈ 4 knot)
Rumusan Masalah 1.Bagaimana mengetahui efisiensi propeller menggunakan metode Wageningen B-series dengan bantuan diagram KT-KQ-J? 2. Bagaimana menganalisis desain profil aliran dari propeller baik satu propeller maupun dua propeller yang disusun secara seri dalam satu poros menggunakaan metode pendekatan numerik ? 3. Bagaimana menganalisis kekuatan material propeller menggunakan pendekatan numerik dengan pembebanan berupa pressure?
Rasio Pitch Diameter
Putaran Propeller
Dasar Pemilihan Propeller
Luasan Daun Propeller
Diameter Propeller Jumlah Daun Propeller
Prosedur Penelitian
Keunggulan dan Kelemahan
Kesimpulan Perbandingan struktur statis sistem penggerak AUV Perbandingan profil aliran desain sistem penggerak AUV
Analisis Struktur Statis
Simulasi Aliran
Studi Literatur
Model Sistem Penggerak yang disimulasikan di FLUENT Poros propeller Sisi depan propeller
Sisi belakang propeller
Boss propeller
Blade
Propeller pertama
Propeller Kedua
Model Untuk ANSYS Static Structural
LOGO
SIMULASI
ANSYS FLUENT 12.0
ANSYS STRUKTUR ANALYSIS
ANSYS FLUENT (Satu propeller) Velocity Magnitude
Velocity Magnitude
Nilai (m/s)
Maximal
3,114614
Minimal
-0,7068041
Average
1,381225
ANSYS FLUENT (Satu propeller)
ANSYS FLUENT (Satu propeller)
ANSYS FLUENT (Satu propeller) Static Pressure
Static Pressure
Nilai (Pa)
Maximal
6.058,698
Minimal
-5.433,0342
Average
438,7586
ANSYS FLUENT (Satu propeller)
ANSYS FLUENT (Dua propeller) Velocity Magnitude
Velocity Magnitude
Propeler Pertama
Propeler Kedua
Maximal
3,026132
2,967513
Minimal
-0,80122
-0,25357
Average
1,586048
1,5598
ANSYS FLUENT (Dua propeller)
ANSYS FLUENT (dua propeller)
ANSYS FLUENT (Dua propeller) Static Pressure
Propeler pertama
Propeler Kedua
Maximal
6.783,458
4.553,51
Minimal
-8457,77
-6215,4
Average
2.088,589
480,8642
Static Pressure (Pa)
ANSYS FLUENT (Dua propeller)
Tabel Perbedaan No
1
2
3
Parameter
Satu Propeler
Dua Propeler Pertama Kedua
Velocity magnitude maksimal (m/s)
3,114614
3,026132
2,967513
Velocity magnitude minimal (m/s)
-0,87838
-0,80122
-0,25357
Average velocity magnitude (m/s)
1,381225
1,586048
1,5598
Tekanan Statik Maksimal (Pa)
6.058,698
6.783,458
4.553,517
Tekanan Statik Minimal (Pa)
-4803,39
-8457,77
-6215,4
Average Static Pressure (Pa)
438,7586
2.088,589
480,8642
4
5
6
Simulasi ANSYS Struktural Analysis
Total Deformation Stress Equivalent (Von-Mises) Analisis
Sistem Penggerak Satu Propeller
Pressure
Nilai (Pa)
Pressure
Nilai (Pa)
Pressure 1
205307,1
Pressure 6
204404,1
Pressure 2
203724,1
Pressure 7
203929,6
Pressure 3
204296,3
Pressure 8
196941,9
Pressure 4
204404,1
Pressure 9
200003,7
Pressure 5
203261,7
Pressure 10
199972,1
Total Deformation
Tegangan Equivalent
Sistem Penggerak Dua Propeller Propeller Pertama Pressure
Nilai (Pa)
Pressure
Nilai (Pa)
Pressure 1
204189,3
Pressure 6
201645,9
Pressure 2
204541,1
Pressure 7
201392,8
Pressure 3
205664,9
Pressure 8
196462,2
Pressure 4
205664,9
Pressure 9
198487
Pressure 5
205144,8
Pressure 10
200038,4
Propeller Pertama
Pressure
Nilai (Pa)
Pressure
Nilai (Pa)
Pressure 1
204189,3
Pressure 6
201645,9
Pressure 2
204541,1
Pressure 7
201392,8
Pressure 3
205664,9
Pressure 8
196462,2
Pressure 4
205664,9
Pressure 9
198487
Pressure 5
205144,8
Pressure 10
200038,4
Total Deformation
Tegangan Equivalent
Propeller Kedua
Pressure
Nilai (Pa)
Pressure
Nilai (Pa)
Pressure 1
202533,7
Pressure 6
199576,6
Pressure 2
200693,4
Pressure 7
200195,9
Pressure 3
200256,2
Pressure 8
199268,8
Pressure 4
202905,5
Pressure 9
198001,5
Pressure 5
200832,7
Pressure 10
198845
Total Deformation
Tegangan Equivalent
Tabel Perbedaan Struktur Statik Satu propeller dan Dua Propeller Satu Propeler
Parameter
Dua Propeler
Pertama
Kedua
Deformasi (mm) Maksimal Minimal
0,013546 0
0,013608 0
0,012929 0
Tegangan (MPa) Maksimal Minimal
7,1834 4,9423e-06
7,2336 0,4977e-06
7,1967 0,45e-06
Tabel Perbedaan Struktur Statik dan Profil Aliran Satu propeller dan Dua Propeller No
Profil Aliran
Parameter
Satu Propeler
Dua Propeler Pertama Kedua
1
Velocity magnitude maksimal (m/s)
3,114614
3,026132
2,967513
2
Velocity magnitude minimal (m/s)
-0,87838
-0,80122
-0,25357
3
Average velocity magnitude (m/s)
1,381225
1,586048
1,5598
4
Tekanan Statik Maksimal (Pa) Tekanan Statik Minimal (Pa) Average Static Pressure (Pa) Deformasi (mm) Maksimal Minimal
6.058,698
6.783,458
4.553,517
-4803,39
-8457,77
-6215,4
438,7586
2.088,589
480,8642
5 6 7
Struktur Statik 8
Tegangan (MPa) Maksimal Minimal
0,013546 0
0,01360 0
0,01292 0
7,1834 4,942e06
7,2336 0,497e06
7,1967 0,45e06
KESIMPULAN Dari tugas akhir tentang desain dan analisis sistem penggerak ITS AUV-01 (Autonomus Underwater Vehicle) didapatkan kesimpulan sebagai berikut: Efisiensi propeller yang digunakan adalah 40% • Dari determinasi aliran didapatkan karakteristik aliran untuk satu propeller adalah average velocity magnitude 1,381225 m/s, Velocity magnitude maksimal 3,114614 m/s, Average Static Pressure 438,7586 Pa. Sedangkan untuk dua propeller didapatkan Average velocity magnitude 1,227347 m/s, Average Static Pressure 476,9785 Pa. • Dari analisa struktur statik dengan pendekatan numerik didapatkan struktur statik untuk satu propeller; Deformasi maksimal 0,013546 mm, Tegangan maksimal 7,1834 MPa. Sedangkan untuk dua propeller didapatkan; Deformasi maksimal 0,013608 mm terletak pada propeler pertama. Tegangan maksimal 7,2336 Mpa terletak pada propeler pertama. • Dari keseluruhan data yang didapatkan tidak terdapat perbedaan struktur statik yang terlalu signifikan karena deformasi dan tegangan lebih dipengaruhi oleh tekanan absolut yang mana tekanan absolut satu propeler dan dua propeler adalah sama besar. • Sistem penggerak satu propeler mempunyai average velocity yang lebih besar dari dua propeller sedangkan average pressure satu propeller lebih rendah dari dua propeller. hal ini dikarenakan pada dua propeler fluida menabrak dua benda solid yakni propeler pertama dan kedua.
Daftar Pustaka 1. Nurul, Muhammad. 2010. Sistem Navigasi pada Wahana Bawah Air Tanpa Awak. PENS ITS. 2. Anonim. 2007. http://www.indonesianship.com/Index.php. [23 Oktober 2011]. 3. Julianto, Eko. 2009. Pemakaian Baling-Baling Bebas Putar (Free Rotating Propeller) pada Kapal. UNDIP 4. Arief, I.S., Koenhardono, E.S., Ismail, S.H. 2000. Perancangan Program Pemilihan Propeller Jenis Wageningen B. FTK-ITS 5. Anonim. 2011. http://www.maritimeworld.web.id/2011/05/hambatan-dan-propulsikapal.html. [12 Oktober 2011]. 6. Indralaksana, M.G. 2011. Desain Dan Analisa Numerik Power Management System pada AUV (Autonomus Underwater Vehicle) dengan Metode PID. ITS. 7. Harvald, Sv. Aa. 1992. Resistance and propulsion of ships. Krieger PublicationLewis. 8. Edward V. 1988. Principles of Naval Architecture Volume II: Resistance, Propulsion and Vibration. English: Society of Naval Architects & Marine Engineers.
Mohon Kritik Dan Saran
LOGO
