RANCANG BANGUN ROKET REX-22 : PEMBUATAN PROPELAN PADAT
Design and Manufacturing of REX-22 Rocket : Production of Solid Propellant
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Aeronautika Di Jurusan Teknik Mesin
Oleh:
Irwan Sandy Setiawan NIM: 091221015
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
RANCANG BANGUN ROKET REX-22 : PEMBUATAN PROPELAN PADAT
Design and Manufacturing of REX-22 Rocket : Production of Solid Propellant
Penulis: Irwan Sandy Setiawan
NIM: 091221015
Penguji: 1.
Ketua
: Radi Suradi Kartanegara,Dipl.ing, M.Eng
2.
Anggota
: Nur Rachmat ,Dipl.ing, Msc
3.
Anggota
: Teguh Wibowo, Dipl.ing, MT
Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 18 Juli 2012 dan disahkan sesuai ketentuan.
Pembimbing I
Pembimbing II
Singgih Satrio Wibowo, MT
Radi Suradi K., Dipl.ing, M.Eng
NIP.198007262008121006
NIP. 196405031992011001
Ketua Jurusan,
Ir.Ali Mahmudi, M. Eng NIP. 195806061990031001
A person who never made a mistake never tried anything new. (Albert Einstein)
Saya persembahkan Tugas akhir ini untuk kedua orang tua , ayah dan juga ibu yang tidak hentihentinya selalu memberikan semangat dan kasih sayangnya , dan kakak saya Mardani yang sudah menjadi inspirasi bagi kehidupan saya ,serta orangorang yang telah mendedikasikan hidupnya demi kemajuan teknologi roket . . . . .
ABSTRAKSI
Teknologi roket merupakan ciri kemajuan dari suatu bangsa, karena seiring dengan berkembangnya teknologi roket maka sektor lain seperti telekomunikasi dan penelitian cuaca ikut terbantu dengan kemajuan teknologi roket ini. Roket REX-22 merupakan roket dengan bahan bakar propelan padat KNSU yang nantinya bisa digunakan sebagai roket untuk penelitian cuaca.
Dalam tugas akhir ini roket REX-22 dibuat dengan diameter body 76 mm dan panjang 1000 mm.Roket ini terdiri dari beberapa komponen seperti nose cone, body , fin , dan motor roket (nosel, tabung alumunium, dan bulkhead). Roket ini menggunakan propelan KNSU sebagai sistem propulsinya. Propelan KNSU merupakan propelan dengan potasium sebagai oksidatornya serta gula sebagai bahan bakarnya. Propelan ini diuji dengan melakukan uji statik untuk mengetahui gaya dorong yang dihasilkan oleh propelan. Propelan dengan perbandingan oksidator/bahan bakar sebesar 65/35 merupakan propelan dengan perbandingan oksidator/bahan bakar yang paling baik, karena mengeluarkan semburan gas yang paling baik dari beberapa percobaan. Saat dilakukan uji statik data tidak dapat diambil karena pengujiannya mengalami kegagalan sehingga data dari percobaan tidak bisa dibandingkan dengan data dari perhitungan manual. Kata Kunci :roket REX-22, Propelan KNSU, Uji statik
ix
ABSTRACT
Rocket technology is a hallmark of progress of a nation, because along with the development of rocket technology in other sectors such as telecommunications, weather research helped by technological advances take a rocket. rocket REX-22 is a rocket using solid fuel propellant KNSU, it can be used as a rocket to study the weather.
In this final project rocket REX-22 made with dimeter body and length 76mm and 1000mm, the rocket is made up of several components such as the nose cone, body, fin, rocket motors (nozzle, aluminum tube, and the bulkhead). It uses rocket propellant system propulsinya.Propelan KNSU is a propellant that use potassium as oxidator and supgar as fuel. Propellant performance test by a static test, it use to know how thrust generated by the propellant. Propellant with oxidizer/fuel ratio 65/35 is the propellant in the the most good oxidizer/fuel ratio by releasing bursts of gas is the best from some experiment have been. Thrust of static test data can not be retrieved because the test failed, so the data from the experiment can not be compared with data from manual calculations. Keyword: REX-22 rockets, propellant KNSU, Static test
x
DAFTAR RIWAYAT HIDUP Curriculum Vitae
Data Pribadi Nama Alamat
: IRWAN SANDY SETIAWAN : Jl.KH.Moch.Noh No 17 RT 07 RW 03 Desa Wanayasa, Kecamatan Wanayasa Kabupaten Purwakarta : 41174 : 085759079749 :
[email protected] : Purwakarta, 28 Januari 1991
Kode Pos Nomor Telepon Email Tempat Tanggal Lahir Riwayat Pendidikan dan Pelatihan Pendidikan Formal Periode
Sekolah / Institusi / Universitas
1997
-
2003
SDN 1 Wanayasa
2003
-
2006
SMPN 1 Wanayasa
2006
-
2009
SMAN 1 Purwakarta
2009
-
Sekarang
Politeknik Negeri Bandung( POLBAN)
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan hanya kepada Allah SWT,
karena atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya, penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas akhir ini dikerjakan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar diploma di Program Studi Teknik Aeronautika. Adapun judul tugas akhir
penulis adalah “RANCANG BANGUN ROKET REX-22 :
PEMBUATAN PROPELAN PADAT“. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini bukanlah tujuan akhir dari belajar Karena belajar adalah sesuatu yang tidak terbatas. Dalam pengerjaan tugas akhir ini banyak sekali pelajaran yang dapat dipetik, baik saat proses bimbingan maupun proses perancangan. Semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat baik bagi penulis maupun pembaca.
Bandung,
Penulis
i
UCAPAN TERIMA KASIH
Terselesaikannya Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas dari dorongan dan uluran tangan berbagai pihak. Oleh karena itu, tak salah kiranya
bila penulis mengungkapkan rasa terima kasih dan penghargaan kepada:
1.
kasih sayangnya serta selalu memberikan semangat untuk penulis.
Ayah dan ibu yang tidak henti-hentinya melimpahkan do’a dan
2.
Kakak dan adik :Mardani, Indra, Rizki, dan Arman yang telah menjadi inspirasi bagi penulis.
3.
Bapak Singgih Satrio Wibowo, selaku dosen pembimbing, yang dengan sabar telah meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis.
4.
Bapak Radi Suradi Kartanegara selaku pembimbing II.
5.
Ibu Maria Soetanto, selaku dosen wali yang dengan sabar membimbing dan mengingatkan selama masa perkuliahan.
6.
Bapak Sugianto selaku koordinator Tugas Akhir
7.
Bapak
TriaMa’ariz
selaku
ketua
program
studi
Teknik
Aeronautika. 8.
Dosen-dosen Aeronautika lainnya : Bapak Nur Rachmat, Bapak Carolus Bintoro, Bapak Y. Sinung Nugroho, Bapak Syarif Hidayat, Bapak Teguh Wibowo, Bapak Lutfi, Bapak Budi Hartono, Bapak Sentot Purbadi, Bapak Vicky Wuwung, dan Ibu Lenny Iryani.
9.
Deni Apriyadi dan Aditya Pramudita selaku rekan Tugas Akhir penulis, terima kasih banyak karena sudah banyak membantu dalm
pengerjaan
tugas
akhir
kita
bersama
dan
selalu
menginagatkan penulis untuk terus bersemangat. 10. Fadlih Ramdan, terima kasih dan mohon maaf karena kecelakaan yang terjadi.
ii
11. Teman-teman Aero 09 : Adrian, Bhima, Damayanti, David,
Derajat, Dicko, Harvi, Huzaima, Indra, Indragus, Johan, Linda,
Mardhiana, Benny, Nofial, Nelwan, Reza, Rio, Rubby, Sambas,
Steven, Satria L, Satria P, Syarif, dan Yahdi. 12. Teman-teman aero’10 dan’11.
13. Teknisi dan Administrasi di Prodi AERO : Bapak Ade Warman,
Bapak Moh Ilyas, Ibu Amelia Saraswati, Bapak Sep Dasep Taryana, dan Bapak Suramta. 14. Nasya, Iqbal, Taufik, Fahri, Risda, dan Asty yang selalu menghibur dan memberikan motivasi. 15. Semua pihak yang telah banyak membantudan tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT membalas kebaikan dan ketulusan semua pihak yang telah membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan melimpahkan rahmat dan karunia-Nya.Semoga karya penelitian tugas akhir ini dapat memberikan manfaat dan kebaikan bagi banyak pihak demi kemaslahatan bersama serta bernilai ibadah di hadapan Allah SWT.Amin.
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .................................................................................................... i
UCAPAN TERIMA KASIH.......................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................................. iv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... vii
ABSTRAKSI ................................................................................................................. ix
ABSTRACT ....................................................................................................................x BAB I PENDAHULUAN ...............................................................................................1 1.1
Latar Belakang Masalah............................................................................1
1.2
Perumusan Masalah ..................................................................................2
1.3
Tujuan ........................................................................................................2
1.4
Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ......................................................2
1.5
Sistematika Penulisan................................................................................3
BAB II LANDASAN TEORI .........................................................................................4 2.1
Definisi Roket............................................................................................4
2.2
Bagian-bagian utama dari roket ................................................................5 2.2.1
Body...............................................................................................5
2.2.2
Fin .................................................................................................5
2.2.3
Nose Cone .....................................................................................5
2.2.4
Motor Roket ..................................................................................6
2.2.5 Nosel ...............................................................................................11 2.3
Gaya Dorong Roket................................................................................ 12
2.4
Impuls Total dan Impuls Spesifik .......................................................... 13
BAB III METODOLOGIDAN PROSES PENYELESAIAN .................................... 15 3.1
Desain Requirments & Objectives ( DR&O) ........................................ 16
3.2
Desain Roket .......................................................................................... 21
3.3
Pembuatan Komponen Roket ................................................................ 25 3.3.1
Pembuatan Nose Cone ................................................................25 iv
3.3.2
Pembuatan Nosel dan Bulkhead .................................................28
3.3.3
Pembuatan Fin ............................................................................30
3.3.4
Motor Roket ................................................................................32
3.3.5
Pembuatan Sistem Penyangga ....................................................33
3.4
Pembuatan propelan ............................................................................... 34
3.5
Pembuatan Penyala ................................................................................ 40
3.6
Uji Statik ................................................................................................. 44
BAB IV Analisis Hasil Uji statik ................................................................................. 45 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 47
5.1
Kesimpulan ............................................................................................. 47
5.2
Saran ....................................................................................................... 47
v
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A : Tabel densitas dan tabel thermochemical
Lampiran B : Gambar Teknik
Lampiran C : Dokumentasi pengerjaan propelan
vi
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR II 1 MOTOR ROKET PROPELAN PADAT [REF 1] ............................................................ 6 GAMBAR II 2 BENTUK PROPELAN PADAT [REF 1] ....................................................................... 8
GAMBAR II 3 BENTUK GRAIN CORE PROPELAN DAN KURVA GAYA DORONG VS WAKTU [REF1] .................................................................................................................... 9
GAMBAR II 4 TEKANAN PADA MOTOR ROKET .......................................................................... 12
GAMBAR III. 1 METODOLOGI PENYELESAIAN TUGAS AKHIR .................................................... 15
GAMBAR III. 2 DESAIN NOSE CONE ........................................................................................... 22 GAMBAR III. 3 DESAIN NOSEL .................................................................................................... 22 GAMBAR III. 4 DESAIN BULKHEAD ............................................................................................. 23 GAMBAR III. 5 DESAIN MOTOR ROKET ...................................................................................... 23 GAMBAR III. 6 DESAIN FIN.......................................................................................................... 24 GAMBAR III. 7 DESAIN FIN.......................................................................................................... 24 GAMBAR III. 8 DESAIN NOSE CONE YANG DITEMPEL PADA T-BLOCK ...................................... 25 GAMBAR III. 9 KERANGKA MODEL YANG DITAMBAH POLYURETAN A& B .............................. 26 GAMBAR III. 10 MODEL NOSE CONE ......................................................................................... 26 GAMBAR III. 11 CETAKAN NOSE CONE ...................................................................................... 27 GAMBAR III. 12 NOSE CONE....................................................................................................... 28 GAMBAR III. 13 PENGASARAN NOSEL ....................................................................................... 29 GAMBAR III. 14 NOSEL ROKET REX-22 ....................................................................................... 29 GAMBAR III. 15 MODEL FIND DARI BALSA ................................................................................ 30 GAMBAR III. 16 PROSES PELAPISAN FIN .................................................................................... 31 GAMBAR III. 17 CETAKAN FIN .................................................................................................... 32 GAMBAR III. 18 DIAGRAM ALUR PEMBUATAN PROPELAN ...................................................... 35 GAMBAR III. 19 BENTUK PROPELAN ROKET REX-22 ................................................................. 36 GAMBAR III. 20 PROSES PENCAMPURAN BAHAN UNTUK PROPELAN ..................................... 37 GAMBAR III. 21 PROSES TIMBULNYA GELEMBUNG PADA PROPELAN ..................................... 37 GAMBAR III. 22 PROSES HILANGNYA KANDUNGAN AIR PADA PROPELAN .............................. 38 GAMBAR III. 23 PROSES PEMBAKARAN PROPELAN .................................................................. 38 GAMBAR III. 24 SAMPEL PROPELAN YANG KEKURANGAN KANDUNGAN AIR ......................... 39 GAMBAR III. 25 CASTING PROPELAN ......................................................................................... 40 GAMBAR III. 26 RESISTOR IGNITER ............................................................................................ 41
vii
GAMBAR III. 27 LAMPU IGNITER................................................................................................ 42
GAMBAR III. 28 PROPELAN + PENYALA ..................................................................................... 44
viii
DAFTAR PUSTAKA
[1] Nakka, a Richard. Thesis-solid Propelan Rocket Motor Design And Testing. 1984 .
[2] Sharer, Deborah . Model Rocketry Guide . 2007
[3] Arismunandar, Wiranto .PengantarTurbin Propulsi.ITB. Bandung.2002
Gas
dan
Motor
Website : [4] http://korindo.eepisits.edu/new/muatturun/RuleBookKORINDO2010.pdf [5] http://www.nakka-rocketry.net/articles/nakka_theory_pages.pdf [6] http://www.nakka-rocketry.net/kappadx.html [7] http://www.jamesyawn.net/skillet/large/index.html [8] http://www.jamesyawn.net/skillet/index.html [9] http://www.jacobsrocketry.com/aer/caramel_candy_propellant.htm [10] http://id.wikipedia.org/wiki/Roket
47
