PERANCANGAN AWAL PAPAN LUNCUR LAYANG (Preliminary Design of the Hoverboard)
TUGAS SARJANA Karya ilmiah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
Adrie Setyardi 13103091
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK MESIN dan DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Lembaran Pengesahan
Tugas Sarjana
Perancangan Awal Papan Luncur Layang
(Preliminary Design of the Hoverboard) oleh
Adrie Setyardi 13103091
Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung
Disetujui pada tanggal: 18 Februari 2008
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Dr. Ir. Abdurrachim Halim NIP. 130675508
Dr. Ir. Leonardo Gunawan NIP 131869714
ii
Final Project Title
Preliminary Design of the Hoverboard
Adrie Setyardi
Major
Mechanical Engineering
13103091
Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics Institute of Technology Bandung
ABSTRACT
The background of this Final Project is to look for any solution on problem caused by fossil fuel, that is the dependency on the fossil fuel itself, air polution, and traffic jam which only make the polution getting worse. These problems is the serious problems becuase it threaten the human existence on the earth. So, it should be some effort to overcome it, by designing the new mean of transportation. Then it is suggested the new individual transportation mean, which is a hovering skateboard named the Hoverboard, as a solution. The design based on air cushion technology like hovercraft does. From this final project, there are 2 hoverboard models made and tested. The first model has 500 x 1000 mm dimension and the second is 300 x 800 mm. Both use a 1500 W vacuum cleaner fan. The main problem rising is the stability. Instability then can be reduced by applying the separated plenum chamber. The observation results on testing then being converted on the preliminary design of the Hoverboard. When the more suitable material and better work applied on this design, the model resulted will be more stable than the previous two models.
iii
Tugas Akhir Judul
Perancangan Awal
Adrie Setyardi
Papan Luncur Layang Program Studi
Teknik Mesin
13103091
Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung
ABSTRAK Latar belakang dari Tugas Akhir ini adalah pencarian solusi dari masalah yang sudah ditimbulkan oleh bahan bakar fosil, yaitu ketergantungan pada bahan bakar fosil itu sendiri, polusi udara, dan kemacetan yang ikut memperparah kondisi tersebut. Masalah ini merupakan masalah yang serius karena sudah mengancam eksistensi kehidupan manusia di bumi. Sehingga harus dilakukan suatu usaha untuk mengatasinya, melalui perancangan alat transportasi baru. Untuk memberikan solusi pada masalah-masalah tersebut, diusulkan alat transportasi individual yang berbentuk papan luncur layang yang dinamakan the Hoverboard. Perancangan ini didasarkan pada teknologi bantalan udara seperti halnya pada hovercraft. Dari Tugas Akhir ini, dihasilkan 2 buah model Hoverboard yang dibuat dan diuji coba. Model pertama berdimensi 500 x 1000 mm dan model kedua berdimensi 300 x 800 mm. Kedua model menggunakan fan dari vacuum cleaner berdaya 1500 W. Masalah yang paling utama adalah masalah kestabilan. Gejala ketidakstabilan ini kemudian dapat dikurangi dengan mengaplikasikan plenum chamber yang terpisah. Kemudian hasil pengamatan yang dilakukan saat pengujian akan dituangkan dalam bentuk rancangan awal the Hoverboard. Apabila digunakan material dan cara pembuatan yang lebih baik, maka model yang dihasilkan dari rancangan ini akan lebih stabil dibanding kedua model sebelumnya.
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT. Dengan segala petunjuk, bimbingan dan kemudahan yang diberikan, penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana yang berjudul “Perancangan Awal Papan Luncur Layang (Preliminary Design of the Hoverboard)”
Tugas sarjana ini disusun untuk memenuhi syarat untuk memperoleh gelar sarjana bidang Teknik Mesin dari Institut Teknologi Bandung. Setelah memenuhi syarat tersebut, diharapkan akan ada penerus tugas sarjana ini, sehingga rancangan awal Hoverboard yang akan dijelaskan dalam buku ini dapat terealisasi hingga menjadi produk yang siap jual.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu proses penyusunan tugas sarjana ini. Ucapan terima kasih diberikan kepada: o Bapak Halim dan Bapak Leo atas segala bimbingan, bantuan, dorongan dan petunjuk yang diberikan selama pengerjaan tugas sarjana ini. o Orangtua
dan
teman-teman
saya
yang
selalu
mendoakan
dan
mengharapkan yang terbaik dari tugas sarjana ini.
Dengan tetap menyadari bahwa tugas sarjana ini belumlah sempurna, maka saran dan kritik yang membangun akan di terima dengan senang hati.
Bandung, 10 Februari 2008
Penulis
v
DAFTAR ISI
Lembar Pengeseahan
ii
Abstrak
iii
Abstract
iv
Kata Pengantar
v
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Tujuan ........................................................................................................... 3 1.3 Identfikasi Masalah ....................................................................................... 4 1.4 Batasan Masalah ........................................................................................... 4 1.5 Metodologi Penyelesaian Persoalan.............................................................. 4 1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................... 6
BAB II KAJIAN LITERATUR 2.1 Hukum Newton ............................................................................................. 8 2.2 Mekanika Material ..................................................................................... 10 2.2.1 Deformasi............................................................................................. 10 2.2.2 Prinsip Kekakuan ................................................................................. 11 2.3 Mekanika Fluida ......................................................................................... 12 2.3.1 Prinsip Bernoulli .................................................................................. 12 2.3.2 Prinsip Bantalan Udara ........................................................................ 18 2.3.3 Fan ....................................................................................................... 19 2.4 Hovercraft ................................................................................................... 23 2.5 Produk Komersial ....................................................................................... 26 2.6 Percobaan Serupa ........................................................................................ 27 2.6.1 Ultra-Simple Hovercraft ...................................................................... 27 2.6.2 Hovercraft dengan Menggunakan Vacuum Cleaner 1,5 HP................ 28
vi
BAB III ANALISA TEORETIK 3.1 Desain Konseptual ...................................................................................... 29 3.1 Perhitungan Tekanan yang Dibutuhkan untuk Beban yang Diterima......... 31 3.3 Perhitungan Laju Aliran yang Dibutuhkan untuk Gap yang Diinginkan ... 34 3.4 Penentuan Dimensi Board........................................................................... 35 3.5 Kriteria Kestabilan ...................................................................................... 36 3.5.1 Kekakuan Board .................................................................................. 36 3.5.2 Pusat Massa dan Pusat Tekanan........................................................... 38 3.5.3 Plenum chamber Terpisah.................................................................... 39
BAB IV PERCOBAAN 4.1 Pemilihan Material ...................................................................................... 41 4.2 Proses Produksi ........................................................................................... 43 4.3 Hasil Uji Coba............................................................................................. 48 4.4 Percobaan Plenum chamber Terpisah......................................................... 49
BAB V DESAIN 5.2 Skirt dan Pengaplikasian Plenum chamber Terpisah .................................. 54 5.3 Fan dan Dudukannya .................................................................................. 57 5.4 Sumber Daya............................................................................................... 59 5.5 Kontrol ........................................................................................................ 60 SPECIFICATION ................................................................................................. 60
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan ................................................................................................. 61 6.2 Saran untuk Pengembangan Selanjutnya .................................................... 62
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 63 LAMPIRAN
vii
DAFTAR GAMBAR BAB I Gambar 1.1. Flowchart
5
BAB II Gambar 2.1. Defleksi Sederhana
10
Gambar 2.2. Pembebanan dengan 2 tumpuan
11
Gambar 2.3. Defleksi akibat pembebanan dengan 2 tumpuan
11
Gambar 2.4. Perangkat Bernoulli
13
Gambar 2.5. Bantalan Udara
18
Gambar 2.6. Standar AMCA
20
Gambar 2.7. Contoh Fan Curve
22
Gambar 2.8. Hovercraft
23
Gambar 2.9. Tekanan yang Dibutuhkan Hovercraft
25
Gambar 2.10. Airboard
26
Gambar 2.11. Ultra-Simple Hovercraft
27
Gambar 2.12. Home-made Hovercraft
28
BAB III Gambar 3.1. Pandangan Isometri
32
Gambar 3.2. Skirt
33
Gambar 3.3. Fan Sentrifugal 1 SWSI
34
Gambar 3.4. Fan Curve Ideal
35
Gambar 3.5. Penampang yang Ditembus Aliran
37
Gambar 3.6. Diagram Benda Bebas Board
39
Gambar 3.7. Defleksi
39
Gambar 3.8. Stabil dan Tidak Stabil
40
Gambar 3.9. Penggabungan 2 Modul
41
viii
BAB IV Gambar 4.1. Skirt
43
Gambar 4.2. Fan dan Dudukannya
44
Gambar 4.3. Produksi Board
44
Gambar 4.4. Fan dan Baut
45
Gambar 4.5. Benang Plastik/Senar
46
Gambar 4.6.a. Hasil Akhir
46
Gambar 4.6.b. Model berdimensi 300 x 800 mm
47
Gambar 4.6.c. Model berdimensi 500 x 1000 mm
47
Gambar 4.7. Plenum Chamber Terpisah
48
Gambar 4.8.a. Penyekatan 4 kompartemen
49
Gambar 4.8.b. Pengujian pembebanan
49
BAB V Gambar 5.1. Desain Awal the Hoverboard
52
Gambar 5.2. Board dan Fan
53
Gambar 5.3. Skirt
54
Gambar 5.4.a. Kompartemen Tambahan
55
Gambar 5.4.b. Tampak Bawah
56
Gambar 5.4.c. Aliran Udara dari Fan
56
Gambar 5.5. Fan
57
Gambar 5.6.a. Outlet Fan
58
Gambar 5.6.b. Pandangan Isometrik Wireframe (kiri)
59
Gambar 5.6.c. Aliran Udara yang Melalui Fan (kanan)
59
Gambar 5.7. Ruangan untuk Aki dan Inverter
59
ix
