PRESENTASI TUGAS AKHIR
STUDI SISTEM MEKANISME WAVE STUDI SISTEM MEKANISME WAVE POWER UNTUK MENGGERAKKAN KATAMARAN Di susun oleh : Andrianadi Yoghi Dosen Pembimbing : Prof.Ir. I Ketut Aria Pria Utama, MSc. Ph.D Ir. Murdijanto, M. Eng JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
LATAR BELAKANG LATAR BELAKANG Bahan bakar fosil semakin menipis dan polusi semakin meningkat (global warming) Ekstraksi Energi : Angin Surya Gelombangg Laut dll
PERUMUSAN MASALAH PERUMUSAN MASALAH 1. 2.
Desain Sistem Mekanisme wave power penggerak Desain Sistem Mekanisme wave power penggerak katamaran? Kemampuan sistem mekanisme wave power p p menggerakkan katamaran?
BATASAN MASALAH BATASAN MASALAH 1. 2.
Jenis kapal yang dipakai adalah katamaran. Jenis kapal yang dipakai adalah katamaran. Foil yang digunakan adalah NACA 0015
TUJUAN 1. 2.
3.
Mendesain sistem mekanisme wave power pada Mendesain sistem mekanisme wave power pada katamaran. Menghitung persamaan free body diagram dengan g gp y g g banyak derajat kebebasan pada sistem mekanisme wave power. Menghitung daya dorong yang dihasilkan pada sistem mekanisme wave power.
MANFAAT Sistem mekanisme wave power ini nantinya Sistem mekanisme wave power ini nantinya dapat menjadi alternatif sistem penggerak kapal yang tidak menggunakan bahan bakar yang tidak menggunakan bahan bakar.
Sistem Mekanisme Wave Power Sistem Mekanisme Wave Power
Terdiri dari : Pegas Foil
Free Body Diagram Free Body Diagram
Pegas 1 dan pegas 2 memiliki nilai k yang sama Sistem mekanisme wave power memiliki 2 derajat kebebasan
Matlab
• Model Matematis perhitungan frekuensi natural dan persamaan gerak t ld k
Menentukan Frekuensi Natural Menentukan Frekuensi Natural
Hasil Perhitungan Hasil Perhitungan 1. Kx = 10 Nm ωn1 = ‐20900 rad/s ωn2 = 20900 rad/s ωn3 = ‐0rad/s ωn4 = 0 rad/s = 0 rad/s Frekuensi natural yang akan dipakai adalah ωn2 = 20900 rad/s. 2. Kx = 100 Nm ωn1 = ‐ 20900 rad/s ωn2 = 20900 rad/s ωn3 = ‐ 1 rad/s ωn4 = 1 rad/s 1 rad/s Frekuensi natural yang akan dipakai adalah ωn2 = 20900 rad/s
Persamaan Gerak Persamaan Gerak
Teori Gelombang Teori Gelombang
A=At deep water. B A h ll B=At shallow water. The elliptical movement of a surface particle flattens with Th lli i l f f i l fl ih increasing depth 1=Progression of wave 2 C 2=Crest 3=Trough
Teori Gelombang Teori Gelombang Tinggi gelombang (H) = 1 m Periode d (T) = 10 s ( ) Panjang Gelombang : L1 = 15 m L2 = 25 m
Sehingga Kecepatan yang akan dipakai adalah nilai maksimunya y yyaitu: w1 = 0.068 m/s w2 = 0.095 m/s = 0 095 m/s
Foil – NACA 0015 Foil NACA 0015
Foil yang NACA 0015 memiliki Cp yang maksimal
FLOWCHART SIMULASI CFD FLOWCHART SIMULASI CFD ANSYS ICEM-CFD
Pre-Processing -Bentuk B t k foil f il d darii referensi f i -Pembuatan geometri -Menentukan mesh size -Proses meshing
CFX-PRE&SOLVER
Pemilihan solver -Pemilihan boundary condition -Pemilihan P ilih model d l llaminar i d dan tturbulance b l -Pemilihan jenis fluida dan struktur -Pemilihan solving equation
CFX-POST
Visualisasi Aliran -Distribusi Tekanan -Distribusi kecepatan -Gaya Gaya hydrodynamic
ICEM CFD – Kotak ICEM CFD Kotak
• Model kotak ini merupakan model fluida yang akan digunakan pada foil. • Terdapat selubung yang akan digunakan sebaga te ace sebagai interface.
ICEM CFD – Foil ICEM CFD
Model foil diselubungi oleh silinder. Silinder akan digunakan sebagai interface. g g
CFX Pre – Kotak + Foil CFX Pre Kotak + Foil
• Model Model kotak dan foil di import pada satu file, kotak dan foil di import pada satu file penggabungan menggunakan perintah create domain interface domain interface. • Menentukan boundary layer yaitu inlet, outlet d dan wall. ll
Variasi Meshing Variasi Meshing No. Max. Size meshingg 1 2 3 4
0.01 0.02 0 02 0.02 0.03
Height 0.01 0.01 0 02 0.02 0.03
Height Ratio
Num. Layers y 1 1 1 1
Tetra Width 3 3 2 2
1 1 1 1
Elements total
Nodes total
1574572 951743 841691 780891
442263 218346 189347 165173
• Jumlah element dan node yang dihasilkan meshing no. 1 memiliki hasil yang lebih besar dibandingkan dengan no. 2, 3, dan 4. • Sehingga diambil meshing no. 1 untuk Se gga d a b es g o u tu perhitungan analisa.
Arah fluida terhadap foil (atas) Arah fluida terhadap foil (atas)
Dimana: Fy = Gaya yang bekerja pada foil pada sumbu y [N] Fz = Gaya yang bekerja pada foil pada sumbu z [N] T = Resultan gaya [N] Sudut ‐15 derajat sampai 15 derajat
Nilai Thrust (w1=0.068m/s) Nilai Thrust (w 0.068m/s)
• • •
Nilai Thrust diambil dari ANSYS CFX‐post. Perbedaan nilai T1 dan T2 karena adanya interaksi fluida. Nilai Thrust tersebut merupakan nilai input untuk analisa sistem mekanisme pegas.
Nilai Thrust (w2=0.095m/s) Nilai Thrust (w 0.095m/s)
Nilai Thrust diambil dari ANSYS CFX‐post. Nilai Thrust diambil dari ANSYS CFX post Perbedaan nilai T1 dan T2 karena adanya i t k i fl id interaksi fluida. Nilai Thrust tersebut merupakan nilai input untuk analisa sistem mekanisme pegas. li i t k i
Perbandingan w1 dan w Perbandingan w dan w2
Semakin cepat kecepatan fluida maka nilai thrust yang dihasilkan semakin besar.
Simpangan Amplitudo Simpangan Amplitudo Kx = 10 Nm, ωn2 = 20900 rad/s, w1= 0.068 m/s Kx = 100 Nm, ωn2 = 20900 rad/s, w1= 0.068 m/s Kx = 10 Nm, ωn2 = 20900 rad/s, w2= 0.095 m/s` , n2 = 20900 rad/s, w / , 2= 0.095 m/s / Kx = 100 Nm, ω Fluida yang mengenai foil menghasilkan gaya yang berperan sebagai penggerak sistem mekanisme. Besarnya nilai simpangan bergantung pada besarnya konstanta lateral dan besarnya kecepatan fluida
Hambatan – Maxsurf Hullspeed Hambatan Maxsurf Hullspeed
Lwl B T H
= 12.348 m = 3.804 m 3 804 = 0.7 m = 2.1 m 21m
Metode Holtrop, dengan Efisiensi 75%, p g
Grafik Hambatan Grafik Hambatan
Hambatan : Gaya yang dibutuhkan untuk menarik kapal pada kondisi air tenang air tenang (PNA, Vol. II) (PNA, Vol. II)
Kecepatan w1 = 0.068 m/s Kecepatan w 0.068 m/s Thrust 8 39 8.39 8.59 8.75 8 84 8.84 8.85 8.83 8.76 8.68 8.57 8.43 8.22 7 98 7.98 7.70
Speed 0 238 0.238 0.250 0.259 0 264 0.264 0.265 0.263 0.259 0.255 0.248 0.240 0.228 0 214 0.214 0.198
• Thrust merupakan gaya yang menarik • Kecepatan katamaran berkisar antara 0.198 sampai 0.265 knot
Kecepatan w2 = 0.095 m/s Kecepatan w 0.095 m/s Thrust 16 37 16.37 16.77 17.06 1 23 17.23 17.30 17.28 17.07 16.88 16 69 16.69 16.37 16.01 15 52 15.52 14.92
Speed 0 702 0.702 0.725 0.742 0 2 0.752 0.756 0.754 0.743 0.731 0 720 0.720 0.702 0.681 0 653 0.653 0.618
• Thrust merupakan gaya yang menarik. • Kecepatan katamaran berkisar antara Kecepatan katamaran berkisar antara 0.618 sampai 0.756 knot
Kesimpulan Kecepatan fluida mempengaruhi besarnya nilai gaya thrust yang dih ilk dihasilkan d dan b besarnya sudut d t foil f il mempengaruhi hi nilai il i thrust. th t Dengan adanya nilai gaya thrust ini dapat dilihat terjadi reaksi maju ke depan (searah sumbu z). Besarnya simpangan lateral dan torsional bergantung pada nilai Kx. Kx Dimana nilai Kx yang dianalisa adalah 10 Nm dan 100 Nm. Sehingga nilai simpangan yang dihasilkan memiliki selisih yang cukup besar. Kx= 10 Nm memiliki simpangan hampir 8 m sedangkan pada Kx = 100 Nm N memiliki iliki simpangan i 0 8 m sehingga 0.8 hi memiliki iliki perbedaan b d 1/10. Untuk analisa ini maka nilai yang diambil adalah Kx = 100 Nm. Kecepatan katamaran pada kecepatan gelombang (w1 = 0.068 m/s) adalah berkisar antara 0.198 0 198 sampai 0.265 0 265 knot. knot Sedangkan pada kecepatan gelombang (w2 = 0.095 m/s) adalah berkisar antara 0.618 sampai 0.756 knot.
Selesai Terima Kasih Atas Perhatiannya Terima Kasih Atas Perhatiannya
