LAPORAN AKHIR INSENTIF PENINGKATAN KEMAMPUAN PENELITI DAN PEREKAYASA

KODE JUDUL: SIDa.F.1. 139

LAPORAN AKHIR

INSENTIF PENINGKATAN KEMAMPUAN PENELITI DAN PEREKAYASA

“Rancang Bangun Sistem Redaman Akustik Dan Getaran Struktur Plat Dek Untuk Kenyamanan Penumpang Kapal”

KEMENTERIAN/LEMBAGA: BADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI

Peneliti/Perekayasa: 1. Dr. Ir. Wibowo Harso Nugroho MSc 2. Ir. Suwahyu, MSc 3. Endah Suwarni, ST 4. Hardi Zen, ST 5. Tatok Purwanto, ST

INSENTIF PENINGKATAN KEMAMPUAN PENELITI DAN PEREKAYASA KEMENTERIAN RISET DAN TEKNOLOGI 2012

LAPORAN AKHIR LEMBAR PENGESAHAN Judul Penelitian :

Rancang Bangun Sistem Redaman Akustik Dan Getaran Struktur Plat Dek Untuk Kenyamanan Penumpang Kapal

Bidang Prioritas Iptek : Teknologi dan ManajemenTransportasi Lokasi Penelitian : UPT Balai Pengkajian dan Penelitian Hidrodinamika - BPPT, Jl.Hidrodinamika BPPT, Komplek ITS Sukolilo, Surabaya. Keterangan Lembaga Pelaksana/Pengelola Penelitian A. Lembaga Pelaksana Penelitian Nama Peneliti / Perekayasa Utama Nama Lembaga/Institusi Unit Organisasi Alamat Telepon/Faksimile/e-mail B. Lembaga Konsorsium Nama Pimpinan Lembaga/Mitra Industri Nama Lembaga / Mitra Industri Unit Organisasi Alamat Telepon/Faksimile/e-mail

Dr. Ir. Wibowo H. N, MSc UPT- BPPH BPPT Jl. Hidrodinamika BPPT, Komplek ITS, Sukolilo, Surabaya 60112 031-5947849, 5948066, [email protected] [email protected] Tonny Handoyo Istanto / Business Unit Industry Manager PT. Sika Indonesia Business Unit Industry Jl. Raya Cibinong-Bekasi Km.20. Limusnunggal, Bogor (021)-8230025 EXT 213/ 021-8230422/0218230026 email : [email protected]

Rekapitulasi Biaya No. 1. 2. 3. 4.

Uraian Gaji dan Upah Bahan Habis Pakai Perjalanan Lain-Lain

Jumlah biaya

=

Jumlah (Rp.) 79.000.000,48.000.000,93.425.000,29.575.000,250.000.000,-

Surabaya, 24 September 2012 Perekayasa Utama

Dr. Ir. Wibowo H. N, MSc NIP. 196701161991021002

,Ka. UPT BPPH - BPPT

Dr. Ir. Erwandi, M. Eng NIP. 19660416 199103 1 001

i

Abstrak Getaran dan suara yang berlebih melampaui standard yang diijinkan

pada

struktur badan kapal merupakan suatu permasalahan yang sering ditemui oleh para operator kapal dimana hal ini sangat mempengaruhi kehandalan konstruksi dan kenyamanan awak serta penumpang kapal. Secara umum getaran dapat mempercepat kelelahan struktur kapal, getaran dan suara

kapal dapat juga

menyebabkan berkurangnya kenyamanan penumpang dan awak kapal selain itu dapat menyebabkan kerusakan atau tak berfungsi dengan baik peralatan mekanik dan listrik yang terdapat di atas kapal. Pada penelitian ini akan dilakukan upaya pengurangan respon getaran dan suara tersebut dengan melakukan perencanaan aplikasi redaman (damper) pada plat dek kapal. Hasil dari penelitian ini berupa prototype peredam getaran yang diaplikasikan pada dek kapal dengan lapisan – lapisan bahan tertentu yang lebih murah dan terdapat di dalam negeri sehingga dapat mengurangi atau bahkan secara ideal menghilangkan getaran dan suara pada struktur dek kapal penumpang serta ketergantungan dari bahan impor. Secara garis besar apabila sistem redaman ini menunjukkan hasil yang baik maka keluhan akan getaran dan suara pada struktur dek kapal pada daerah bangunan atas kapal dan atau ruang mesin serta pondasi dapat diatasi tanpa harus merubah atau menambah desain struktur kapal yang mungkin dapat mengurangi volume muat kapal. Riset ini direncanakan berupa pola kemitraan antara UPT – BPPH, BPPT dan PT. Sika Indonesia. Dimana peran BPPT merupakan lembaga penelitian/pengkajian yang didukung oleh PT. Sika sebagai penghasil lapisan redaman getaran & suara tersebut. Oleh PT. Sika Indonesia nantinya akan diaplikasikan pada kapal – kapal penumpang yang dibangun di Galangan Kapal di Indonesia. Diharapkan dengan pola ini hasil riset akan langsung terpakai di dunia industri maritim khususnya perkapalan di Indonesia dan hal ini akan memenuhi kebutuhan komponen kapal substitusi import khususnya untuk kapal penumpang .

Kata kunci : Suara & Getaran plat dek kapal, redaman suara dan getaran,

ii

Kata Pengantar

Laporan ini adalah laporan akhir penelitian yang digunakan sebagai pertanggung jawaban dalam kegiatan pelaksanaan program Insentif PKPP Kementerian Negara Riset dan Teknologi dengan judul “ Rancang Bangun Sistem Redaman Akustik Dan Getaran Struktur Plat Dek Untuk Kenyamanan Penumpang Kapal” dari bulan Februari hingga bulan September 2012. Hingga saat ini, telah terhitung selama delapan bulan lamanya pelaksanaan program insentif ini terhitung dari bulan Februari hingga bulan September, adapun tahapan kegiatan yang telah dan sedang dilaksanakan meliputi: (i) Koordinasi, diskusi & Administrasi, (ii) Survey & pengumpulan data teknis, (iii) Model matematis sistem redaman Getaran

& Akustik untuk dek kapal

Penumpang. Serta (iv) pengujian getaran dan akustik dari material redaman Koordinasi tersebut meliputi beberapa pihak terkait antara lain Business Unit Manager Industry PT. Sika Indonesia Jakarta, BPPT Enjineering, ITS jurusan Teknik Fisika serta Kementrian Riset dan Teknologi. Saat ini pekerjan telah menyelesaikan semua tahap dari kegiatan penelitian Laporan ini juga dibuat dalam rangka memenuhi syarat administratif proses pencairan dana operasional kegiatan selanjutnya agar dapat terus berlangsung untuk mencapai target yang telah ditentukan. Sampai tersusunnya laporan ini dijumpai beberapa kendala teknis namun dapat diselesaikan dengan baik. Semoga laporan akhir penelitian PKPP (Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa) ini dapat bermanfaat dan dapat digunakan sebaik-baiknya oleh pihak terkait. Jakarta,

September 2012

Perekayasa Utama Kegiatan, Dr. Ir. Wibowo HN. MSc

iii

DAFTAR I Lembar Identitas dan Pengesahan ........................................................ Ringkasan Abstrak………………………………………………………………. Kata Pengantar................................................................................... Daftar Isi................................................................................................ PENDAHULUAN........................................................................ BAB I I.A Latar Belakang …………….…………………………………... I.B Pokok Permasalahan ……………………………………….. I. C. Maksud dan Tujuan Kegiatan .................................……… I. D. Metodologi Pelaksanaan …………………………………… PELAKSANAAN KEGIATAN……………................................ BAB II II.A. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan...........…………………...

i ii iii iv 1 1 1 1 2 3 3

II.B. Pengelolaan Administrasi Manajerial…….........................

3

METODE PENCAPAIAN TARGET KINERJA……...................

7

III. A. Metode Pencapaian Target Kinerja ................................

7

III. B. Potensi Pengembangan Ke Depan .................................

8

SINERGI PELAKSANAAN KEGIATAN ……..…………………

9

IV. A. Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program ......…………

9

IV. B. Kerangka Pemanfaatan Hasil Litbangyasa ……………..

10

PENUTUP

12

V. A. Kesimpulan

12

V. B. Saran

14

BAB III

BAB IV

BAB V

LAMPIRAN L.1. Banner Pameran Ulang Tahun BPPT ke 34 L.2. Presentasi MONEV Akhir L.3. Required Noise and Vibration Limits for PassengerShip GL2003 L.4. Hasil Kegiatan Pemodelan Plat Redaman L.5. Sistem Kendali Aktif untuk Meredam Getaran Struktur

iv

BAB I

PENDAHULUAN

I. A. Latar Belakang Problem getaran dan suara kapal saat ini semakin kompleks dan sering terjadi dimana juga semakin ketatnya persyaratan dari biro klasifikasi kapal untuk tingkat getaran dan suara yang diijinkan agar penumpang dan awak kapal semakin nyaman dan aman. Maka untuk mengatasi problem getaran dan suara ini diperlukan riset yang mendalam berupa terapan dari pengetahuan akan karakteristik dari getaran dan suara tersebut. Getaran dan suara yang berlebih melampaui standard yang diijinkan pada struktur badan kapal merupakan suatu permasalahan yang sering ditemui oleh para operator kapal dimana hal ini sangat mempengaruhi kehandalan konstruksi dan kenyamanan awak serta penumpang kapal. Secara umum getaran dapat mempercepat kelelahan struktur kapal, getaran dan suara kapal dapat juga menyebabkan berkurangnya kenyamanan penumpang dan awak kapal selain itu dapat menyebabkan kerusakan atau tak berfungsi dengan baik peralatan mekanik dan listrik yang terdapat di atas kapal.

I. B. Pokok Permasalahan Pada penelitian ini akan dilakukan upaya pengurangan respon getaran dan suara yang berlebihan melampaui standar yang diijinkan dengan melakukan perencanaan aplikasi redaman (damper) pada plat dek kapal. Hasil dari penelitian ini berupa prototype peredam getaran yang diaplikasikan pada dek kapal dengan lapisan – lapisan bahan tertentu yang lebih murah dan terdapat di dalam negeri sehingga dapat mengurangi atau bahkan secara ideal menghilangkan getaran dan suara pada struktur dek kapal penumpang serta ketergantungan dari bahan impor.

I. C. Maksud dan Tujuan Kegiatan Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan prototype peredam getaran yang diaplikasikan pada dek kapal dengan mengkombinasikan lapisan – lapisan bahan tertentu yang mudah diperoleh di Indonesia sebagai subtitusi impor sehingga dapat mengurangi atau bahkan secara ideal menghilangkan getaran dan suara pada struktur

dek kapal penumpang. Oleh karena itu

riset ini akan difokuskan pada

pembuatan lapisan – lapisan bahan redaman (damping) kemudian dilakukan

1

pengujian nilai redamannya melalui serangkaian eksitasi getaran dan suara pada spesimen plat dek.

I. D. Metodologi Pelaksanaan Metodologi pelaksanaan kegiatan penelitian ini terdiri dari lokus kegiatan yaitu dimana kegiatan riset ini dilaksanakan, kemudian fokus kegiatan yaitu termasuk bidang teknologi apa kegiatan riset ini serta ruang lingkup kegiatan berupa seberapa besar jumlah institusi yang terlibat dalam penelitian dan apa yang sebenarnya diteliti dan yang terakhir adalah informasi bentuk kegiatan riset yang dilaksanakan. I. D.1. Lokus Kegiatan Kegiatan riset yang dilaksanakan di Surabaya (koridor 2 – Jawa) I. D.2. Fokus Kegiatan Fokus kegiatan riset ini pada teknologi perkapalan. I. D.3. Ruang Lingkup Kegiatan dilaksanakan dengan melibatkan lembaga penelitian dalam hal ini UPT – BPPH sebagai koordinator, pemodelan numerik serta pembuatan spesimen, dan perguruan tinggi ITS sebagai pelasana uji fisik dari getaran dan akoustik dari bahan redaman plat sedangkan mitra industri sebagai pemilik material redaman yaitu PT. Sika di Cileungsi Bogor dan pengguna potensial dari redaman ini yaitu PT. Dumas Shipyard Surabaya. I. D.4. Bentuk Kegiatan Bentuk kegiatan penelitian ini berupa; konsultansi berupa diskusi teknis antar peneliti dan mitra karena secara langsung hasil penelitian ini akan bermanfaat bagi operator kapal dan industri maritim pada umumnya.dan pengujian Numerik dan Fisik dimana riset ini difokuskan pada pembuatan lapisan – lapisan bahan redaman (damping) kemudian dilakukan pengujian nilai redamannya serta

suatu rekomendasi teknis

berdasarkan kompilasi hasil pemodelan numerik & eksperiment serta analisa desain sistem redaman getaran dan akustik dan pembuatan laporan teknis dan makalah hasil kegiatan penelitian

2

BAB II

PELAKSANAAN KEGIATAN

Pada bab ini disampaikan beberapa hal terkait pelaksanaan kegiatan riset yang terdiri dari 2 bagian dimana bagian

pertama merupakan tahapan pelaksanaan

kegiatan dan yang kedua adalah pengelolaan administrasi dari kegiatan riset ini.

II.A. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan Untuk tahapan pelaksanaan kegiatan ini terdiri dari perkembangan kegiatan dan kendala serta hambatan pelaksanaan kegiatan riset ini

II. A.1. Perkembangan Kegiatan Secara umum kegiatan penelitian ini telah dilaksanakan sesuai dengan jadwal yang telah direncanakan di awal. Penelitian untuk tahun 2012 bisa dikatakan telah selesai sesuai dengan target kinerja.

II. A.2. Kendala dan Hambatan Pelaksanaan Kegiatan Kendala dan hambatan yang terjadi pada proses kegiatan riset ini berupa pelaksanaan uji fisik atau eksperimen terhadap material redaman getaran, dikarenakan kekurang siapnya pihak penguji pada sumberdaya pelaksana kegiatan. Dimana plaksanaan pengujian ini tidak dilaksanakan di UPT – BPPH, tetapi di mitra peguruan tinggi pada kegiatan penelitian ini. Untuk mengatasi hal ini diperlukan koordinasi pelaksanaan pengujian yang terus menerus selama kegiatan riset ini berlangsung.

II.B. Pengelolaan Administrasi Manajerial Untuk pengelolaan administrasi material ini terbagi atas empat bahagian yaitu (1) perencanaan anggaran , (2) mekanisme pengelolaan anggaran, dan (3) rancangan dan perkembangan pengelolaan aset serta (4) kendala dan hambatan pengelolaan administrasi manajerial. II. B.1 Perencanaan Anggaran Pengelolaan anggaran kegiatan riset dilaksanakan berdasarkan rancangan anggaran biaya (RAB) diperlihatkan pada Tabel 1.

3

TABEL 1. RAB Kegiatan Riset RENCANA ANGGARAN BIAYA 2012 (REVISI_02) : RANCANG BANGUN SISTEM REDAMAN AKUSTIK DAN GETARAN STRUKTUR PLAT DEK UNTUK KENYAMANAN PENUMPANG KAPAL. : UPT- BALAI PENGKAJIAN DAN PENELITIAN HIDRODINAMIKA ( UPT- BPPH ) : TEKNOLOGI INDUSTRI RANCANG BANGUN DAN REKAYASA ( TIRBR )

JUDUL KEGIATAN UNIT KERJA KEDEPUTIAN

PERHITUNGAN BIAYA KEGIATAN / SUB KEGIATAN / JENIS BELANJA / RINCIAN BELANJA / MAK VOLUME (1) I. -

Honor : Perekayasa Utama Perekayasa Anggota Perekayasa Anggota Peneliti Anggota Pembantu Peneliti Pembantu Perekayasa Pembantu Perekayasa

(2)

: : : : : : :

1 2 2 2 1 1 2

org org org org org org org

x x x x x x x

300 150 150 400 390 200 30

jam jam jam jam jam jam jam

III. Perjalanan Dinas : - Surabaya - Jakarta ( Gol.IV ) Transport Uang Harian Hotel

: : : :

3 3 3 3

org org org org

x x x x

3 hari 3 kali 3 hari 3 hari

x PP x x

3 kali

- Surabaya - Jakarta ( Gol.III ) Transport Uang Harian Hotel

: : : :

2 2 2 2

org org org org

x x x x


x PP x x

2 kali

- Surabaya - Bandung ( Gol.IV ) Transport Uang Harian Hotel

: : : :

1 1 1 1

org org org org

x x x x


x PP x x

1 kali

- Surabaya - Batam ( Gol.IV ) Transport Uang Harian Hotel

: : : :

2 2 2 2

org org org org

x x x x


x PP x x

1 kali

- Surabaya - Batam ( Gol.III ) Transport Uang Harian Hotel

: : : :

1 1 1 1

org org org org

x x x x


x PP x x

1 kali

(4) 79,000,000 15,000,000 15,000,000 12,000,000 24,000,000 7,800,000 4,000,000 1,200,000

1 Paket 43,000,000 1 Paket 5,000,000

48,000,000 43,000,000 5,000,000

OJ OJ OJ OJ OJ OJ OJ

93,425,000

IV. Lain-Lain : Dokumentasi, foto copy, pelaporan, pengiriman dokumen, paper, seminar, sewa kendaraan, dll. Jumlah = dua ratus lima puluh juta rupiah

JUMLAH BIAYA

50,000 50,000 40,000 30,000 20,000 20,000 20,000

300 300 300 800 390 200 60

II. Belanja Bahan : - Bahan Spesimen Uji Laboratorium - Alat Tulis Kantor (ATK)

HARGA SATUAN (3)

3 kali 3 kali

2 kali 2 kali

1 kali 1 kali

1 kali 1 kali

1 kali 1 kali

9 OT 27 OH 27 OH

2,100,000 525,000 650,000

18,900,000 14,175,000 17,550,000

4 OT 12 OH 8 OH

1,800,000 515,000 600,000

7,200,000 6,180,000 4,800,000

1 OT 3 OH 2 OH

1,625,000 425,000 830,000

1,625,000 1,275,000 1,660,000

2 OT 8 OH 6 OH

3,560,000 365,000 650,000

7,120,000 2,920,000 3,900,000

1 OT 4 OH 3 OH

3,560,000 355,000 380,000

3,560,000 1,420,000 1,140,000

1 Paket 29,575,000

29,575,000 29,575,000

250,000,000

4

II. B.2. Mekanisme Pengelolaan Anggaran Pengelolaan anggaran dalam pelaksanaan kegiatan riset ini cukup baik, mekanisma pengelolaan dilaksanakan sebagai berikut ; 1. Untuk perjalanan dinas sesuai dengan jadwal keberangkatan dalam rangka koordinasi dengan pihak mitra industri dan pengguna

dilakukan dengan

proses pengajuan uang muka terlebih dahulu. 2. Pengajuan dana untuk bahan pendukung administrasi riset berupa ATK didahulukan. 3. Pencairan honor dan pembelian material uji sehubungan dengan dimulainya pekerjaan uji getaran dan akustik dilakukan bersamaan. 4. Pengelolaan anggaran dapat dimonitor dengan menggunakan Tabel

2.

Penyerapan Anggaran yang ditunjukkan di bawah ini.

Tabel 2. Penyerapan Anggaran Kegiatan Realisasi Penyerapan Dana sampai dengan awal September : No. 1 2 3 4

Uraian (MAK) Gaji dan Upah Bahan Habis Pakai Perjalanan Lain-lain

Jumlah =

Pagu Dana (Rp.)

Bobot (%)

Realisasi (Rp.)

Kemajuan (%)

79,000,000 48,000,000 93,425,000 29,575,000

31.60 19.20 37.37 11.83

56,200,000 48,000,000 57,824,097 23,750,000

22.48 19.20 23.13 9.50

250,000,000

100.00

185,774,097

74.31

Realisasi Penyerapan Dana (Committed) sampai dengan awal Oktober = 22,05 % No. 1 2 3 4

Uraian (MAK) Gaji dan Upah Bahan Habis Pakai Perjalanan Lain-lain

Jumlah =

Pagu Dana (Rp.)

Bobot (%)

Realisasi (Rp.)

Kemajuan (%)

79,000,000 48,000,000 93,425,000 29,575,000

31.60 19.20 37.37 11.83

79,000,000 48,000,000 84,404,097 29,500,000

31.60 19.20 33.76 11.80

250,000,000

100.00

240,904,097

96.36

5

II. B3. Rancangan dan Perkembangan pengelolaan aset Aset yang berharga dalam penelitian ini adalah pengetahuan yang diperoleh untuk mendapatkan redaman getaran dan suara pada dek kapal yang optimal, jadi untuk kedepannya akan dilakukan penelitian menggunakan pemodelan numerik dan fisik terhadap material redaman dari bahan lain yang berpotensi. Jika penelitian dilanjutkan maka jumlah spesimen hasil uji akan semakin bertambah. Sehingga aset terbesar adalah pengetahuan yang diperoleh berupa hasil dari penelitian ini yang dituangkan dalam bentuk laporan teknis dan paper, jadi bersifat tak berwujud,

II. B. Kendala dan hambatan pengelolaan administrasi manajerial Hambatan dan kendala dalam pengelolaan administrasi adalah pencairan atau penggantian dana kegiatan yang kurang cepat walaupun telah dipenuhi syarat – syarat administrasi akan tetapi secara umum tidak ada hambatan/kendala yang berarti karena selalu berkoordinasi secara baik dengan pihak BPPT – Engineering., BPPT.

6

BAB III METODE PENCAPAIAN TARGET KINERJA

Pada bab ini metode pencapaian kerja terdiri dari dua bahagian besar yaitu (A) metode pencapaian target kinerja dan (B) potensi pengembangan ke depan. III. A. Metode Pencapaian Target Kinerja Untuk metode pencapaian target kinerja ini terdiri atas (1) kerangka - rancangan metode penelitian (2)indikator keberhasilan pencapaian (3) perkembangan dan hasil Pelaksanaan Penelitian III. A. 1. Kerangka – Rancangan Metode Penelitian Untuk

mencapai

penyelesaian

target

kegiatan

kinerja dalam

maka

dilakukan

beberapa

dengan

kerangka

kaitannya

tahapan

untuk

Metode-Proses

Pencapaian Target Kinerja berupa : 1. Kunjungan ke mitra industri dalam hal ini PT. Sika Indonesia untuk mendapatkan data dan diskusi teknis 2. Pembuatan gambar desain sistem redaman untuk pengujian redaman dan akustik 3. Pembuatan model numerik dengan metode elemen hingga untuk getaran dek kapal penumpang 4. Pembuatan sistem dan pelaksanaan pengujian getaran dan akustik dari plat dek 5. Diskusi hasil kegiatan dan evaluasi terhadap target yang dicapai oleh KRT, BPPT Engineering dan mitra kegiatan yang terkait. 6. Laporan akhir hasil kegiatan yang telah dilaksanakan dengan mitra kegiatan yang terkait. III. A. 2. Indikator Keberhasilan Pencapaian Keberhasilan pencapaian target kinerja dapat dilihat dari beberapa indikator antara lain : 1. Kegiatan penelitian yang berjalan sesuai dengan perencanaan / jadwal. 2. Pemodelan numerik respon harmonis dengan metoda elemen hingga dari spesimen plat telah selesai dilaksanakan.

7

3. Telah melakukan kunjungan dan diskusi teknis dengan pihak mitra industri PT. Sika Indonesia unit bussiness industry dan akan dilanjutkan dengan pertemuan berikutnya 4. Telah dilakukan pengujian redaman dan akustik dari plat dek di laboratorium T. Fisika 5. Selesai mengerjakan laporan akhir

III. B. Potensi Pengembangan Ke Depan Pada potensi pengembangan ke depan terdiri dari dua bagian yaitu (1) kerangka pengembangan ke depan dan (2) strategi ke depan III. B. 1. Kerangka Pengembangan Ke Depan Kerangka pengembangan kedepan akan berupa; 1. Penerapan sistem redaman akan dicoba pada dinding interior penumpang dan kamar mesin kapal.Yang tentunya berdasarkan hasil dari

pemodelan

numerik yang baru berdasarkan kombinasi atau peletakan struktur pada ruang – ruang tersebut. 2. Melakukan pembuatan bahan redaman bukan dari mitra industri besar (PT. Sika Indonesia) , tetapi memakai bahan bahan umum yang dapat ditemukan (semen atau serabut glass ataupun kelapa, pisang) yang diperoleh dari usaha menengah kecil di sekitar daerah industri kapal.

III.B. 2. Strategi Pengembangan Ke Depan Strategi untuk mengembangkan riset ini kedepan dapat berupa; 1. Pengusulan kembali kegiatan ini dengan fokus penerapan hasil penelitian pada lokasi dinding interior dan kamar mesin kapal, melalui penulisan proposal kegiatan riset melalui skema pendanaan ristek pkpp tahun depan atau yang lainnya. 2. Mempererat kerjasama antar peneliti dengan latar belakang berbeda berupa para peneliti dari BPPT atau lembaga lain yang berkompeten untuk melakukan perencanaan material redaman getaran dan akustik 3. Mencari mitra dari industri kecil yang nantinya dapat diberi pendampingan untuk membuat bahan redaman dan akhirnya dapat men ”supply” kebutuhan sesuai dengan standard industri perkapalan.

8

BAB IV SINERGI PELAKSANAAN KEGIATAN

Untuk paparan sinergi pelaksanaan kegiatan ini terdiri dari dua bagian besar dimana pertama adalah sinergi koordinasi kelembagaan program kemudian kerangka pemanfaatan hasil litbangyasa.

IV.A. Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program Sinergi koordinasi ini terbagi kedalam (1) kerangka sinergi koordinasi (2) indikator keberhasilan sinergi koordinasi dan (3) perkembangan sinergi koordinasi

IV. A. 1. Kerangka Sinergi Koordinasi Kerangka sinergi koordinasi kelembagaan – program dibuat dalam bentuk rancangan koordinasi dg kelembagaan - program terkait dimana koordinasi kelembagaan dan program terkait dilakukan dengan melibatkan KRT sebagai penyandang dana BPPT Engineering sebagai penyalur dana, Para peneliti pada Program ini yang diketuai oleh Peneliti Utama sebagai pelaksana penelitian yang bermitra industri dgn PT. Sika Indonesia melalui unit bussines industri dimana kepala unitnya juga sebagai personil penelitian agar koordinasi dapat lebih efektif.Selain itu agar pengujian di laboratorium memperoleh hasil yang baik maka pihak perguruan tinggi pun dilibatkan. Koordinasi kegiatan dilakukan dengan melalui diskusi hal - hal admnistratif dengan BPPT Engineering sedangkan hal teknis dilakukan langsung ke pihak mitra industri dan perguruan tinggi. Untuk kemajuan dari pekerjaan penelitian ini dapat dilakukan monitoring dan evaluasi oleh KRT atau pihak BPPT Engineering.

IV. A. 2. Indikator Keberhasilan Sinergi Koordinasi Indikator Keberhasilan Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program dapat diperlihatkan dengan beberapa kemajuan dari kegiatan ini yaitu; 1. Berjalannya koordinasi administrasi dan keuangan antara BPPT Enjiniring dan Pihak perekayasa/peneliti di kegiatan ini. 2. Berjalannya fungsi koordinasi dan diskusi teknis antar peneliti dan mitra industri terkait. 3. Pemenuhan keperluan akan mengisi foto – foto kegiatan serta file pada website ristek sebagai bentuk koordinasi antara perekayasa dan KRT sebagai penyandang dana

9

IV. A. 3. Perkembangan Sinergi Koordinasi Untuk saat ini perkembangan pelaksanaan koordinasi dengan kelembagaan dan program terkait telah mencapai : 1. Koordinasi administratif dan keuangan yang baik

untuk pelaksanaan

kegiatan dengan BPPT Enjiniring 2. Tindak lanjut kegiatan dilakukan penelitian oleh peneliti utama dan timnya dengan komunikasi telepon atau surat -menyurat serta melakukan kunjungan ke lokasi. 3.

Koordinasi dan diskusi teknis dengan mitra Industri yaitu PT. Sika Indonesia

dimana telah membahas desain sistem redaman yang ada saat ini dan rencana penerapan sistem redaman pada kapal penumpang baru yang dibangun di PT. Dumas shipyard Surabaya atau dengan pihak galangan kapal lainnya 4. Telah dilakukan diskusi dengan perguruan tinggi terkait yaitu ITS dalam kaitannya dengan pelaksanaan uji getaran dan akustik di laboratorium Teknik Fisika ITS. IV. B. Kerangka Pemanfaatan Hasil Litbangyasa Kegiatan riset ini mempunyai kerangka pemanfaatan hasil Litbangyasa yang mempunyai rancangan yang menghasilkan prototype peralatan yang dapat mendukung industri hilir, yaitu saat proses akhir pembangunan kapal. Dan tentunya mendukung perkembangan ilmu dan metode khususnya di bidang peredaman getaran dan akustik pada dek kapal.

IV.B.1. Kerangka dan Strategi Pemanfaatan Untuk menerapkan hasil penelitian ini telah disiapkan rancangan strategi pemanfaatan hasil Litbangyasa sebagai berikut: 1. Sistem redaman ini menggunakan bahan dalam negeri produksi PT Sika Indonesia dan merupakan pengganti atas sistem redaman getaran saat ini yang masih bergantung pada material impor dan dapat diaplikasikan ke dunia industri perkapalan agar kenyamanan penumpang tetap terjaga saat operasional.

10

2. Walaupun menggunakan material dalam negeri sistem redaman ini mempunyai massa jenis yang rendah Sehingga selain nyaman keamananpun dapat diperoleh karena titik berat kapal tetap pada kondisi desain 3. Setelah desain final sistem redaman ini selesai secara numerik selanjutnya akan dilakukan pembuatan prototype spesimen dengan variasi ketebalan lapisan material redaman dan dilakukan uji coba di UPT BPPH dan Laboratorium T. Fisika ITS bersama mitra industri pengguna (PT. Dumas Shipyard Surabaya). 4. Dengan diaplikasikannya sistem redaman

ini tentunya akan menunjang

keberlangsungan industri komponen perkapalan dalam negeri yang mandiri IV. B. 2. Indikator Keberhasilan Pemanfaatan Untuk saat ini indikator keberhasilan pemanfaatan hasil Litbangyasa masih diperlihatkan dengan diskusi teknis yang aktif antara perekayasa dengan pihak industri terkait, dimana pihak industri terkait telah memberikan masukan terkait dengan hasil – hasil pemodelan numerik dan akan dilakukan pemodelan ulang numerik berdasarkan masukan tersebut. Hasil akhir ini kemudian diperkuat dengan pengujian di Laboratorium terkait dengan kemampuan peredaman akustik dan getaran material yang diaplikasikan ke plat dek kapal.

IV. B. 3. Perkembangan Pemanfaatan Perkembangan pemanfaatan hasil Litbangyasa saat ini sangat baik dimana pemodelan numerik hasil masukan dari mitra terkait yaitu PT. Sika Indonesia telah selesai , sehingga kegiatan penelitian dapat dilanjutkan ke pengujian bahan redaman getaran dan akustik. Dimana pada akhir kegiatan penggunaan material redaman ini dapat diaplikasikan ke pembangunan kapal baru.

11

BAB V PENUTUP

Dalam bab penutup ini terdiri dari kesimpulan dan saran.

V. A. Kesimpulan Dalam kesimpulan ini terdiri dari beberapa bagian paparan yaitu; (1). Tahapan Pelaksanaan Kegiatan dan Anggaran (2) metode pencapaian target kInerja (3) potensi pengembangan ke depan

dan

(4 )

sinergi koordinasi kelembagaan-

program serta (5) kerangka pemanfaatan hasil litbangyasa

V. A. 1. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan dan Anggaran Secara umum kegiatan penelitian ini telah dilaksanakan sesuai dengan jadwal yang telah direncanakan di awal. Penelitian untuk tahun 2012 bisa dikatakan telah selesai sesuai dengan target kinerja. Pengelolaan anggaran dalam pelaksanaan kegiatan riset ini berdasarkan rancangan anggaran biaya (RAB), mekanisma pengelolaan anggaran dilaksanakan dan

dimonitor dengan menggunakan tabel serapan

anggaran .

V. A. 2. Metode Pencapaian Target KInerja Keberhasilan pencapaian target kinerja dapat dilihat dari beberapa indikator antara lain

(1) telah dilaksanakan kegiatan penelitian yang berjalan sesuai dengan

perencanaan / jadwal (2) pemodelan numerik respon harmonis dengan metoda elemen hingga dari spesimen plat telah selesai dilaksanakan.(3) telah melakukan kunjungan dan diskusi teknis dengan pihak mitra industri PT. Sika Indonesia unit bussiness industry serta telah dilakukan pengujian redaman dan akustik dari plat dek di laboratorium T. Fisika ITS dan telah selesai mengerjakan laporan akhir

V. A. 3. Potensi Pengembangan Ke Depan Pengusulan kembali kegiatan ini dengan fokus penerapan hasil penelitian pada lokasi dinding interior dan kamar mesin kapal, melalui penulisan proposal kegiatan riset melalui skema pendanaan ristek pkpp tahun depan atau yang lainnya.

12

Mempererat kerjasama antar peneliti dengan latar belakang berbeda berupa para peneliti dari BPPT atau lembaga lain yang berkompeten untuk melakukan perencanaan material redaman getaran dan akustik Mencari mitra dari industri kecil yang nantinya dapat diberi pendampingan untuk membuat bahan redaman dan akhirnya dapat men ”supply” kebutuhan sesuai dengan standard industri perkapalan.

V. A. 4. Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program Indikator Keberhasilan Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program dapat diperlihatkan dengan beberapa kemajuan dari kegiatan ini yaitu; Berjalannya koordinasi administrasi dan keuangan antara BPPT Enjiniring dan Pihak perekayasa/peneliti di kegiatan ini. Berjalannya fungsi koordinasi dan diskusi teknis antar peneliti dan mitra industri terkait. Pemenuhan keperluan akan mengisi foto – foto kegiatan serta file pada website ristek sebagai bentuk koordinasi antara perekayasa dan KRT sebagai penyandang dana

V. A. 5. Kerangka Pemanfaatan Hasil Litbangyasa Sistem redaman ini menggunakan bahan dalam negeri produksi PT Sika Indonesia dan merupakan pengganti atas sistem redaman getaran saat ini yang masih bergantung pada material impor dan dapat diaplikasikan ke dunia industri perkapalan agar

kenyamanan

penumpang

tetap

terjaga

saat

operasional.

Walaupun

menggunakan material dalam negeri sistem redaman ini mempunyai massa jenis yang rendah Sehingga selain nyaman keamananpun dapat diperoleh karena titik berat kapal tetap pada kondisi desain. Setelah desain final sistem redaman ini selesai secara numerik selanjutnya akan dilakukan pembuatan prototype spesimen dengan variasi ketebalan lapisan material redaman dan dilakukan uji coba di UPT BPPH dan Laboratorium T. Fisika ITS bersama mitra industri pengguna.Dengan diaplikasikannya sistem redaman ini tentunya akan menunjang keberlangsungan industri komponen perkapalan dalam negeri yang mandiri

13

V. B. Saran Untuk saran ini dibagi dalam (1) keberlanjutan pemanfaatan hasil kegiatan dan (2) keberlanjutan dukungan program riset dan teknologi

V.B.1. Keberlanjutan Pemanfaatan Hasil Kegiatan Sosialisasi hasil penelitian kepada pengguna potensial. Perluasan spektrum pengguna hasil penelitian tidak hanya di bidang perkapalan tetapi juga ke industri lainnya. Pemanfaatan material dalam negeri yang mudah didapat dan murah sebagai bahan redaman melalui rangkaian pemngujian numerik dan fisik.

V.B. 2. Keberlanjutan Dukungan Program Ristek Bantuan dana riset insentif awal untuk koordinasi dengan mitra dan biaya pengujian dan pembelian bahan.Surat dukungan penuh RISTEK untuk keperluan koordinasi dengan pihak mitra

14

LAMPIRAN

L1- 1

L1- 1

L.2-

1

L.2-

2

L.2-

3

L.2-

4

L.2-

5

L.2-

6

L.2-

7

L.2-

8

L.2-

9

L.2- 10

L.2- 11

L.2- 12

L.2- 13

L.2- 14

L.2- 15

L.2- 16

L.2- 17

L.2- 18

L.2- 19

L.2- 20

L.2- 21

L.2- 22

L.3. Required Noise and Vibration Limits for PassengerShip GL2003

L3 - 1

L3 - 2

L3 - 3

L3 - 4

L3 - 5

L3 - 6

L3 - 7

L3 - 8

L.4. Hasil Kegiatan Pemodelan Plat Redaman *-------------------------------------------------------------* | | | W E L C O M E T O T H E A N S Y S P R O G R A M | | | *-------------------------------------------------------------*

*************************************************************** * ANSYS 13.0 LEGAL NOTICES * *************************************************************** * * * COPYRIGHT AND TRADEMARK INFORMATION * * * * Copyright 2010 SAS IP, Inc. All rights reserved. * * Unauthorized use, distribution or duplication is * * prohibited. * * * * See the ANSYS, Inc. online documentation or the ANSYS, Inc. * * documentation CD for the complete Legal Notice. * * * *************************************************************** * * * DISCLAIMER NOTICE * * * * THIS ANSYS SOFTWARE PRODUCT AND PROGRAM DOCUMENTATION * * EMBODY TRADE SECRETS AND CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY * * INFORMATION OF ANSYS, INC., ITS SUBSIDIARIES, OR LICENSORS. * * The software products and documentation are furnished by * * ANSYS, Inc. or its subsidiaries under a software license * * agreement that contains provisions concerning * * non-disclosure, copying, length and nature of use, * * compliance with exporting laws, warranties, disclaimers, * * limitations of liability, and remedies, and other * * provisions. The software products and documentation may be * * used, disclosed, transferred, or copied only in accordance * * with the terms and conditions of that software license * * agreement. * * * * ANSYS, Inc. and ANSYS Europe, Ltd. are UL registered * * ISO 9001:2000 Companies. * * * *************************************************************** * * * U.S. GOVERNMENT RIGHTS * * * * For U.S. Government users, except as specifically granted * * by the ANSYS, Inc. software license agreement, the use, * * duplication, or disclosure by the United States Government * * is subject to restrictions stated in the ANSYS, Inc. * * software license agreement and FAR 12.212 (for non-DOD * * licenses). *

L4 - 1

* * ***************************************************************

*****

00000000

ANSYS COMMAND LINE ARGUMENTS ***** BATCH MODE REQUESTED (-b) = NOLIST INPUT FILE COPY MODE (-c) = COPY 2 PARALLEL CPUS REQUESTED START-UP FILE MODE = NOREAD STOP FILE MODE = NOREAD

VERSION=INTEL NT RELEASE= 13.0 UP20101012 CURRENT JOBNAME=file 11:12:46 MAY 01, 2012 CP= 0.156

PARAMETER _DS_PROGRESS = /INPUT FILE= ds.dat

999.0000000 LINE=

0

DO NOT WRITE ELEMENT RESULTS INTO DATABASE *GET

_WALLSTRT

FROM

ACTI

ITEM=TIME WALL

VALUE=

11.2127778

TITLE= plat redaman spesimen baru--Harmonic Response (D5) --- Data in consistent MKS units.

FORCE

MKS UNITS SPECIFIED FOR INTERNAL LENGTH (l) = METER (M) MASS (M) = KILOGRAM (KG) TIME (t) = SECOND (SEC) TEMPERATURE (T) = CELSIUS (C) TOFFSET = 273.0 CHARGE (Q) = COULOMB (f) = NEWTON (N) (KG-M/SEC2) HEAT = JOULE (N-M)

PRESSURE

= PASCAL (NEWTON/M**2) ENERGY (W) = JOULE (N-M) POWER (P) = WATT (N-M/SEC) CURRENT (i) = AMPERE (COULOMBS/SEC) CAPACITANCE (C) = FARAD INDUCTANCE (L) = HENRY MAGNETIC FLUX = WEBER RESISTANCE (R) = OHM ELECTRIC POTENTIAL = VOLT INPUT

UNITS ARE ALSO SET TO MKS

*****TRACK MONITOR LEVEL= -1 TRACK PRINT LEVEL = 0 TRACK SUMMARY LEVEL= 0 1

L4 - 2

***** ANSYS - ENGINEERING ANALYSIS SYSTEM 00000000

VERSION=INTEL NT

RELEASE 13.0 ***** ANSYS Multiphysics MAY 01, 2012 CP= 0.375

11:12:46

plat redaman spesimen baru--Harmonic Response (D5)

***** ANSYS ANALYSIS DEFINITION (PREP7) ***** *********** Nodes for the whole assembly *********** *********** Elements for Body 1 "baja" *********** *********** Elements for Body 2 "semen" *********** *********** Send User Defined Coordinate System(s) *********** *********** Set Reference Temperature *********** *********** Send Materials *********** *********** Create Contact "Contact Region" *********** Real Contact Set For Above Contact Is 4 & 3 ******* Constant Zero Displacement Z ******* *********** Create Remote Point "Internal Remote Point" *********** *********** Construct Remote Force Using RBE3/CERIG Contact ***********

***** ROUTINE COMPLETED *****

CP =

0.406

--- Number of total nodes = 1065 --- Number of contact elements = 320 --- Number of spring elements = 0 --- Number of solid elements = 128 --- Number of total elements = 449 *GET

_WALLBSOL

FROM

ACTI

ITEM=TIME WALL *****

VALUE=

11.2127778

ANSYS SOLUTION ROUTINE

*****

PERFORM A HARMONIC ANALYSIS THIS WILL BE A NEW ANALYSIS HARMONIC FREQUENCY RANGE - END=

100.00

BEGIN=

0.0000

PERFORM A FULL HARMONIC RESPONSE ANALYSIS STEP BOUNDARY CONDITION KEY= 1 USE

21 SUBSTEP(S) THIS LOAD STEP FOR ALL

DEGREES OF FREEDOM

DAMPING RATIO =

0.0450

ERASE THE CURRENT DATABASE OUTPUT CONTROL TABLE.

WRITE ALL

ITEMS TO THE DATABASE WITH A FREQUENCY OF NONE FOR ALL APPLICABLE ENTITIES

WRITE NSOL ITEMS TO THE DATABASE WITH A FREQUENCY OF ALL

L4 - 3

FOR ALL APPLICABLE ENTITIES WRITE STRS ITEMS TO THE DATABASE WITH A FREQUENCY OF ALL FOR ALL APPLICABLE ENTITIES WRITE EPEL ITEMS TO THE DATABASE WITH A FREQUENCY OF ALL FOR ALL APPLICABLE ENTITIES PRINTOUT RESUMED BY /GOP *GET

ANSINTER_

FROM

ACTI

ITEM=INT

*IF ANSINTER_ 0

VALUE=

0.00000000

( = 0.00000 ( = 0.00000

)

) NE THEN *ENDIF

*****

ANSYS SOLVE

COMMAND

*****

*** WARNING *** CP = 0.406 TIME= 11:12:46 Element shape checking is currently inactive. Issue SHPP,ON or SHPP,WARN to reactivate, if desired. *** NOTE ***

CP = 0.406 TIME= 11:12:46 The model data was checked and warning messages were found. Please review output or errors file ( D:\KERJAAN 2012\PKPP 2012 PAK BOWO PLAT REDAMAN\_ProjectScratch\Scr2E6\file.err ) for these warning messages. *** SELECTION OF ELEMENT TECHNOLOGIES FOR APPLICABLE ELEMENTS *** --- GIVE SUGGESTIONS AND RESET THE KEY OPTIONS ---

ELEMENT TYPE 1 IS SOLID186. KEYOPT(2)=0 IS SUGGESTED AND HAS BEEN RESET. KEYOPT(1-12)= 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ELEMENT TYPE 2 IS SOLID186. KEYOPT(2)=0 IS SUGGESTED AND HAS BEEN RESET. KEYOPT(1-12)= 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 ***** ANSYS - ENGINEERING ANALYSIS SYSTEM 00000000

VERSION=INTEL NT

11:12:46



S O L U T I O N

O P T I O N S

PROBLEM DIMENSIONALITY. . . . . . . . . . . . .3-D DEGREES OF FREEDOM. . . . . . UX UY UZ ROTX ROTY ROTZ ANALYSIS TYPE . . . . . . . . . . . . . . . . .HARMONIC SOLUTION METHOD. . . . . . . . . . . . . . .FULL OFFSET TEMPERATURE FROM ABSOLUTE ZERO . . . . . 273.15 COMPLEX DISPLACEMENT PRINT OPTION . . . . . . .REAL AND IMAGINARY GLOBALLY ASSEMBLED MATRIX . . . . . . . . . . .SYMMETRIC

L4 - 4

*** WARNING *** CP = 0.406 TIME= 11:12:46 Material number 4 (used by element 132 ) should normally have at least one MP or one TB type command associated with it. Output of energy by material may not be available. *** WARNING *** CP = 0.406 TIME= 11:12:46 Thermal expansion effects (ALPX, CTEX, or THSX) and the reference temperature (TREF) are both non-zero. This probably means that you have thermal loads. Please check to see if you really want thermal loads varying harmonically. *** NOTE ***

CP = 0.406 TIME= 11:12:46 The step data was checked and warning messages were found. Please review output or errors file ( D:\KERJAAN 2012\PKPP 2012 PAK BOWO PLAT REDAMAN\_ProjectScratch\Scr2E6\file.err ) for these warning messages.

*** NOTE *** CP = 0.406 TIME= 11:12:46 The conditions for direct assembly have been met. No .emat or .erot files will be produced. *** NOTE ***

CP = 0.406 TIME= 11:12:46 Internal nodes from 1066 to 1066 are created. 1 internal nodes are used for handling degrees of freedom on pilot nodes of rigid target surfaces. L O A D

S T E P

O P T I O N S

LOAD STEP NUMBER. . . . . . . . . . . . . . . . 1 FREQUENCY RANGE . . . . . . . . . . . . . . . . 0.0000 TO 100.00 NUMBER OF SUBSTEPS. . . . . . . . . . . . . . . 21 STEP CHANGE BOUNDARY CONDITIONS . . . . . . . . YES MODAL DAMPING RATIO . . . . . . . . . . . . . . 0.45000E-01 PRINT OUTPUT CONTROLS . . . . . . . . . . . . .NO PRINTOUT DATABASE OUTPUT CONTROLS ITEM FREQUENCY COMPONENT ALL NONE NSOL ALL STRS ALL EPEL ALL PERFORM A FULL HARMONIC RESPONSE ANALYSIS. AUTO SELECTION OF VT FOR FREQUENCY SWEEP:... YES. *** NOTE *** CP = 0.562 TIME= 11:12:46 Symmetric Deformable- deformable contact pair identified by real constant set 3 and contact element type 3 has been set up. The companion pair has real constant set ID 4. Both pairs should have the same behavior. *** WARNING *** CP = 0.562 TIME= 11:12:46 ANSYS has found the contact pairs have similar mesh patterns which can cause overconstraint. You may deactivate the current pair and keep its companion pair. Contact algorithm: Penalty method Contact detection at: Gauss integration point

L4 - 5

Contact stiffness factor FKN 10.000 The resulting contact stiffness 0.96970E+15 Default penetration tolerance factor FTOLN 0.10000 The resulting penetration tolerance 0.41250E-02 Default opening contact stiffness OPSF will be used. Default tangent stiffness factor FKT 1.0000 Default Max. friction stress TAUMAX 0.10000E+21 Average contact surface length 0.13750 Average contact pair depth 0.41250E-01 Default pinball region factor PINB 0.25000 The resulting pinball region 0.10313E-01 Initial penetration/gap is excluded. Bonded contact (always) is defined. *** NOTE *** CP = 0.562 TIME= 11:12:46 Max. Initial penetration 3.469446952E-18 was detected between contact element 198 and target element 329. ****************************************

*** NOTE *** CP = 0.562 TIME= 11:12:46 Symmetric Deformable- deformable contact pair identified by real constant set 4 and contact element type 3 has been set up. The companion pair has real constant set ID 3. Both pairs should have the same behavior. For asymmetric contact analysis, you may keep the current pair and deactivate its companion pair. Contact algorithm: Penalty method Contact detection at: Gauss integration point Contact stiffness factor FKN 10.000 The resulting contact stiffness 0.96970E+15 Default penetration tolerance factor FTOLN 0.10000 The resulting penetration tolerance 0.41250E-02 Default opening contact stiffness OPSF will be used. Default tangent stiffness factor FKT 1.0000 Default Max. friction stress TAUMAX 0.10000E+21 Average contact surface length 0.13750 Average contact pair depth 0.41250E-01 Default pinball region factor PINB 0.25000 The resulting pinball region 0.10313E-01 Initial penetration/gap is excluded. Bonded contact (always) is defined. *** NOTE *** CP = 0.562 TIME= 11:12:46 Max. Initial penetration 3.469446952E-18 was detected between contact element 270 and target element 145. ****************************************

*** NOTE *** CP = 0.562 TIME= 11:12:46 Force-distributed-surface identified by real constant set 5 and contact element type 5 has been set up. The pilot node 1063 is used to apply the force. Internal MPC will be built. The used degrees of freedom set is UX UY UZ ROTX ROTY ROTZ Please verify constraints (including rotational degrees of freedom) on the pilot node by yourself.

L4 - 6

**** CENTER OF MASS, MASS, AND MASS MOMENTS OF INERTIA **** CALCULATIONS ASSUME ELEMENT MASS AT ELEMENT CENTROID TOTAL MASS =

CENTER OF MASS XC = YC = ZC =

0.55000 0.55000 0.10000E-01

MOM. OF INERTIA ABOUT ORIGIN IXX IYY IZZ IXY = IYZ = IZX =

= 76.35 = 76.35 = 152.6 -57.47 -1.045 -1.045

189.97

MOM. OF INERTIA ABOUT CENTER OF MASS IXX = 18.86 IYY = 18.86 IZZ = 37.71 IXY = -0.2132E-13 IYZ = -0.4441E-15 IZX = -0.4441E-15

*** MASS SUMMARY BY ELEMENT TYPE *** TYPE 1 2

MASS 113.982 75.9880

Range of element maximum matrix coefficients in global coordinates Maximum = 1.358024637E+12 at element 249. Minimum = 2.516386515E+11 at element 62.

TYPE

*** ELEMENT MATRIX FORMULATION TIMES NUMBER ENAME TOTAL CP AVE CP

1 64 SOLID186 0.031 0.000488 2 64 SOLID186 0.125 0.001953 3 128 CONTA174 0.125 0.000977 4 128 TARGE170 0.031 0.000244 5 64 CONTA174 0.000 0.000000 6 1 TARGE170 0.000 0.000000 Time at end of element matrix formulation CP = 0.8125.

TYPE 1 2 3 4 5 6

TYPE 1 2 3 4

*** ELEMENT RESULT CALCULATION TIMES NUMBER ENAME TOTAL CP AVE CP 64 64 128 128 64 1

SOLID186 SOLID186 CONTA174 TARGE170 CONTA174 TARGE170

0.031 0.094 0.031 0.000 0.000 0.000

0.000488 0.001465 0.000244 0.000000 0.000000 0.000000

*** NODAL LOAD CALCULATION TIMES NUMBER ENAME TOTAL CP AVE CP 64 64 128 128

SOLID186 SOLID186 CONTA174 TARGE170

0.000 0.000 0.031 0.000

0.000000 0.000000 0.000244 0.000000

L4 - 7

*** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***

LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD LOAD

STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP STEP

5 6 SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP SUBSTEP

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

64 CONTA174 1 TARGE170 1 COMPLETED. 2 COMPLETED. 3 COMPLETED. 4 COMPLETED. 5 COMPLETED. 6 COMPLETED. 7 COMPLETED. 8 COMPLETED. 9 COMPLETED. 10 COMPLETED. 11 COMPLETED. 12 COMPLETED. 13 COMPLETED. 14 COMPLETED. 15 COMPLETED. 16 COMPLETED. 17 COMPLETED. 18 COMPLETED. 19 COMPLETED. 20 COMPLETED. 21 COMPLETED.

0.000 0.000 FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY= FREQUENCY=

0.000000 0.000000 4.76190 9.52381 14.2857 19.0476 23.8095 28.5714 33.3333 38.0952 42.8571 47.6190 52.3810 57.1429 61.9048 66.6667 71.4286 76.1905 80.9524 85.7143 90.4762 95.2381 100.000

*** ANSYS BINARY FILE STATISTICS BUFFER SIZE USED= 16384 0.938 MB WRITTEN ON ELEMENT SAVED DATA FILE: file.esav 3.938 MB WRITTEN ON ASSEMBLED MATRIX FILE: file.full 17.938 MB WRITTEN ON RESULTS FILE: file.rst FINISH SOLUTION PROCESSING


*GET

_WALLASOL

FROM

ACTI

ITEM=TIME WALL

CP =

VALUE=

9.984

11.2141667 1

***** ANSYS - ENGINEERING ANALYSIS SYSTEM 00000000

VERSION=INTEL NT

11:12:51



***** ANSYS RESULTS INTERPRETATION (POST1) ***** *** NOTE *** CP = 10.000 TIME= 11:12:51 Reading results into the database (SET command) will update the current displacement and force boundary conditions in the database with the values from the results file for that load set. Note that any subsequent solutions will use these values unless action is taken to either SAVE the current values or not overwrite them (/EXIT,NOSAVE).

L4 - 8

Set Encoding of XML File to:ISO-8859-1

PARM,

,

,

,

,

, ,

, ,

Set Output of XML File to: , , , , , , , , , ,

DATABASE WRITTEN ON FILE

parm.xml

EXIT THE ANSYS POST1 DATABASE PROCESSOR


CP =

10.000

PRINTOUT RESUMED BY /GOP *GET

_WALLDONE

FROM

ACTI

ITEM=TIME WALL

VALUE=

11.2141667

PARAMETER _PREPTIME =

0.000000000

PARAMETER _SOLVTIME =

5.000000000

PARAMETER _POSTTIME =

0.000000000

PARAMETER _TOTALTIM =

5.000000000

EXIT ANSYS WITHOUT SAVING DATABASE

NUMBER OF WARNING MESSAGES ENCOUNTERED= 10 NUMBER OF ERROR MESSAGES ENCOUNTERED= 0 ***************************************************** CPU TIME SPENT FOR CONTACT DATABASE 0.000 CONTACT SEARCH 0.453 CONTACT ELEMENTS 0.891 OTHER ELEMENTS 0.000 CE SWAPING 0.000 EQUATION SOLVER 8.656 TOTAL SYSTEM 10.000 *****************************************************

+--------------------- A N S Y S

S T A T I S T I C S ------------------------+

Release: 13.0

UP20101012 Version: INTEL NT Date Run: 05/01/2012 Time: 11:12 Windows Process ID: 2940

Number of cores:

2 (Shared Memory Parallel)

GPU Acceleration: Not Requested Job Name: file Working Directory: D:\KERJAAN 2012\PKPP 2012 PAK BOWO PLAT REDAMAN\_ProjectScratch\Scr2E6

L4 - 9

Elapsed Elapsed Elapsed Elapsed Elapsed

time time time time time

spent spent spent spent spent

+------------------ E N D

pre-processing model (/PREP7) solution - preprocessing computing solution solution - postprocessing post-processing model (/POST1)

A N S Y S

: : : : :

0.0 0.0 5.4 0.0 0.0

seconds seconds seconds seconds seconds

S T A T I S T I C S -------------------+

*---------------------------------------------------------------------------* | | | ANSYS RUN COMPLETED | | | |---------------------------------------------------------------------------| | | | Release 13.0 UP20101012 INTEL NT | | | |---------------------------------------------------------------------------| | | | Database Requested(-db) 256 MB Scratch Memory Requested 256 MB | | Maximum Database Used 1 MB Maximum Scratch Memory Used 69 MB | | | |---------------------------------------------------------------------------| | | | CP Time (sec) = 10.141 Time = 11:12:52 | | Elapsed Time (sec) = 10.000 Date = 05/01/2012 | | | *---------------------------------------------------------------------------*

Beberapa Hasil Analisa Mode shape untuk baja yang dilapisi semen

L4 - 10

L4 - 11

L4 - 12

L4 - 13

L4 - 14

PERBANDINGAN MODAL FREKUENSI UNTUK BERBAGAI BAHAN REDAMAN 1200

1000

baja baja semen

800

baja karet baja karet semen

600

baja tile semen 400

baja tile karet

200

baja tile (karet + semen)

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

L4 - 15

HARMONIC RESPON MATERIAL SEMEN SIKA DC

Harmonic Response Sumbu Z 3.00E-03 Baja 2.50E-03

baja semen 8 mm Baja Semen 15 mm

2.00E-03 Baja Semen 25 mm Baja Semen 40 mm

1.50E-03

Baja Semen 50 mm 1.00E-03

5.00E-04

0.00E+00 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Baja Tile Semen 8 mm Baja Tile Semen 15 mm Baja Tile Semen 25 mm Baja Tile Semen 40 mm Baja Tile Semen 50 mm

Sudut fasa harmonic respon material semen SIKA DC

200 180 Baja 160

Baja Semen 8 mm

140

Baja Semen 15 mm

120

Baja Semen 25 mm Baja Semen 40

100

Baja Semen 50 80 60 40 20 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Baja Tile Semen 8 mm Baja Tile Semen 15 mm Baja Tile Semen 25 mm Baja Tile Semen 40 mm Baja Tile Semen 50 mm

L4 - 16

HARMONIC RESPON MATERIAL SEMEN SIKA DS 3.00E-03

2.50E-03 Baja Baja Semen 8 mm 2.00E-03 Baja Semen 15 mm Baja Semen 25 mm 1.50E-03

Baja Semen 40 mm Baja Semen 50 mm

1.00E-03

Baja Tile Semen 8 mm

5.00E-04

0.00E+00 0

20

40

60

80

100

Baja Tile Semen 15 mm Baja Tile Semen 25 mm Baja Tile Semen 40 mm Baja Tile Semen 50 mm

Sudut fasa harmonic respon material semen SIKA DS 200 180 Baja 160 Baja Semen 8 mm 140

Baja Semen 15 mm

120

Baja Semen 25 mm

100

Baja Semen 40 mm Baja Semen 50 mm

80

Baja Tile Semen 8 mm 60 40 20 0 0

20

40

60

80

100

Baja Tile Semen 15 mm Baja Tile Semen 25 mm Baja Tile Semen 40 mm Baja Tile Semen 50 mm

L4 - 17

L.5.

Sistem Kendali Aktif untuk Meredam Getaran Struktur

Studi Numerik Kendali Aktif untuk Meredam Getaran Struktur Dr. Wibowo H Nugroho Perekayasa Madya Bidang Hidroelastisitas Hydroelasticity Group UPT - Balai Pengkajian Penelitian Hidrodinamika BPPT e-mail: [email protected] Jln Hidrodinamika (kampus ITS) Sukolilo Surabaya , Indonesia 60112

Abstrak Penulisan ini bertujuan untuk memperlihatkan kemungkinan penggunaan dari suatu sistem peredam getaran yang dikendalikan secara aktif untuk mengurangi atau bahkan secara ideal menghilangkan getaran dari struktur. Hal yang penting dari sistem kendali ini adalah kemampuan untuk merasakan respon dan bereaksi terhadap respon tersebut sesuai dengan yang diinginkan. Dalam penulisan ini secara numerik kemampuan tersebut akan ditampilkan dengan melakukan berbagai frekuensi eksitasi pada suatu struktur .Sistem kendali redaman getaran aktif ini bekerja dengan membaca respon getaran struktur menggunakan sensor, kemudian sinyal dari sensor dimasukkan ke kotak kontrol. Kotak kontrol dapat menjadi op sederhana - amp atau komputer untuk memproses sinyal digital di mana dalam penelitian ini sinyal diproses oleh umpan balik posisi algoritma positif (PPF) untuk mengendalikan charge - amplifier untuk menggerakkan aktuator. Dengan mengatur gain pada sistem tersebut dimana terlihat dari hasil studi ini bahwa penerapan sistem kendali ini sanggup meredam getaran struktur yang terjadi.

Kata kunci : getaran struktur, kendali otomatis , peredam aktif getaran This paper reports the numerical investigation of an active vibration suppression of a simple structure. In this research the ability of the suppression is represented by exciting the structure in a range of frequency. This active vibration suppression works by reading the vibration response of the structure using a sensor, then the signal from the sensor is inputted to the control box. This control box can be a simple op – amp or computer to digitally process the signal where in this investigation the signal is processed by positive position feedback (ppf) algorithm to control a power – amplifier to actuate the actuator. By adjusting the gain of the control system the results show that on the resonant condition this active vibration works effectively. Keywords: structural vibration, automatic kontrol, Active Vibration Suppression

PENDAHULUAN Getaran yang berlebih atau yang tidak diinginkan pada suatu struktur baik itu pada bangunan sipil, sistem permesinan baik bidang automotive, perkapalan dan pesawat terbang merupakan suatu permasalahan yang sering ditemui oleh para pemilik atau pengguna ataupun penghuni/awak dari struktur tersebut dimana hal ini sangat mempengaruhi kehandalan konstruksi tersebut pada saat beroperasi. Selain mempercepat kelelahan struktur, getaran dapat juga menyebabkan berkurangnya kenyamanan penghuni/pengguna dari struktur serta adanya kerusakan rusak atau tak

berfungsi dengan baik peralatan baik mekanik dan listrik yang terpasang pada struktur tersebut. Problem getaran pada struktur saat ini semakin kompleks dan sering terjadi. Terutama pada struktur – struktur yang saat beroperasinnya terkena akan beban – beban dinamis seperti pada struktur gedung tinggi atau sistem pondasi permesinan pada pabrik serta pada struktur automotive, perkapalan dan pesawat terbang. Untuk mengatasi getaran yang berlebih dari suatu struktur maka diperlukan batas kriteria tingkat getaran yang dapat diterima oleh struktur seperti yang diperlihatkan

- L5-1 -

pada Gambar 1. Disamping itu untuk mendapatkan tingkat getaran yang diijinkan agar manusia merasa nyaman dan aman maka tingkat getaran dibagi dalam tiga daerah (Zone). Daerah I dimana tingkat getaran cukup rendah dan tidak ada keluhan dari orang yang berada pada struktur, kemudian daerah II dimana tingkat getaran sedikit terasa dan mulai ada keluhan dari beberapa orang sedangkan untuk daerah III dimana tingkat getaran dan reaksi dari manusia sangat cepat dan terdapat keluhan secara umum. Hal ini membuat para peneliti melakukan riset yang intensif untuk menghindari tingkat getaran yang tak diinginkan terutama untuk menghindari kondisi resonansi karena layaknya struktur hasil rekayasa mempunyai redaman yang kecil. Sayangnya kondisi resonansi ini tak dapat dihindari karena selain getaran global seperti moda lateral bending, torsional dan aksial pada struktur besa juga terjadi pada daerah local seperti system perpipaan, system plat – plat penegar atau tangga dan lain sebagainya.

berlaku pula untuk sensor – aktuator ini dan sistem kendali elektronika. Sudah banyak tingkat kemajuan dalam dunia analisa getaran begitu juga sistem kendali namun kombinasi dari struktur – sensor – aktuator– sistem kendali baru dimulai sejak 10 tahun lalu, dimana bidang ini biasa disebut dengan struktur cerdas (smart structure). Tujuan dari penggunaan sistem kendali aktif untuk meredam getaran suatu struktur ini adalah;(1) Mengendalikan tingkat getaran yang berlebih atau tidak diinginkan ke tingkat yang aman bagi struktur dan nyaman bagi penghuni atau pengguna struktur (2) Memperpanjang umur pakai ekonomis struktur karena kelelahan material yang cepat akibat beban getaran dapat teratasi. Dengan demikian penulisan paper ini dapat berupa kontribusi penulis untuk menunjang kemandirian dan kemajuan rekayasa di Indonesia.

DASAR TEORI A. Persamaan Getaran Umum Fenomena getaran suatu struktur dapat dimodelkan dengan sistem getaran 1 derajat kebebasan yang berperedam dengan eksitasi harmonis, walaupun kenyataannya pada struktur gaya berupa periodis tapi tak harmonis sederhana. Model getaran ini diperlihatkan pada Gambar 2. dibawah ini.

Gambar 1. Contoh tingkat getaran sinusoidal untuk kerusakan

Gambar 2. Model Getaran dengan satu derajat kebebasan

struktur, getaran permesinan dan persepsi manusia

Dimana persamaan getarannya adalah Penulisan ini bertujuan untuk menggambarkan dasar – dasar perencanaan/pembuatan suatu prototype sistem kontrol aktif terhadap parameter yang menyebabkan getaran pada struktur balok sederhana sehingga tingkat getaran dapat dikendalikan ke daerah I atau bahkan lebih rendah dari daerah tersebut. Dalam penulisan ini getaran yang yang dianalisa diasumsikan dalam kondisi linear dan balok sederhana merupakan mengikuti kaidah balok euler – bernoulli serta respon yang dikendalikan/ dianalisa berupa respon lateral dari balok. Pengendalian getaran struktur balok ini dilakukan dengan menggunakan suatu sistem sensor – aktuator pada struktur balok sehingga akan terdapat gaya tambahan yang kan melawan respon getaran dari struktur. Teori linear

M&x& + Cx& + Kx = F sin ωt

(1)

Dimana M adalah massa struktur/benda, C adalah koefisien peredam, dan K adalah kekakuan sistem. Penyeleseian persamaan differensial di atas adalah X = Xc + Xp , dimana Xc merupakan penyeleseian kondisi transient , yang berlangsung sesaat, kondisi steady state lah yang diperlukan karena akan berlangsung terus , sehingga hal ini dapat ditulis : Xp = X sin (ωt - Φ)

(2)

Jika dimasukkan ke dalam persamaan (1) maka dihasilkan: - L5-2 -

X =

F0 k

{[1 − (ω ω ) ] + [2χζ ω ω ] } 2 2

2

n

n

12

(3)

Dan

⎡ 2ζω ωn ⎤ 2⎥ ⎣1 − (ω ωn ) ⎦

φ = tan −1 ⎢

(4 )

Jika M adalah rasio amplitudo atau faktor penguat M =X

(Magnification factor)

(F0 k ) maka dapat

dihasilkan rasio : M =

1

{[1 − (ω ω ) ] + [2χζ ω ω ] } 2 2

n

2

n

12

(5)

Angka M ini diperlihatkan pada Gambar 3. Pada gambar ini ditunjukkan bahwa ; (1) Untuk getaran dengan 1(satu) derajat kebebasan yang mengalami suatu eksitasi harmonik, jika terjadi amplitudo yang berlebih maka untuk meredakannya diperlukan dengan memperbesar redaman atau mengatur frekuensi eksitasi jauh di luar frekuensi pribadi sistem. Selain itu penambahan redaman(damping) akan lebih efektif pada daerah sekitar frekuensi resonansi. (2) Gambar.3 juga menunjukkan , kecuali pada ζ = 0, faktor magnifikasi sebenarnya tidak berpuncak (peak) pada perbandingan frekuensi (ω/ωn = 1). Puncak tersebut dapat dihitung untuk setiap nilai ζ dengan menentukan nilai maksimum dari M pada persamaan (5 ).

Gambar 4. Sudut fasa terhadap rasio frekuensi eksitasi terhadap pribadi

Gambar 4 di atas menunjukkan sudut fasa yang berubah terhadap perbandingan frekuensi (ω/ωn = 1) ζ =

c

2mω n . Dapat untuk berbagai nilai rasio redaman diperhatikan bahwa nilai sudut fasa Φ pada resonansi adalah π/2 untuk setiap nilai rasio redaman ζ.

B. Persamaan

Getaran dengan Redaman Aktif

Salah satu cara untuk melakukan peredaman getaran dilakukan dengan menggunakan aktuator dimana sistem pada Gambar 1 di atas akan mendapat gaya tambahan yang nantinya akan melawan respon dari struktur. Biasanya aktuator berupa aktuator perpanjangan ( extension actuator) dipasang pada permukaan dari sebuah struktur yang akan diaktifkan. Diagram benda bebas dari kondisi aktif struktur saat aktuator bekerja diperlihatkan pada Gambar 5. Gambar 3. Faktor pengali - fungsi dari rasio frekuensi eksitasi terhadap pribadi

- L5-3 -

struktur dengan besaran yang sama dan berlawanan arah dengan yang dialami oleh sensor sehingga getaran dapat dihilangkan. Selanjutnya akan dipakai sistem kendali yang memakai algoritma Positive Position Feedback (PPF). Pengendali ini mempunyai keuntungan tidak terpengaruh oleh kelebihan sedikit tegangan (spillover) dan tetap stabil walaupun terjadi dinamika aktuator. PPF ini merupakan sistem ordo 2 yang diberi input oleh koordinat struktur kemudian response dari kompensator diperbesar oleh gain kemudian diumpankan kembali ke struktur yang secara blok diagram diperlihatkan Gambar II.7 di bawah ini: Gambar 5. Diagram 1 derajat kebebasan dengan pemasangan aktuator

Maka persamaan diagram benda bebasnya menjadi :

M&x& + Cx& + Kx = F sin ωt + Faktif

(6)

Sehingga untuk mengatur redaman diperlukan gaya umpan balik sebesar : Gambar 7. Diagram blok PPF

Faktif = Caktif x&

(7)

dan untuk mengatur kekakuan diperlukan gaya umpan balik sebesar :

Faktif = K aktif x

(8)

Persamaan – persamaan yang didapat di atas kemudian dirangkai untuk mendapatkan suatu persamaan sistem kendali aktif getaran struktur seperti yang diperlihatkan pada berikut ini. B. Persamaan Sistem Kendali Aktif Peredam Getaran Penempatan sistem sensor - aktuator dilakukan pada daerah energi regangan terbesar untuk mode shape yang dipilih dari hasil analisa persamaan getaran di atas. Sistem ini dipasang pada permukaan struktur di daerah yang mana getaran tidak diinginkan. Dalam hal ini sensorlah yang merasakan perubahan regangan permukaan struktur. Kemudian keluaran dari sensor ini diumpankan pada kotak kendali ( smart box) yang mana bisa terdiri dari op-amp sederhana hingga komputer untuk melakukan signal processing secara digital untuk mengendalikan power – amplifier menggerakkan aktuator. Secara ideal aktuator ini dapat menghasilkan getaran ke

Seperti diperlihatkan pada diagram blok di atas ξ adalah koordinat modal dan menggambarkan deformasi dari struktur, sedangkan ω frekuensi pribadi struktur dan ζ adalah rasio redaman, kemudian η adalah koordinat kompensator dan ωc adalah frekuensi resonansi kompensator dan ζ merupakan parameter redaman dari kompensator dan g merupakan penguatan (gain) umpan balik. Gambar blok diagram di atas mempunyai persamaan getaran yang menggambarkan sistem kendali aktif ini sebagai berikut : Persamaan getaran untuk struktur:

ξ&& + 2ζωξ& + ω 2ξ = gω 2η

(9)

Persamaan getaran untuk kompensator:

η&& + 2ζ cωcη&& + ω 2η = ωc2ξ c

(10)

Kedua persamaan (9) dan (10) ini akan diselesaikan dengan menggunakan simulasi komputer menggunakan MATLAB.

- L5-4 -

HASIL SIMULASI NUMERIK Sebagai contoh dalam perhitungan getaran ini dilakukan pada model struktur balok dengan panjang 1,7m lebar 0,32 m dan tinggi 0,20m. Analisa getaran dimodelkan sebagai suatu persamaan dari hal ini adalah

[M ][X&& ] + [C ][X& ] + [K ][X ] = {P(t )}

Moda 1 dari getaran model struktur beam

( 11 )

Dimana [K] dan [M] adalah matriks massa global dan kekakuan dari struktur sistem serta [C] matriks redaman dan P (t) vektor beban. Persamaan di atas dapat di selesaikan dengan metoda iterasi. Analisa getaran struktur dilakukan untuk getaran bebas tak teredam dimana hubungannya dengan mode shape struktur balok yang dimodelkan sebagai sebuah balok

sehingga

Gambar8.

Gambar 9. Moda 2 dari getaran model struktur beam

persamaan dari hal ini adalah :

([K ] − w [M ]){φ} = 0 2

( 12 )

Dimana w2 adalah nilai eigen sedangkan [K] dan [M] adalah matriks massa global dan kekakuan dari struktur sistem serta {φ } adalah vektor eigen. Peletakan sensor – aktuator ini akan diletakkan pada bagian struktur yang mengalami lendutan terbesar sehingga dapat dirasakan oleh sensor dan nantinya akan dilawan juga oleh aktuator pasangannya. Ada 30 moda getaran yang dihitung pada penelitian ini, tetapi hanya 5 moda awal realistis getaran yang ditampilkan. Gambar 7 menunjukkan model struktur balok yang didiskritkan oleh metoda elemen hingga. Kemudian Gambar 8, 9, 10, 11 dan 12 menunjukkan respon getaran pada mode 1, 2,3, 4 dan 5 dengan frekuensi eksitasi resonansi sebesar 0,0239 Hz, 0,149 Hz, 0,3215 Hz, 0,3373 Hz, 0,4228 Hz. Informasi tentang mode shape ini sangat penting dalam artian untuk menghasilkan sistem kendali aktif yang efektif, karena menentukan letak pasangan sensor - aktuator untuk meredam getaran struktur balok ini secara tepat. Simulasi komputer dari sistem kendali aktif ini diperlihatkan pada berikut.




B. Sistem Struktur

Gambar 7.. Meshing Struktur Model Balok pandangan samping

Kendali

Aktif

Redaman

Getaran

Hasil analisa getaran balok di atas dengan menggunakan metode elemen hingga pada bagian sebelumnya, telah menghasilkan lokasi dari pasangan aktuator sensor yang akan ditempatkan. Simulasi di - L5-5 -

bawah ini menggambarkan respon dari sistem jika lokasi tersebut mengalami getaran yang mendekati fekuensi resonansinya (modenya). Pada bagian sebelumnya telah dijelaskan bahwa blok diagram yang dipakai untuk menggambarkan sistem kendali ini menggunakan algoritma Positive Position Feedback (PPF). Pengendali ini mempunyai keuntungan tidak terpengaruh oleh kelebihan sedikit tegangan (spillover) dan tetap stabil walaupun terjadi dinamika aktuator. PPF ini merupakan sistem ordo 2 yang diberi input oleh koordinat struktur kemudian response dari kompensator diperbesar oleh gain kemudian diumpankan kembali ke struktur yang secara blok diagram diperlihatkan Gambar 13 di bawah ini:

Gambar 14. Detail Diagram Blok Kompensator PPF

Gambar 13. Diagram blok PPF Seperti diperlihatkan gambar blok diagram di atas maka persamaan getaran yang akan menggambarkan getaran untuk struktur:

ξ&& + 2ζωξ& + ω 2ξ = gω 2η

( 13 )

Persamaan getaran untuk kompensator:

η&& + 2ζ cωcη&& + ω 2η = ωc2ξ c

( 14 )

Dimana ξ adalah koordinat modal dan menggambarkan deformasi dari struktur, sedangkan ω frekuensi pribadi struktur dan ζ adalah rasio redaman, kemudian η adalah koordinat kompensator dan ωc adalah frekuensi resonansi kompensator dan ζ merupakan parameter redaman dari kompensator dan g penguatan (gain) umpan balik. merupakan Diagram blok PPF ini secara detail diperlihatkan pada Gambar 14. Kedua persamaan (13) dan (14) ini akan diselesaikan dengan menggunakan simulasi komputer menggunakan MATLAB. Hasil – hasil simulasi dilakukan dengan diagram yang ditunjukkan pada Gambar 15.

Gambar 15. Diagram Simulasi sistem kendali peredam getaran

Dengan melakukan berbagai perubahan parameter getaran melalui pengaturan ω-kompensator (rad/dt), nilai redaman ς kompensator dan gain pada simulasi sistem kendali maka hasil terbaik dari redaman getaran sinusoidal dengan kondisi yang diperlihatkan pada Tabel.I Tabel I. Parameter getaran hasil dari simulasi sistem kendali

- L5-6 -

Getaran Struktur, Amplitudo(A,T) = 5,0.32, Wn = 2.02 , We =2.01 40

30

20

Amplitudo

10

0 0

2

4

6

8

10

12

Open loop closed loop

-10

-20

-30

-40

-50 Time

Gambar 17. Respon sistem aktif untuk meredam getaran model struktur (ωn = 2.0201 rad/dt) amplitudo 5KN dengan frekuensi 0.32 Hz(ωe = 2.0106 rad/det) Hasil simulasi dari ke enam belas mode getaran di atas, yang

Getaran Struktur, Amplitudo(A,T) = 5,0.15, Wn = 0.94 , We =0.94

Getaran Struktur, Amplitudo(A,T) = 5,0.337, Wn =2.12 , We =2.12 40

30

20

10

Amplitudo

ditampilkan pada penulisan ini hanya frekuensi eksitasi yang mendekati resonansi struktur, yaitu 0,942, 2.01, 2,117 dan 2,656 (rad/det). Hasil – hasil yang diperlihatkan pada Gambar 16 hingga 19 memperlihatkan bahwa secara numerik sistem kendali aktif untuk meredam getaran struktur balok ini dapat bekerja dengan baik. Gambar – gambar tersebut menunjukkan bahwa pada kondisi resonansi getaran struktur akan semakin membesar (open- loop) walaupun amplitudo eksitasi adalah tetap ( dalam hal ini sinusoidal), kemudian saat kendali aktif ini difungsikan( closed-loop), getaran tersebut dapat diredam dengan efektif. Walaupun demikian kondisi resonansi seharusnya dihindari oleh suatu struktur .

0 0

2

4

6

8

10

12


-10

-20

-30

-40

-50 Time

Gambar 18 Respon sistem aktif untuk meredam getaran model struktur (ωn = 2.0201 rad/dt) amplitudo 5KN dengan frekuensi 0.337 Hz(ωe = 2.1174 rad/det)

25

20

15

Amplitudo

10

5 Open loop closed loop 0 0

2

4

6

8

10

12

-5

Getaran Struktur, Amplitudo(A,T) = 5,0.4228, Wn = 2.66 , We =2.65 -10

40

-15

30

-20

20

Time

10

Amplitudo

Gambar 16. Respon sistem aktif untuk meredam getaran model struktur(ωn = 0.9415 rad/dt) amplitudo 5KN dengan frekuensi 0,15 Hz(ωe = 0.9425 rad/det)

0 0

2

4

6

8

10

12


-10

-20

-30

-40

-50 Time

Gambar 19. Respon sistem aktif untuk meredam getaran model struktur(ωn = 2.6563 rad/dt), amplitudo 5KN dengan frekuensi 0.4228 Hz(ωe = 2.6565 rad/det)

- L5-7 -

KESIMPULAN

Hasil simulasi kendali aktif untuk getaran struktur balok secara numerik yang telah menunjukkan tingkat keefektifan yang sangat baik, walaupun sistem kendali aktif ini bekerja kurang efektif pada daerah mendekati frekuensi natural struktur balok yang ditunjukkan dengan penurunan amplitudo respon hanya 50%, sehingga sebaiknya sumber eksitasi yang mendekati mode – mode frekuensi natural struktur dihindari, namun seyogyanya hasil – hasil dari simulasi numerik ini dikonfirmasi secara eksperimen untuk mengetahui seberapa besar beda kesalahan (error) yang terjadi pada model struktur sebenarnya. DAFTAR PUSTAKA

(1) Bronowicki, A. J, ” Design and Implementations of Active TRW Space & Structures”, Technology Division (2) Brian P. Baillargeon1, Senthil S. Vel2 and Jeffery S. Koplik3,”Utilizing ABAQUS to Analyze the Active Vibration Suppression of Structural Systems”, 2004 ABAQUS Users’ Conference (3) Inman D.J,” Design for Vibration Suppression”, Engineering Vibration, Prentice – Hall, Inc (1994) (4) Meriem J.L. and Kraige,L.G. “ Vibration and Time Response”, Engineering Mechanics Vol 2, DYNAMICS”, Chap 8(1987) (5) Walsh G.C,” Control System”, Chap 10 of An Engineer’s Guide to MATLAB by Magrab B. E, Prentice Hall (2000)

- L5-8 -

LAPORAN AKHIR INSENTIF PENINGKATAN KEMAMPUAN PENELITI DAN PEREKAYASA

Recommend Documents