STUDI EKSPERIMENTAL SISTEM KONTROL COLLISION AVOIDANCE PADA KAPAL PATROLI CEPAT

THESIS – ME142516

STUDI EKSPERIMENTAL SISTEM KONTROL COLLISION AVOIDANCE PADA KAPAL PATROLI CEPAT

R. Kusnindar. P NRP. 4114204003

DOSEN PEMBIMBING Dr. Ir. A. A Masroeri, M.Eng.

PROGRAM MAGISTER JURUSAN TEKNIK SISTEM DAN PENGENDALIAN KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017

TESIS – ME142516

STUDI EKSPERIMENTAL SISTEM KONTROL COLLISION AVOIDANCE PADA KAPAL PATROLI CEPAT


DOSEN PEMBIMBING Dr. Ir. A. A Masroeri, M.Eng.

PROGRAM MAGISTER JURUSAN TEKNIK SISTEM DAN PENGENDALIAN KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017

TESIS – ME142516

EXPERIMENTAL STUDY CONTROL SYSTEM COLLISION AVOIDANCE ON FAST PATROL BOAT


SUPERVISOR Dr. Ir. A. A Masroeri, M.Eng.

MAGISTER PROGRAM DEPARTMENT OF MARINE ENGINEERING FACULTY OF MARINE TECHNOLOGY SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY SURABAYA 2017

STUDI EKSPERIMENTAL SISTEM KONTROL COLLISION AVOIDANCE PADA KAPAL PATROLI CEPAT Mahasiswa Nama

: R. Kusnindar. P

Mahasiswa ID

: 411.420.4003

Pembimbing

: Dr. Ir. A. A. Masroeri, M.Eng.

ABSTRAK Collision avoidance (menghindari benturan) menjadi masalah penting pada sebagian besar sistem transportasi perkapalan. Agar dapat menghindari benturan maka banyak dilakukan kajian tentang collision avoidance. Kajian tentan collision avoidance pada kapal cepat sudah banyak dilakukan, tetapi hampir semuanya menggunakan pendekatan numerik dan simulasi. Oleh karena itu perlu dilakukan kajian collision avoidance menggunakan pendekatan kapal skala model Pada penelitian ini akan dilakukan perancangan sistem kontrol collision avoidance untuk kapal cepat. Dimana didalam sistem kontrol tersebut terdapat beberapa sensor dan peralatan yang harus terkoneksi dan bekerja dengan baik, agar pada saat ada halangan didepan kapal maka kapal dapat melakukan tindakan pencegahan berupa manuver rudder. Pengujian dilakukan di kolam Manuvering Ocean Basin milik Balai Teknologi Hidrodinamika, BPP. Teknologi. Model kapal yang digunakan adalah kapal patroli cepat (fast patrol boat). Dari pengujian model kapal yang dilakukan, perancangan sistem kontrol terbukti mampu menghindarkan kapal dari terjadinya tabrakan. Jarak minimum kapal dan halangan pada jarak tabrakan 250 m sebesar 88.25 m, pada jarak tabrakan 200 m sebesar 45.95 m sedangkan pada jarak tabrakan 150 m sebesar 12.75 m.

Kata kunci : Kapal cepat, collision avoidance, sistem kontrol, jarak tabrakan.

iii

EXPERIMENTAL STUDY CONTROL SYSTEM COLLISION AVOIDANCE ON FAST PATROL BOAT By

: R. Kusnindar. P

Student Identity Number : 4114 204 003 Supervisor

: Dr. Ir. A. A. Masroeri, M. Eng

Abstract Collision avoidance becomes a significant problem in most of the ship transport system. In order to avoid of collision so many studies done about that. But almost all of them using a numerical approach and simulation. It is therefore necessary to study collision avoidance approach scale ship models This research will be carried out collision avoidance control system design for fast boats. Where in such control systems are some of the sensors and equipment to be connected and working properly, so when there is obstacle in front of the ship, the ship can take preventive measures such as rudder maneuver. Testing was conducted at an Ocean Basin belonging maneuvering Hydrodynamic Technology Center, BPP. Technology. The model used boats are fast patrol boats. From the ship model testing is done, the design of the control system are proven to prevent the ship from the collision. The minimum distance vessels and collision obstacle at a distance 250 m is 88.25 m, at a distance 200 m is 45.95 m and at a distance 150 m is 12.75 m.

Keywords : Patrol boat, collision avoidance, control systems, collision distance.

iv

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT., sholawat serta salam semoga selalu tercurah bagi Nabi Muhammad SAW. Atas segala karunia dan ridho-NYA semata, tesis dengan judul “Studi Eksperimental Sistem Control Collision Avoidance Pada Kapal Patroli Cepat” ini dapat terselesaikan. Tesis ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan memperoleh gelar Magister Teknik (M.T.) pada Jurusan Sistem dan Pengendalian Kelautan Fakultas Teknik Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Dalam penyususnannya banyak pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tesis ini, oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya, kepada : 1. Kedua orang tuaku, Bapak R. Tonny, Ibu Chrisna Indrawati dan Ibu Lilik Usmini, berkat doa dan dukungan mereka sehingga kami dapat menyelesaikan penuslisan tesis dan pendidikan S2 ini. 2. Istri dan anakku, Windy, Wildan dan Kayla, yang selalu setia memberikan doa, semangat, dorongan dan kulucuannya sehingga dapat menyelesaikan studi ini. 3. Mas Anang, Mbak Ditta serta keponakanku Dinan dan Nindy, serta semua

keluarga

besar

di

Petemon Barat,

yang memberikan

dukungannya selama dalam menyelesaikan studi ini. 4. Bapak Dr. Ir. A.A. Masroeri, M.Eng, selaku dosen pembimbing tesis yang banyak memberikan saran dan masukan dalam penulisan tesis ini. 5. Bapak Dr. Trika Pitana, M.Sc, selaku dosen wali selama studi di PPsTK, atas bimbingannya dan semangatnya. 6. Bapak Ir. Aguk Zuhdi, P.hD, Bapak Dr. I Made Ariana ST,MT, Bapak Sutopo Fitri ST,M Eng , P.hD, dosen penguji tesis atas masukanmasukan yang diberikan. 7. Seluruh dosen PPsTK atas pengajaran dan ilmu yang telah diajarkan

v

kepada kami. 8. Bapak Dr. Taufiq A.S, M. Eng, selaku Ka. UPT BPPH, atas fasilitas yang telah diberikan. 9. Bapak Ir. Muryadin, M.Sc (Ka Sie Program & Pemasaran), Bapak Rony Witjakso,ST,MT,MM (Kasub Bag TU), Ibu Dr. Ir. Endang Widjiati, M Sc (Ka Sie Produksi), atas dukungan yang diberikan. 10. Bapak Dwi Wahyudi atas peminjaman peralatan RC nya. 11. Bapak Chandra atas diskusi dan masukan terkait program untuk thesis. 12. Pak Kholip, Agung, Akbar yang telah membantu selama persiapan dan proses pengujian serta semua crew MOB. 13. Semua teman-teman LHI yang tidak bisa penulis

sebutkan satu-

persatu baik dari Administrasi, Drawing, MWS, SMWS, TT, MOB, atas semua bantuannya dan dukungannya selama kuliah. 14. Bapak Hasan dan Ibu Uki atas semua bantuan administrative dan informasi yang diberikan. 15. Teman teman angkatan 2014 : Ghofur, Ede, Eri, Raedy, Rocky, Habibi, Ali, Daif, Nurhadi, atas kerjasama selama kuliah, semoga tetap berlanjut. 16. Kepada semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Dengan segala keterbatasan baik pengalaman, pengetahuan, waktu serta pustaka yang ditinjau, penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan dan perlu pengembangan lebih lanjut. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran agar tesis ini lebih sempurna sebagai masukan bagi penulis untuk penelitian dan penulisan karya ilmiah di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap tesis ini memberikan manfaat bagi kita semua

Surabaya, Januari 2017 Kusnindar

vi

DAFTAR ISI

Halaman Judul.................................................................................................. i Lembar Pengesahan ......................................................................................... ii Abstrak ............................................................................................................. iii Kata Pengantar ................................................................................................. v Daftar Isi........................................................................................................... vii Daftar Gambar.................................................................................................. x Daftar Tabel ..................................................................................................... xiii Daftar Lampiran ............................................................................................... xiv BAB 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang.......................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah .................................................................. 3 1.3 Batasan Masalah ....................................................................... 3 1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................. 4 1.5 Hipotesis ................................................................................... 4 BAB 2. Kajian Pustaka dan Dasar Teori 2.1 Kajian Terkait Penelitian .......................................................... 5 2.1.1 Studi Numerik Sistem Kendali Otomatis Olah Gerak Kapal Berbasis Logika Fuzzy Untuk Menghindari Benturan (Collision Avoidance) .......................................................... 5 2.1.2 Perancangan Sistem kendali manuver untuk menghindari tabrakan pada kapal tangki berbasis logika fuzzy ............... 7 2.1.3 Desain Sistem Kontrol Autopilot Menggunakan GPS Pada Kapal ........................................................................... 11 2.2 Penyebab Terjadinya Collision ................................................. 15 2.2.1 Kondisi Geografis ................................................................ 16 2.2.2 Permasalahan Alur Pelayaran Barat Surabaya..................... 17 2.3 Sistem Pengukuran ................................................................... 19 2.3.1 Struktur Sistem Pengukuran ................................................. 19 2.3.2 Karakteristik Dinamis .......................................................... 20 2.3.3 Karakteristik Statis ............................................................... 20 vii

2.4 Peralatan Sistem Kontrol .......................................................... 22 2.4.1 Mikrokontroler ..................................................................... 22 2.4.2 Mikrokontroler Arduino Mega 2560 .................................... 23 2.4.3 Sensor Ultrasonik ................................................................. 24 2.4.4 Sensor IMU .......................................................................... 26 2.4.5 Radio Frequency .................................................................. 26 2.4.6 3DR Radio Frequency .......................................................... 27 2.5 Kapal Patroli Cepat................................................................... 27 2.5.1 Model Uji Kapal Patroli Cepat ............................................. 28 2.6 Pengukuran Model Uji Kapal ................................................... 29 2.6.1 Pengukuran Perubahan Yaw Pada Model Kapal ................. 29 2.6.2 Pengukuran Perubahan Sudut Rudder Pada Model Kapal .. 29 2.6.3 Pengukuran Trajectory Model Kapal dan Halangan............ 29 2.7 Pelaksanaan Pengujian ............................................................. 32 BAB 3 Metodologi Penelitian 3.1 Studi Literatur ........................................................................... 35 3.2 Pengumpulan Data Sekunder ................................................... 36 3.3 Operasionalisasi Variabel Penelitian ........................................ 37 3.4 Perancangan Sistem Kontrol Model Uji ................................... 38 3.4.1 Perancangan Sensor Ultrasonic Model Uji .......................... 38 3.4.2 Perancangan Sensor Gyro Model Uji .................................. 39 3.4.3 Perancangan Radio Telemetry Model Uji ........................... 41 3.5 Kalibrasi Sistem Kontrol Model Uji......................................... 43 3.5.1 Kalibrasi Sensor Ultrasonic ................................................. 43 3.5.2 Kalibrasi Sensor Yaw .......................................................... 44 3.5.3 Kalibrasi Sistem Radio Telemetry ....................................... 45 3.5.4 Kalibrasi Sistem Kamera Qualysis ...................................... 47 3.6 Persiapan Pengujian Collision Avoidance................................ 48 3.6.1 Persiapan Model Uji ............................................................ 48 3.6.2 Pengecekan Draft dan Trim ................................................. 49 3.7 Pengujian Collision Avoidance ................................................ 49 3.7.1 Pengujian 1 Halangan Diam ................................................ 49 viii

3.7.2 Pengujian 1 Halangan Jalan ................................................. 50 3.7.3 Pengujian 2 Halangan Diam, Jarak Antar Halangan 50 m .. 50 3.7.4 Pengujian 2 Halangan Diam, Jarak Antar Halangan 100 m 51 3.7.5 Pengujian 2 Halangan Diam, Jarak Antar Halangan 150 m 52 3.8 Pengambilan Data ..................................................................... 53 3.8.1 Pengambilan Data Jarak Model Kapal Dengan Halangan ... 53 3.8.2 Pengambilan Data Pergerakan Sudut Rudder ...................... 54 3.8.3 Pengambilan Data Pergerakan Sudut Yaw .......................... 54 3.8.4 Pengambilan Data Trajectory Kapal .................................... 54 BAB 4 Hasil Penelitian dan Pembahasan 4.1 Hasil Pengujian Collision Avoidance 1 Halangan 4.1.1 Pengambilan Data Sensor Dengan 1 Halangan Diam ......... 55 4.1.2 Pengambilan Data Qualysis ................................................. 58 4.2 Hasil Pengujian Collision Avoidance 1 Halangan Jalan .......... 64 4.2.1 Pengambilan Data Qualysis ................................................. 65 4.3 Hasil Pengujian Collision Avoidance 2 Halangan Diam ......... 72 4.3.1 Pengambilan Data Qualysis Jarak Halangan 50 m .............. 72 4.3.2 Pengambilan Data Qualysis Jarak Halangan 100 m ............ 79 4.3.3 Pengambilan Data Qualysis Jarak Halangan 150 m ............ 86 4.4 Pembahasan Pengujian Collision Avoidance ........................... 93 4.4.1 Pengujian Dengan 1 Halangan Diam ................................... 93 4.4.2 Pengujian Dengan 1 Halangan Jalan ................................... 94 4.4.3 Pengujian Dengan 2 Halangan Diam & Jarak Antar Halangn 50 m ..................................................................................... 94 4.4.4 Pengujian Dengan 2 Halangan Diam & Jarak Antar Halangan 100 m ................................................................................... 95 4.4.5 Pengujian Dengan 2 Halangan Diam & Jarak Antar Halangan 150 m ................................................................................... 96 BAB 5 Kesimpulan 5.1 Kesimpulan ............................................................................... 99 5.2 Saran ......................................................................................... 100 Daftar Pustaka .................................................................................................. 101 ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2-1. Struktur Dasar Logika Fuzzy ...................................................... 10 Gambar 2-2. Block Diagram Sistem Kontrol ................................................... 13 Gambar 2-3. Ilustrasi Sistem ............................................................................ 14 Gambar 2-4. Posisi Sarana Bantu Suar ............................................................ 17 Gambar 2-5. Block Diagram Sistem Pengukuran ............................................ 19 Gambar 2-6. Ilustrasi Akurasi dan Presisi........................................................ 21 Gambar 2-7. Arduino Mega 2560 .................................................................... 23 Gambar 2-8. Pin Arduino Mega ....................................................................... 24 Gambar 2-9. Sensor Ultrasonic ........................................................................ 25 Gambar 2-10. Sensor IMU ............................................................................... 26 Gambar 2-11. Radio Telemetry 433 Mhz ........................................................ 27 Gambar 2-12. Kapal Patroli Cepat TNI AL ..................................................... 28 Gambar 2-13. Sistem Kerja QTM .................................................................... 30 Gambar 2-14. Koneksi Kamera Oqus dengan QTM ........................................ 30 Gambar 2-15. Contoh Hasil Kalibrasi .............................................................. 31 Gambar 2-16. Contoh Tampilan Marker pada QTM ....................................... 31 Gambar 2-17. Posisi Head On .......................................................................... 33 Gambar 3-1. Diagram Alir Metode Penelitian ................................................. 35 Gambar 3-2. Lanjutan Diagram Alir ................................................................ 36 Gambar 3-3. Rangkaian Block Diagram Sensor Ultrasonic ............................ 38 Gambar 3-4. Perancangan Sensor Ultrasonic................................................... 38 Gambar 3-5. Alur Perancangan Sensor Ultrasonic .......................................... 39 Gambar 3-6. Rangkaian Block Diagram Sensor Yaw ..................................... 40 Gambar 3-7. Perancangan Sensor Yaw ............................................................ 40 Gambar 3-8. Alur Perancangan Sensor Yaw ................................................... 41 Gambar 3-9. Perancangan Radio Telemetry .................................................... 42 Gambar 3-10. Alur Perancangan Radio Telemetry .......................................... 42 Gambar 3-11. Kalibrasi Sensor Ultrasonic ...................................................... 43 Gambar 3-12. Kalibrasi Sensor Yaw ............................................................... 44 Gambar 3-13. Konfigurasi Radioconfig........................................................... 45 x

Gambar 3-14. Pengujian Radio Telemetry....................................................... 46 Gambar 3-15. Flowchart Pengujian 1 Halangan Diam .................................... 49 Gambar 3-16. Flowchart Pengujian 1 Halangan Jalan ..................................... 50 Gambar 3-17. Flowchart Pengujian 2 Halangan Diam .................................... 51 Gambar 3-18. Flowchart Pengujian 2 Halangan Diam .................................... 52 Gambar 3-19. Flowchart Pengujian 2 Halangan Diam .................................... 53 Gambar 4-1. Grafik Sensor Ultrasonic, Sensor Gyro dan Sensor Rudder ....... 55 Gambar 4-2. Grafik Sensor Ultrasonic, Sensor Gyro dan Sensor Rudder ....... 56 Gambar 4-3. Grafik Sensor Ultrasonic, Sensor Gyro dan Sensor Rudder ....... 57 Gambar 4-4. Grafik Marker Halangan Pada Qualysis ..................................... 58 Gambar 4-5. Grafik Marker Halangan ............................................................. 59 Gambar 4-6. Grafik Marker Kapal Pada Qualysis ........................................... 59 Gambar 4-7. Grafik Trajectory Kapal dan Trajectory Awal Pada Pengujian 250 m .......................................................................................................................... 60 Gambar 4-8. Grafik Trajectory Kapal dan Trajectory Awal Pada Pengujian 200 m .......................................................................................................................... 61 Gambar 4-9. Grafik Trajectory Kapal dan Trajectory Awal Pada Pengujian 150 m .......................................................................................................................... 62 Gambar 4-10. Grafik Trajectory Kapal dan Halangan Pada Pengujian 250 m, 200 m, dan 150 m .................................................................................................... 63 Gambar 4-11. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan .................................... 64 Gambar 4-12. Grafik Marker Halangan Pada Qualysis ................................... 65 Gambar 4-13. Grafik Marker Halangan ........................................................... 65 Gambar 4-14. Grafik Marker Kapal Pada Qualysis ......................................... 66 Gambar 4-15. Trajectory Kapal Pada Pengujian 250 m .................................. 67 Gambar 4-16. Trajectory Kapal Pada Pengujian 200 m .................................. 68 Gambar 4-17. Trajectory Kapal Pada Pengujian 150 m .................................. 69 Gambar 4-18. Grafik Trajectory Kapal dan Halangan ..................................... 70 Gambar 4-19. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan .................................... 71 Gambar 4-20. Grafik Marker Halangan Pada Qualysis ................................... 72 Gambar 4-21. Grafik Trajectory Halangan 1 dan Halangan 2 ......................... 73 Gambar 4-22. Grafik Marker Kapal Pada Qualysis ......................................... 73 xi

Gambar 4-23. Trajectory Kapal Pada Pengujian 250 m .................................. 74 Gambar 4-24. Trajectory Kapal Pada Pengujian 200 m .................................. 75 Gambar 4-25. Trajectory Kapal Pada Pengujian 150 m .................................. 76 Gambar 4-26. Grafik Trajectory Kapal dan Halangan Pada Pengujian 250, 200 dan 150 m ......................................................................................................... 77 Gambar 4-27. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 1 ................................. 78 Gambar 4-28. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 2 ................................. 78 Gambar 4-29. Grafik Marker Halangan Pada Qualisys ................................... 79 Gambar 4-30. Grafik Posisi Marker Halangan 1 dan Halangan 2 ................... 80 Gambar 4-31. Grafik Marker Kapal Pada Qualisys ......................................... 80 Gambar 4-32. Trajectory Kapal Pada Pengujian 250 m .................................. 81 Gambar 4-33. Trajectory Kapal Pada Pengujian 200 m .................................. 82 Gambar 4-34. Trajectory Kapal Pada Pengujian 150 m .................................. 83 Gambar 4-35. Grafik Trajectory Kapal, Halangan 1 dan 2 .............................. 84 Gambar 4-36. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 1 ................................. 85 Gambar 4-37. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 2 ................................. 85 Gambar 4-38. Grafik Marker Halangan Pada Qualysis ................................... 86 Gambar 4-39. Grafik Posisi Marker Halangan 1 dan 2 .................................... 87 Gambar 4-40. Grafik Posisi Marker Pada Qualysis ......................................... 87 Gambar 4-41. Trajectory Kapal Pada Pengujian 250 m .................................. 88 Gambar 4-42. Trajectory Kapal Pada Pengujian 200 m .................................. 89 Gambar 4-43. Trajectory Kapal Pada Pengujian 150 m .................................. 90 Gambar 4-44. Grafik Trajectory Kapal, Halangan 1 dan 2 .............................. 91 Gambar 4-45. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 1 ................................. 92 Gambar 4-46. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 2 ................................. 92

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2-1. Daftar Tabrakan Kapal di APBS ................................................... 18 Tabel 2-2. Spesifikasi Sensor IMU ................................................................. 26 Tabel 2-3. Spesifikasi Radio Telemetry ......................................................... 27 Tabel 3-1. Konfigurasi Radio Telemetry ........................................................ 45 Tabel 3-2. Keterangan Indikator Pada Radio Telemetry ................................ 46 Tabel 4-1. Rata-rata Posisi Pada 1 Halangan Diam ........................................ 58 Tabel 4-2. Rata-rata Posisi Pada 2 Halangan Diam Jarak 50 m ..................... 72 Tabel 4-3. Rata-rata Posisi Pada 2 Halangan Diam Jarak 100 m ................... 79 Tabel 4-4. Rata-rata Posisi Pada 2 Halangan Diam Jarak 100 m ................... 86 Tabel 4-5. Pengujian Collision Avoidance 1 Halangan Diam ........................ 93 Tabel 4-6. Eror Sensor Ultrasonic Pengujian 1 Halangan Diam .................... 93 Tabel 4-7. Pengujian Collision Avoidance 1 Halangan Jalan ........................ 94 Tabel 4-8. Eror Sensor Ultrasonic Pengujian 1 Halangan Jalan ..................... 94 Tabel 4-9. Pengujian Collision Avoidance 2 Halangan Diam Pada Jarak 50 m ....................................................................................................... 95 Tabel 4-10. Eror Sensor 2 Halangan Diam Pada Jarak 50 m ........................... 95 Tabel 4-11. Pengujian Collision Avoidance 2 Halangan Diam Pada Jarak 100 m ....................................................................................................... 95 Tabel 4-12. Eror Sensor 2 Halangan Diam Pada Jarak 100 m ......................... 96 Tabel 4-13. Pengujian Collision Avoidance 2 Halangan Diam Pada Jarak 150 m .......................................................................................................................... 96 Tabel 4-14. Eror Sensor 2 Halangan Diam Pada Jarak 150 m ......................... 97

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Rencana Kegiatan ........................................................................ 102

xiv

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Indonesia layak disebut Negara maritime dengan kepulauan terbesar

didunia, laut adalah salah satu sarana transportasi yang menjadi andalan bagi negara maritime. Hal ini berakibat pada operasional besar-besaran pada pelayaran kapal diwilayah Indonesia. Ditunjang dengan kebijakan “TOL LAUT” dari pemerintahan periode 2014-2019 ini, jalur transportasi Indonesia semakin ramai oleh kapal yang berlayar. Untuk mengamankan dan menjaga jalur transportasi laut Indonesia maka kebutuhan Kapal Patroli Cepat (Fast Patrol Boat) akan semakin meningkat. Kapal Patroli Cepat (Fast Patrol Boat), merupakan jenis kapal cepat yang akan menjadi garda didepan dalam mengawasi dan menjaga keamanan perairan di wilayah Negara Kesatuan Republik Indonesia. Kapal tersebut akan dibangun oleh putra-putri bangsa kita sendiri, yang akan di pergunakan untuk mendukung kinerja opersional pengawasan perbatasan Negara maupun pantai di seluruh kepulauan Negara Republik Indonesia. Menghindari benturan (collision avoidance) menjadi masalah penting pada sebagian besar sistem transpotasi kapal. Tujuan dari collision avoidance adalah agar kapal terhindar dari resiko benturan atau tabrakan dan menentukan tindakan untuk menghindari atau mengurangi tabrakan. Collision avoidance juga berpengaruh pada kestabilan dinamika kapal Kapal sering menjadi tidak stabil apabila bermanuver secara tiba-tiba untuk menghindari benturan. Dalam hal Maneuverability, IMO telah merekomendasikan beberapa kriteria standar untuk manuverabilitas kapal. Kriteria tersebut harus dipenuhi oleh sebuah kapal saat beroperasi baik di perairan yang dalam (deep water) maupun di perairan terbatas atau beroperasi di sekitar pelabuhan atau di perairan yang dangkal (restricted and shallow water). Oleh sebab itu harus diketahui berapa jarak minimum kapal patrol agar dapat menghindar dari benturan tetapi masih memiliki kestabilan yang baik sehingga kapal tidak sampai terbalik. Banyak penelitian tentang perancangan pengendalian untuk menghindari 1

Pendahuluan

benturan pada kapal dengan berbagai metode. Metode yang pernah digunakan antara lain, metode perhitungan manual, metode H autopilot, metode logika fuzzy dan neurofuzzy. Setiap metode memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda. Pada penelitian yang dilakukan oleh Anita Faruchi dan Wibowo Harso, 2011 tentang “Studi Numerik Sistem Kendali Otomatis Olah Gerak Kapal Berbasis Logika Fuzzy Untuk Menghindari Benturan” didapatkan kesimpulan diperoleh suatu rancangan system pengendalian kapal niaga menggunakan fuzzy Sugeno dengan waktu kestabilan pada pengujian system pengendalian pada setpoint konstan dengan sudut 27.50 adalah sekitar 470 detik. Penilitian lain yang dilakukan oleh Aulia Siti, A.A Masroeri, 2012 tentang “Perancangan System Control Sandar Kapal Otomatis Berbasis Logika Fuzzy Di Pelabuhan Tanjung Perak Surabaya” didapatkan kesimpulan bahwa kapal dapat mengikuti trajektori yang telah ditentukan walaupun ada gangguan arus laut, nilai root square eror lintasan kapal maksimum dengan gangguan arus sebesar 2 knot adalah 1.26 m dan untuk arus 2.23 knot sebesar 2.64 m dan waktu tempuh untuk sandar kapal tanpa ada gangguan selama 668 detik dan dengan adanya gangguan arus 2-2.5 knot adalah 113-99 detik. Adapun penelitian yang dilakukan oleh Bima Herlambang, Aulia Siti Aisyah dan A.A Masroeri, 2011 tentang “Uji Maneuver Melalui Autopilot Fuzzy Studi Kasus Di Laboratorium Hidrodinamika Indonesia” mendapatkan hasil antar lain pada uji turning dengan simulasi kapal tangki mampu melakukan maneuver sesuai dengan setpoint yang diberikan dengan nilai settling time pada 209,2 detik overshoot 0.7 derajat, rise time 58 detik, peak time 72.14 detik, juga didapatkan hasil maneuver zig-zag dengan nilai overshoot angle sebesar 1.05 derajat dan overshoot time sebesar 33.97 detik telah memenuhi kreteria dari IMO dan terdapat perbedaan antara hasil simulasi dan pengujian di Laboratorium hidrodinamika Indonesia yaitu pada uji turning nilai Tactical Diameter berbeda 3.75% sedangkan advance diameter sebesar 3.21%. Tetapi hampir kebanyakan penelitian yang dilakukan berdasarkan pendekatan secara numerik saja. Simulasi numerik memiliki keunggulan antara lain dapat digunakan untuk menganalisa system yang lebih kompleks, dapat digunakan untuk berbagai masalah. Tetapi simulasi juga memiliki kekurangan 2

Pendahuluan

antara lain model simulasi bisa menyita waktu, waktu eksekusi simulasi bisa sangat besar. dan hasil simulasi terkadang tidak sama dengan hasil dilapangan. Untuk meningkatkan ketelitian dan mengurangi kesalahan pada saat melakukan simulasi numerik maka dilakukan pengujian model di kolam pengujian. Dengan menggunakan sensor seperti sensor jarak untuk mendeteksi jarak kapal dengan target, sensor posisi menggunakan GPS untuk memberikan gambaran tentang posisi kapal terhadap target dan beberapa peralatan kontrol lainnya.

1.2

Perumusan Masalah Pengendalian maneuverability dalam hal ini untuk collision avoidance

adalah hal penting didalam system navigasi perkapalan. Pada saat kapal melaju diharapkan dapat melakukan respon pada kemudi rudder untuk berbelok ketika mendeteksi adanya bahaya benda asing misalnya berupa ranjau laut atau bangkai kapal. Oleh karena itu penulis ingin mengkaji perancangan system kontrol collision avoidance pada kapal patroli cepat. Sistem kontrol ini akan diuji pada kolam pengujian menggunakan model kapal untuk melihat respon yang terjadi.

1.3

Batasan Masalah Dari perumusan masalah yang telah dibuat perlu dibuat suatu batasan

maslaah dalam melakukan penelitian, agar penelitian yang dilakukan tidak keluar alur yang diinginkan, beberapa aspek yang dibatasi antara lain: a. Model yang digunakan adalah model Kapal Patroli Cepat. b. Sensor jarak menggunakan sensor ultrasonik. c. Sensor untuk mengukur sudut heading adalah sensor yaw. d. Motor penggerak rudder adalah servo motor. e. Mikrokontroler menggunakan Arduino Mega 2560. f. Perancangan system control kendali menggunakan software Arduino. g. Kecepatan kapal tetap pada kecepatan 10 knot. h. Kecepatan halangan tetap pada kecepatan 4 knot. i. Pengujian dilakukan dengan dua kondisi, halangan pada posisi diam dan 3

Pendahuluan

bergerak secara head on. j. Pada posisi diam, jarak antar halangan adalah 50 m, 100 m dan 150 m. k. Posisi halangan dalam kondisi paralel.

1.4

Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan penelitian ini adalah merancang sistem kontrol collision

avoidanve yang untuk diaplikasikan pada model kapal sehingga model kapal dapat menghidar dari benturan. Sedangkan manfaat dari penelitian ini diharapkan nantinya dapat digunakan sebagai referensi dalam pengambangan kontrol collision avoidance yang lebih baik pada kapal patrol cepat.

1.5

Hipotesis Hipotesa atau kesimpulan awal yang dapat diambil adalah “Perancangan

System Kontrol Collision Avoidance Dapat Menghindarkan Kapal Patroli Cepat Dari Benturan”.

4

BAB 2 KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1.

Kajian Terkait Penelitian Kajian penelitian yang terkait dengan collision avoidance cukup banyak

ditemui, tetapi kebanyakan menggunakan simulasi berbasis numerik. Kajian yang menyangkut sistem kontrol untuk collision avoidance pada uji model kapal masih jarang ditemui, terutama pada kapal cepat. Beberapa paper yang terkait dengan collision avoidance dan sistem kontrolnya akan dibahas dibawah pada kajian pustaka.

2.1.1. Studi Numerik Sistem Kendali Otomatis Olah Gerak Kapal Berbasis Logika Fuzzy Untuk Menghindari Benturan (Collision Avoidance) Anita Faruchi, Ahmad S dan Wibowo. H, membuat kajian tentang pengandalian manuvering kapal untuk menghindari benda asing di perairan Tanjung Perak. Benda asing ini dimaksud adalah jarin-jaring ikan, batu karang dan kapal nelayan. Setpoint sistem pengendalian ini adalah lintasan (jarak antara benda asing dengan posisi kapal yang diharapkan). Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah kapal niaga. Tipe logika fuzzy yang digunakan adalah fuzzy Sugeno dengan masukan error yaw (e) dan yaw rate (r). Keluaran fuzzy adalah sinyal command rudder (δc). Secara umum gerakan yang dialami kapal ketika melaju di lautan ada dua macam, yaiut gerakan rotasi dan translasi. Gerak translasi adalah heave, surge dan sway sedangkan gerakan rotasi adalah yaw, roll dan pitch. Model plant dari dinamika didapatkan dari pendekatan yang dilakukan oleh nomoto (1957) sebagai bentuk matematis orde 1 dan 6. Notasi pada dinamika kapal diberikan pada tabel 1. Berikut ini fungsi transfer dari model Nomoto:

5

Kajian Pustaka dan Dasar Teori

Parameter-parameter dan fungsi transfer diatas diperoleh dari:

Dimana elemen mij, nij dan bi (1=1,2 dan j=1,2) didapatkan dari matriks berikut:

Sedangkan untuk pemodelan ruddernya menggunakan tipe daun Van Amorengen dengan spesifikasi antara -35 deg sampai 35 deg dan laju kerja rudder 2.3 deg -7 deg/sekon. Penelitian ini menggunakan fuzzy sugeno, proses awal yang dilakukan pada logika fuzzy adalah fuzzifikasi. Tahap ini merupakan tahap perubahan nilai sebenarnya menjadi fuzzy masukan. Masukan logika fuzzy berupa error yaw (e) dan yaw rate (r). Masing-masing masukan tersebut memiliki fungsi keanggotaan, yaitu NB (Negative Big), NM (Negative Medium), NS (Negative Small), ZE (Zero), PS (Positive Small), PM (positive Medium) dan PB (Positive Big). Untuk error yaw memiliki rentang antara -35 – 35 deg. Hal ini mengacu pada kemampuan rudder. Sedangkan masukan yaw rate memiliki rentang antara 7 hingga 7. Hal ini sesuai dengan kemampuan laju rudder. Fungsi keanggotaan dari keluaran fuzzy sebanyak 7 fungsi diatas karena menggunakan fuzzy jenis Sugeno maka nilai dari fungsi tersebut adalah NB=-3, NM=-2, NS=-1 ,Z=0, PS=1, PM=2, PB=3. Nilai keluaran yang dihasilkan akan menjadi masukan dari aktuator berupa rudder yang dimodelkan menjadi fungsi transfer orde satu. Hasil keluaran dari rudder akan menjadi masukan bagi model dinamika kapal yang merupakan fungsi transfer orde tiga. Keluaran rudder inilah yang nantinya membuat kapal berbelok ke kanan dan kekiri sebesar yang ditentukan oleh sistem berdasarkan pada sudut heading.

6


Berdasarkan simulasi perancangan sistem pengendalian pada manuvering kapal niaga untuk menghindari benda asing di perairan Tanjung Perak penulis mengambil kesimpulan:  Diperoleh suatu rancangan sistem pengendalian lintasan pada kapal niaga menggunakan fuzzy Sugeno dengan parameter sebagai berikut.  Masukan fuzzy berupa error yaw (e) dan yaw rat (r). Masing-masing masukan memiliki 7 fungsi keanggotaan. Sedangkan keluaran fuzzy berupa sinyal command rudder (δ) dengan 7 fungsi keanggotaan. Error yaw memiliki rentang data antara -35 sampai 35. Yaw rate memiliki rentang -7 sampai 7. Untuk fungsi keanggotaan keluaran fuzzy, merupakan nilai tunggal yaitu NB=-3, NM=-2, NS=-1 ,Z=0, PS=1, PM=2, PB=3.  Diperoleh waktu kestabilan pada pengujian sistem pengendalian pada setpoint konstan, yaitu untuk mencapai kestabilan pada sudut 27.5 deg diperlukan waktu sekitar 470 detik.  Pengujian sistem pengendalian dengan setpoint lintasan, menunjukkan respon terbaik pada pengujian 1 dengan error steady state minimal mencapai angka 0.34%. Sedangkan pada pengujian 2 error steady state minimal mencapai angka 6.1%.  Untuk pengujian dengan halangan benda asing, masing-masing pengujian telah dapat mengikuti alur setpoint yang telah ditentukan.

2.1.2. Perancangan Sistem Kendali Manuver Untuk Menghindari Tabrakan Pada Kapal Tangki Berbasis Logika Fuzzy Ruri Anitasari, Aulia. S dan A. Masroeri, melakukan kajian tentang perancangan sistem kendali manuver untuk menghindari tabrakan pada kapal tanker menggunakan logika fuzzy. Teknologi tersebut sangat dibutuhkan bagi setiap kapal dalam menyusuri jalur pelayarannya dan untuk menghindari terjadinya tabrakan antar kapal ketika terdapat perpotongan jalur yang dilakukan oleh kapal lain. Pengendalian untuk menghindari tabrakan ini menerapkan

7


teknologi anti collision (anti tabrakan) berbasis logika fuzzy pada sistem kendali kapal. Penelitian ini dilakukan dalam upaya menciptakan sebuah sistem pengendalian otomatis yang dapat mengeliminir tingkat resiko kecelakaan dan ketidakakuratan sistem anti tabrakan dalam pelayaran. Kapal tanker adalah kapal yang digunakan untuk mengangkut bahan-bahan kimia atau minyak. Pengendalian otomatis untuk menghindari tabrakan sangat diperlukan pada kapal jenis ini karena apabila kapal jenis ini mengalami kecelakaan atau tabrakan maka bahan kimia dapat mencemari lautan. Model dinamika kapal didapatkan dari pendekatan yang dilakukan oleh Nomoto (1957) sebagai bentuk matematis orde 2. Dibawah ini adalah fungsi trasnfer dari model Nomoto:

Data masukan yang digunakan untuk menyusun simulasi pengendalian untuk menghindari tabrakan adalah dari kapal tangki berupa spesifikasi koefisien hidrodinamika yang dibangkitkan dari spesifikasi fisik yang dimiliki oleh kapal, yaitu: panjang (L) = 99 m, lebar (b) = 18.2 m, kedalaman (T) = 6.8 m, koefisien blok (CB) = 0.761, kecepatan = 5.569 m/s, pusat gravitasi (XG) = 1.01 m dan displacement (m) = 95.59 ton. Sehingga fungsi transfer kapal tangki adalah:

Model gangguan pada kapal antara lain adalah gelombang laut. Model gelombang laut dapat dapat dijelaskan sebagai berikut:

Dengan w(s) adalah zero-mean Gaussian White noise process. Fungsi transfer orde dua digunakan untuk model gelombang yaitu:

Dimana ω0 adalah frekuensi gelombang (modal frekuensi), ξ adalah damping coefficient dan K ω0 adalah gain constant. Gain constant didefinisikan

8


sebagai Kω = 2 ξ ω0σm, dimana σm adalah konstanta yang menjelaskanintensitas gelombang. Modal frekuensi untuk spekstrum Pierson-Moscowitz adalah:

Dengan V sebagai kecepatan angin. Model gangguan gelombang untuk standart perairan internasional didasarkan pada data-data sebagai berikut: σm adalah 3.16, σω2 adalah 10, ξ adalah 0.1, ketinggian gelombang (H) adalah 1 m, g adlaah 9.8 m/s dan kecepatan angin adalah 1.25 dan persamaan fungsi transfer untuk gangguan gelombang adalah:

Untuk rudder kapal digunakan tipe Van Amorengen yang mempunyai spesifikasi kemampuan kerja antara -35 – 35 deg, dan laju kerja rudder dari -7 sampai 7 deg. Masukan pada sistem servo rudder berasal dari keluaran autopilot KLF dikatakan sebagai sinyal command rudder (δc) dan keluaran dari sistem rudder adalah defleksi rudder aktual (δ). Spesifikasi parameter untuk sistem rudder ini sesuai dengan sistem kemudi dengan laju rudder minimum = 2.3 deg/det dan maksimum PB = 7 deg/det, Vcc rudder adalah 380 Volt dan time constant sebesar 0.05. Maka fungsi transfer dari aktuator kapal adalah:

(7)

Konsep logika fuzzy pertama kali dikenalkan oleh Lotfi Zadeh, profesor ilmu pengetahuan komputer dari Universitas California. Pada tahun 1965, Zadeh memodifikasi teori himpunan dimana setiap anggotanya memiliki derajat keanggotaan yang bernilai kontinu antara 0 sampai 1. Himpunan ini disebut himpunan kabur (fuzzy set). Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh logika fuzzy sehingga dunia ilmu pengetahuan memahami mengapa menerapkan penggunaan logika fuzzy, yaitu:  Konsep logika fuzzy mudah dimengerti, dimana konsep matematis yang mendasari fuzzy sangat sederhana dan mudah dimengerti.

9


 Logika fuzzy bekerja didasarkan pada bahasa alami.  Logika fuzzy memiliki toleransi terhadap data-data yang tidak tepat.  Logika fuzzy mampu memodelkan fungsi-fungsi nonlinier yang sangat kompleks.  Logika fuzzy dapat bekerja sama dengan teknik-teknik kendali secara konvensional.

Gambar 2-1. Struktur dasar logika fuzzy

Fungsi bagian pada gambar 2.1 adalah sebagai berikut:  Basis pengetahuan berisi basis data dan aturan dasar mendefinisikan himpunan fuzzy atas daerah masukan atas daerah masukan dan keluaran dan menyusunnya dalam perangkat aturan kontrol.  Fuzzifikasi berfungsi untuk mentransformasikan sinyal masukan yang bersifat crisp (bukan fuzzy) ke himpunan fuzzy dengan menggunakan operator.  Defuzzifikasi berfungsi untuk mentransformasikan kesimpulan tentang aksi atur yang bersifat fuzzy menjadi sinyal sebenarnya yang bersifat crisp dengan menggunakan operator defuzzifikasi.  Logika pengambilan keputusan merupakan inti dari logika fuzzy yang mempunyai kemampuan seperti manusia dalam mengambil keputusan. Aksi atur fuzzy disimpulkan dengan menggunakan implikasi fuzzzy dan mekanisme inferensi fuzzy. Dari penelititan yang dilakukan maka penulis mengambil kesimpulan:

10


 Kapal tangki Cahaya Samudra dalam kondisi loop terbuka tidak mampu melakukan aksi pengendalian ketika diberi masukan untuk melakukan aksi belok (turning).  Rancangan sistem pengendalian lintasan menghasilkan respon terbaik menggunakan logika fuzzy Sugeno Takagi.  Rancangan sistem kendali mampu melakukan aksi berbelok ke kanan untuk menghindari halangan di depan kapal baik halangan diam maupun halangan yang bergerak mendekati kapal.  Rata-rata jarak kapal dengan halangan diam pada saat melakukan aksi belok adalah sebesar 106.136 satuan ordinat atau 1.06 nm dan sudut belok 48.57 0 terhadap sumbu X, sedangkan pada halangan bergerak pada saat melakukan aksi belok adalah sebesar 97.192 satuan ordinat atau 0.97 nm dan sudut belok 46.770 terhadap sumbu X.  Error posisi kapal bernilai lebih besar pada saat kapal menghindari halangan yang bergerak daripada halangan diam. Rata-rata error posisi belok untuk sistem pengendalian dengan gangguan dan halangan diam adalah sebesar 9.83 m untuk posisi sumbu x dan 9.84 m untuk sumbu y. Sedangkan ratarata error posisi belok untuk sistem pengendalian dengan gangguan dan halangan bergerak adalah sebesar 10.53 m untuk posisi sumbu x dan 10.4 m untuk posisi sumbu y.  Dalam simulasi didapatkan bahwa pengendalian fuzzy mampu untuk melakukan aksi pengendalian sesuai dengan set point yaitu berupa sudut heading.

2.1.3. Desain Sistem Kontrol Autopilot Menggunakan GPS Pada Kapal Penelitian yang dilakukan oleh Fahmi W, Hendriawan, ST.MT, Bambang S. ST.MT, ini merupakan penelitian yang berbasis GPS (Global Positioning System) untuk mengontrol pergerakan tracking kapal. GPS merupakan suatu alat navigasi yang dapat digunakan untuk mengetahui atau menentukan posisi benda yang dikehendaki atau dikontrol. Dalam penerapannya, sistem GPS lebih umum

11


digunakan dalam bidang perkapalan yang dapat membantu dalam proses pekerjaan di kapal. Khususnya dalam sistem kemudi kapal. Dalam era globalisasi ini, perkembangan teknologi yang menerapkan ilmu-ilmu elektronika dan sistem kontrol khususnya mikrokontroler sekarang ini semakin banyak dan populer. Dalam bidang perkapalan banyak sekali pekerjaan yang

membawa

dampak

kesulitan

dalam

hal

pengawasan

dan

pengamatanpekerjaan. Sehingga perlu adanya suatu sistem yang dapat membantu. Salah satu yang dapat membantu adalah sistem kontrol autopilot yang dapat membantu pekerjaan dikapal khususnya untuk mengemudikan kapal. Pada sistem autopilot dikontrol oleh mikrokontroler dan GPS yang mempunyai fungsi untuk menentukan dan mengetahui objek yang dikehendaki. Sistem kontrol ini dirancang dengan sistem elektrik kontrol memanfaatkan mikrokontroler dan GPS sebagai media kontrolnya. Dengan data input yang berasal dari GPS dan mikrokontroler akan dikirim kepada driver dan motor listrik untuk baling-baling kapal hingga sampai ke tempat tujuan dan apabila ada penghalang didepannya maka kapal akan berhenti otomatis. Data yang digunakan pada program GPS ini adalah data setting dan data realtime dimana data setting adalah data lokasi tujuan kapal berhenti dan data realtime adalah data posisi kapal yang sebenarnya. Kapal yang digunakan pada penelitian ini adalah kapal cargo. Kapal ini dirancang untuk memuat bermacam-macam muatan (general) maka kapal tersebut dinamakan kapal General Cargo. Pada penelitian ini peralatan yang digunakan selain GPS adalah Sensor ultrasonik, mikrokontroler AT mega 16, LCD GM 24644, motor DC dan rotari enkoder. Sensor ultrasonik digunakan untuk mendeteksi jarak objek dengan sensor, mikrokontroler digunakan untuk mengontrol pergerakan motor DC balinbaling kapal. LCD digunakan untuk menampilakn informasi data. Motor DC adalah motor yang digunakan untuk memutar baling-baling kapal. Sedangkan sensor rotari enkoder berfungsi sebagai sensor yang memonitor gerakan dari putar dari suatu alat dalam hal ini adalah konveyor. Konfigurasi sistem secara garis besar hanya mengandalkan ATMega16 sebagai pengintegrasian utama dalam kesinambungan sistem ini. Akan tetapi hal ini tidak akan bisa bekerja jika tidak ada komponen-komponen yang lain dalam 12


pembentukan sistem ini. Hal ini dapat digambarkan pada blok diagram pada gambar 2-2:

Gambar 2-2 Blok Diagram Sistem Kontrol

Dengan adanya diagram alat maka perancanaan dan pembuatan perangkat keras atau hardware terdiri dari beberapa rangkaian, yaitu: 1. Baterai sebagai sumber tegangan. 2. Modul chip GPS dan antenna sebagai pendeteksi data koordinat posisi dari satelit GPS. 3. Sensor ultrasonik sebagai pendeteksi keberadaan benda yang ada di depan kapal. 4. Sistem minimum AVR sebagai pusat pengendali. 5. Rangkaian driver motor dan motor DC untuk menggerakkan putaran baling-baling kapal. 6. LCD sebagai tampilan atau display. 7. Tombol kontrol sebagai perintah masukan pada sistem kontrol. Ilustrasi sistem pada tahap ini disajikan pada gambar 2-3:

13


Gambar 2-3. Ilustrasi Sistem

Dari ilustrasi sistem pada gambar diatas ditunjukkan bahwa ketika alat dihidupkan maka mikrokontroler, modul GPS dan driver motor DC akan aktif, kemudian menunggu hingga tampilan di LCD menyala sampai data tampilan dari GPS terbentuk dengan menampilkan nilai bujur timur (E) dan nilai lintang selatan (S) pada LCD. Unutk menjalankan sistem harus menentukan terlebih dahulu koordinat posisi kapal yang akan dituju, dengan menyimpan koordinat tujuan yang ditentukan dengan menekan tombol warna hijau kemudian menekan tombol warna biru untuk mengunci dan menyimpan data koordinat dari GPS nilai bujur timur (E) dan nilai lintang selattan (S) ke mikrokontroler. Setelah posisi tujuan kapal sudah ditentukan dan sudah mendapatkan nilai bujur timur (E) dan nilai lintang selatan (S) maka sistem dan kapal siap untuk dioperasikan dan dijalankan.

14


Setelah dilakukan penelitian maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Setelah dilakukan pengambilan data dari 2 titik koordinat tujuan lintang selatan dan bujur timur dengan jumlah percobaan sebanyak 40 kali pemberangkatan dari titik yang berbeda terjadi total kegagalan 11 kali, sehingga tingkat keberhasilannya adalah 72.5% dengan keberhasilan 29 kali. 2. Penyebab kegagalan dari diperolehnya data tersebut tak lepas dari adanya kegagalan, kegagalan itu bisa dikarenakan oleh terlalu banyaknya faktor penyebabnya kegagalan pengujian antara lain: 

Faktor Alam: -

Faktor kecepatan angin

-

Keadaan cuaca di sekitar lokasi sangat berpengaruh terhadap tracking GPS.

-

Refraksi dan multipath

-

Pelemahan sinyal data di lapisan stratosfer

-

Fenomena dimana sinyal data yang diterima oleh GPS receiver dipantulkan oleh benda-benda di sekitar GPS



Faktor dari GPS Dalam pengaturan kekurasian sistem GPS, toleransi yang digunakan untuk data lintang selatan (S) adalah ±10 meter.

 Faktor Desain Miniatur Kapal Karena ukuran kapal terlalu kecil membuat pembacaan GPS terhadap posisi kapal tidak akurat dan pengaruh pergerakan angin pada danau penampungan air membuat kapal berjalan tidak tentu arah. Yang mengakibatkan kapal tidak bisa bergerak sesuai data GPS dan tidak bisa berjalan otomatis.

2.2.

Penyebab Terjadinya Collision Tubrukan (collisioan) sering terjadi manakala kapal melewati jalur yang

sempit, seperti pada alur pelayaran selat. Dalam penelitian ini alur pelayaran

15


difokuskan pada Alur Pelayaran Barat Surabaya. Kondisi Alur Pelayaran Barat Surabaya dijelaskan seperti dibawah ini.

2.2.1. Kondisi Geografis Posisi pelabuhan Tanjung Perak yang berada di selat Madura menyebabkan keterbatasan wilayah perairan pelabuhan yang dimiliki serta kondisi alur pelayaran yang relative sempit dibandingkan pelabuhan-pelabuhan besar lainnya yang berhadapan dengan laut lepas. Alur Pelayaran barat Surabaya (APBS) diawali dari buoy MPMT yang terletak pada posisi 06 045’00’’ LS / 112044’00’’ BT terus menyusuri selat Madura ke selatan sampai Pelabuhan Tanjung Perak pada posisi 07011’54’’ LS / 112043’22’’ BT. Panjang alur

: 25 Nm

Lebar maksimum

: 2200 m

dilokasi : Sembilangan

Lebar minimum

: 100 m

dilokasi : Buoy 2 dan 7

Kedalaman maksimum : -25 LWS

dilokasi : Sembilangan

Kedalaman minimum

: -8.5 LWS

dilokasi : Buoy 2 dan 5

Luas Area Berlabuh

: Inner = 0.4 Nm2; Outer = 2.8 Nm2

Sarana Bantu Navigasi : Pelampung Suar

: 23 buah

Menara Suar

: 2 buah

Rambu Suar

: 6 buah

Anak Pelampung Suar : 2 buah

16


Posisi Sarana Bantu Navigasi digambarkan pada gambar 2-4:

Gambar 2-4. Posisi Sarana Bantu Suar

2.2.2. Permasalahan Alur Pelayaran Barat Surabaya Alur Pelayaran Barat Surabaya mengalami beberapa permasalahan yang dapat menyebabkan terjadianya tubrukan (collision) antara lain dijelaskan dibawah ini: -

Kerangka Kapal Kondisi APBS yang terlalu sempit menyebabkan sering terjadi kecelakaan. Beberapa kecelakaan bahkan menyebabkan kapal tenggelan di alur pelayaran dan menyebabkan kerangka kapal. Kerangka kapal tersebut sampai saat ini belum diangkat oleh pemilik kapal karena tidak memiliki cukup biaya untuk

17


mengangkat kapal. Sehingga bangkai kapal tersebut berpotensi menimbulkan tabrakan dengan kapal yang lewat alur tersebut. Terdapat 4 kerangka kapal yang berada tepat di APBS dan berpotensi menyebabkan tabrakan yaitu: 1. Ex. MV Seventh Provision pada posisi

06057’45’’ LS /

112042’24’’ BT. 2. Ex. KM Kawitan pada posisi 07011’38’’ LS / 112043’29’’ BT. 3. Ex. KM. Lautan

Berkah pada posisi 06052’04’’ LS /

112044’09’’ BT. 4. Ex. Km. Tipison pada posisi 07010’37’’ LS / 112040’49’’ BT. -

Kondisi Alur Sempit Lebar alur yang sempit menyebabkan kapal tidak dapat berpapasan dengan leluasa dan memerlukan tingkat kehati-hatian yang tinggi, bahkan di beberapa lokasi kapal harus menunggu sampai kapal dari arah berlawanan melewati lokasi tersebut. Beberapa kecelakaan terjadi di APBS. Daftar kecelakaan tabrakan kapal di APBS tergambar pada pada table 2-1

Tabel 2-1 Daftar Tabrakan Kapal di APBS

18


2.3.

Sistem Pengukuran Sistem pengukuran adalah sebuah sistem yang digunakan untuk

mengambil, mengolah dan menampilkan informasi data dari sebuah pengukuran pada pembacaan sensor. Sistem pengukuran data selanjutnya dirancang agar mampu mengambil, mengolah dan menampilakn data yang diukur yang dijelaskan pada Gambar 2-5 dengan menunjukkan diagram blok sistem pengukuran secara umum (P. Bentley, 2005).

Gambar 2-5. Diagram Blok Sistem Pengukuran

Pada Gambar 2-5 merupakan diagram blok sistem pengukuran yang terdapat pada sistem monitoring posisi sudut yaw yang berfungsi menghasilkan data sudut yaw dari pergerakan model kapal. Sistem pengukuran terbagi menjadi 3 bagian yang terdiri dari yaitu:

2.3.1. Struktur Sistem Pengukuran Sistem pengukuran pada umumnya mempunyai 4 tahapan proses agar menjadi sebuah sistem yang sempurna yang terdiri dari sensing element, signal conditioning element, signal processing element dan data presentation element yang dapat dijelaskan dibawah ini (P. Bnetley, 2005). - Sensing Element Sensing Element / sensor adalah sebuah indikator sensitif yang berfungsi untuk mengetahui perubahan pada besaran fisis yang berubah menjadi besaran fisis lainnya pada saat melakukan pengukuran. - Signal Conditioning Element Signal conditioning element merupakan divais yang berfungsi untuk memanipulasi sinyal analog agar terbaca oleh signal proccesing element.

19


- Signal Proccesing Element Signal proccesing element merupakan divais yang berfungsi untuk memproses sinyal analog dari signal conditioning element agar menjadi sinyal digital, dimana dalam proses tersebut dapat disebut sebagai proses ADC (analog to digital converter). - Data Presentation Element Data Presentation Element merupakan divais yang berfungsi untuk mempresentasikan keluaran data dari pembcaan sistem

signal

proccesing element.

2.3.2 Karakteristik Dinamis Karakteristik dinamis merupakan sebuah perilaku yang menggambarkan parameter instrument dalam keadaan yang dipengaruhi oleh waktu.

2.3.2. Karakteristik Statis Karakteristik statis merupakan sebuah perilaku yang menggambarkan parameter instrument dalam keadaan yang tidak dipengaruhi oleh waktu. Karakteristik statis sendiri mempunyai parameter yang terdiri dari yaitu: - Akurasi Merupakan ketepatan alat ukur dalam memberikan nilai dari hasil pengukuran yang berdekatan dengan hasil nilai sebenarnya. Apabila nilai hasil pengukuran tersebut sesuai dengan yang diinginkan maka didapatkan hasil pembacaan alat ukur yang akurat (P. Bentley, 2005). - Presisi Presisi merupakan bagian dari sistem pengukuran yang berfungsi untuk menampilkan sebuah data pengukuran yang sama pada pengukuran berulang.

Ilustrasi

akurasi

dan

presisi

Gambar 2-6 (Raytheon Company, 2007).

20

dapat ditunjukkan pada


Gambar 2-6. Ilustrasi Akurasi dan Presisi

Gambar 2-6 menunjukkan tingkat ke-akurasian dan ke-presisian pada sistem pengukuran. Dimana pada gambar diatas mempuyai 4 kondisi berbeda, yang dapat ditinjau dari tingkat akurasi dan presisi dalam setiap pengukurannya. Kondisi tersebut terdiri dari akurasi presisi, akurasi tidak presisi, tidak akurasi dan luar target, serta tidak akurasi tidak presisi. - Toleransi Toleransi merupakan bagian dari sistem pengukuran yang bersifat menerima besarnya nilai x̅ (xbar) dengan menunjukkan besarnya error maksimum yang didapatkan ketika melakukan sebuah pengukuran. Toleransi juga dapat disebut sebagai standart deviasi yang berfungsi untuk mengetahui tingkat penyebaran data dari nilai rata-rata dengan diambil dari setiap data pengukuran. Adapun persamaan yang digunakan menghitung standart deviasi yang dapat dilihat pada persamaan 2.1 (Child, Oct 1982).

Persamaan

(2.1) merupakan persamaan yang berfungsi untuk

menghitung standar deviasi , dengan xi merupakan hasil dari pengukuran, sedangkan x̅ (xbar) merupakan hasil dari rata-rata 21


pengukuran dan simbol n merupakan jumlah banyaknya sebuah data yang didapatkan ketika melakukan sebuah pengukuran. - Range Range merupakan bagian dari sistem pengukuran yang berfungsi untuk mengetahui batas nilai maksimum(IMAX) dan minimum(IMIN) dalam setiap pengukuran yang dihasilkan oleh alat ukur (P.Bentley, 2005). - Sensitifitas Sensitifitas merupakan sebuah perubahan yang dihasilkan dari hasil pembacaan alat ukur dengan memberikan sejumlah variasi pembacaan dalam pengujian atau pengukuran tersebut. Adapun persamaan yang digunakan untuk mengetahui sensitivitas dapat ditunjukkan pada persamaan (2.2) (P.Bentley, 2005).

2.4.

Peralatan Sistem Kontrol

2.4.1. Mikrokontroler Mikrokontroller merupakan sebuah single chip yang terdapat pada komputer atau berada pada divais kecil mikrokontroller yang digunakan untuk mengontrol sebuah objek, proses atau perintah. Mikrokontroller disebut sebagai single chip dikarenakan pada mikrokontroller mempuyai memori dan I/O interface yang berada di dalam single chip tersebut (Axelson, 1997). Jenis mikrokontroller sangatlah banyak yang terdiri dari Intel, ARM, dan Atmega, salah satunya adalah mikrokontroller dari Arduino, yang memiliki fitur mikrokontroller 8 analog input dan 14 digital I/O pins (Arduino, 2016). Secara umum mikrokontroler dan mikroprosesor memiliki kelebihan dibandingkan dengan sistem diskrit lainnya antara lain : a. Reprogrammable atau dapat diprogram ulang untuk mendapatkan fungsi yang berbeda. b. Rangkaian lebih terintegrasi, lebih ringkas, sederhana, dan tidak rumit. c. Fleksibel dalam pengembangannya.

22


Ada

perbedaan

yang

cukup

penting

antara

Mikroprosesor

dan

Mikrokontroler. Jika Mikroprosesor merupakan CPU (Central Processing Unit) tanpa memori dan I/O pendukung dari sebuah komputer, maka Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU, Memori , I/O tertentu dan unit pendukung, misalnya Analog to Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi didalam mikrokontroler tersebut.

Kelebihan utama dari Mikrokontroler ialah telah

tersedianya RAM dan peralatan I/O Pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Terdapat berbagai jenis mikrokontroler dari berbagai vendor yang digunakan secara luas di dunia. Diantaranya yang terkenal ialah dari Intel, Maxim, Motorolla , dan ATMEL. Beberapa seri mikrokontroler yang digunakan secara luas ialah 8031, 68HC11, 6502 , 2051 dan 89S51.

2.4.2 Mikrokontoler Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 adalah papan mikrokontroler berdasarkan Atmega 328. Papan ini memiliki 54 digital input/output pin (14 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 16 input analog. 16 MKz osilator kristal, USB koneksi, Jack listrik, header ICSP dan tombol reset. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer melalui kabel USB atau power dihubungkan dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk mulai mengaktifkannya. Arduino Mega2560 kompatibel dengan sebagian besar shield yang dirancang untuk Arduino Duemilanove atau Arduino Diecimila. Arduino Mega2560 adalah versi terbaru yang menggantikan versi Arduino Mega. Gambar 2-7 menunjukkan mikrokontroler Arduino Mega 2560

Gambar 2-7. Arduino Mega 2560 23


Pemetaan PIN pada ATmega2560 dengan Arduino Mega2560 tampak pada Gambar 2-8:

Gambar 2-8. PIN Atmega 2560 pada Arduino Mega 2560

2.4.3. Sensor Ultrasonik Ultrasonik

(Ultrasonic

waves)

merupakan

gelombang

mekanik

longitudinal dengan frekuensi di atas 20 KHz yaitu daerah batas pendengaran manusia. Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair, dan gas. Hal ini disebabkan karena gelombang ultrasonik merupakan rambatan energi dan momentum mekanik, rambatan energi ini berinteraksi tergantung pada molekul dan sifat inersia medium yang dilaluinya. Waktu yang dibutuhkan oleh gema untuk kembali ke sensor adalah proporsional terhadap jarak dan tinggi dari objek, karena suara memiliki kecepatan yang tetap. Reflektivitas dari gelombang suara di permukaan cairan akan sama dengan permukaan padat, tapi pada tekstil dan foams, gelombang akan diserap. Modul sensor ultrasonik DT-SENSE USIRR merupakan sensor jarak yang presisi. Dapat melakukan pengukuran jarak 2 cm sampai 3 meter dan sangat mudah untuk dihubungkan ke mikrokontroler menggunakan sebuah pin I/O Adapun karakteristik dari sensor ultrasonik DT-Sense adalah sebagai berikut: 1. Terdiri dari sebuah Ultrasonic Ranger dan dapat dihubungkan dengan 2 buah sensor Infrared Ranger GP2D12 (opsional). 24


2. Memiliki 2 buah antarmuka yang dapat aktif bersama yaitu: a. Pulse Width / Lebar Pulsa (10 μs/mm) b. I2C-bus 3. Dapat dicascade hingga 8 modul dengan hanya 2 pin I/O. 4. Single supply 5 VDC. 5. Supply Current (jika tanpa sensor infrared ranger) a. Aktif: 17 mA typ. b. Reduced Operation: 13 mA typ. c. Power Down: 7 mA typ. d. Power Down + Reduced Operation: 2 mA typ. 6. Siklus pengukuran yang cepat. 7. Pembacaan dapat dilakukan tiap 25 ms (40 Hz rate). 8. Spesifikasi Ultrasonic Ranger: a. Jangkauan: 2 cm hingga 3 m b. Obyek 0-2 cm diukur berjarak 2 cm Sensor ultrasonik yang digunakan merupakan modul pengukur jarak non kontak. Untuk memicu dan membaca data pengukuran hanya memerlukan 1 buah pin mikrokontroler. Selain itu disediakan antarmuka komunikasi 12C. Untuk mengaktifkan sensor maka modul diberi triger pulsa maka sensor akan mengeluarkan sinyal PWM dan duty cycle tersebut sebagai jarak objek dengan sensor. Selanjutnya data ultrasonik dikirim ke mikrokontroler dengan komunikasi serial. Data yang dikirim adalah data 8-bit dengan nilai 5-255 dimana nilai 0 digunakan sebagai tanda akhir data. Gambar 2-9 menunjukkan gambar sensor ultrasonik.

Gambar 2-9. Sensor Ultrasonik

25


2.4.4. Sensor IMU Sensor IMU (inertial measurements unit) merupakan sebuah komponen inersia yang digunakan untuk panduan sebuah sistem yang umumnya digunakan pada kendaraan darat, kendaraan laut, dan roket kendali. Sensor IMU bekerja dengan mensensing sebuah gerakan, dan perpindahan arah dengan menggunakan kombinasi sensor accelerometer digunakan untuk menentukan percepatan gravitasi, gyroscopes digunakan untuk menentukan percepatan sudut dan sensor magnetometer digunakan untuk heading atau menentukan arah mata angin dan digunakan sebagai refrensi pada sumbu yaw (H Azfar, 2009). Sensor IMU yang diguanakan adalah sensor Gyro dengan tipe GY- 521 yang dapat ditunjukkan pada Gambar 2-10

Gambar 2-10. Sensor IMU GY – 521 Tabel 2-2 Spesifikasi Sensor IMU GY – 521 No 1 2 3 4 5

Parameter Input Voltage ADXCL345 ITG-3200 HMC5883L Interface

Keterangan 2.0 volt - 3,3 volt 3-axis digital 3-axis digital gyroscope accelerometer 3-axis digital i2c Serial Data magnetometer

2.4.5. Radio Frequency Radio frequency adalah sebuah gelombang elektromagnetik yang dapat dikatakan sama dengan sinyal wireless dan high frequency signal. Aplikasi dari radio frequency

tersebut

dapat ditemui pada penggunaan sinyal amplitude

modulation(AM), penggunaan sinyal frekuensi pada komputer sebesar 1605 kHz,

26


dan penggunaan sinyal frekuensi pada local area network (LANs) sebesar 2.4GHz (National Instruments, 2015).

2.4.6. 3DR Radio Telemetry 3DR radio telemetry adalah perangkat keras yang berfungsi untuk mentransmisikan sebuah data dengan menggunakan sistem komunikasi wireless. 3DR radio telemetry sendiri memiliki beberapa fitur diantaranya adalah memiliki transmit power up to 20 dBm dengan maximum output power mencapai 100 mW, memiliki sensitifitas -117 dBm, membutuhkan tegangan yang mencapai 3,7 - 6 VDC, memiliki frekuensi 433 Mhz yang digambarkan pada Gambar 2-11

Gambar 2-11. Radio Telemetry 433 Mhz

Adapun spesifikasi radio telemetry yang digunakan ditunjukkan pada Tabel 2.3: Tabel 2.3. Spesifikasi Radio Telemetry No Parameter 1 Input Voltage 2 Sensitivity 3 Frequency 4 Protocol 5 Transmit Current 2.5.

Keterangan 3.7 – 6 volt -117 dBm receive sensitivity433 mHz MAVLink 100mA at 30 dBm

Kapal Patroli Cepat Kapal Patroli Cepat merupakan kapal yang dibangun dengan tujuan untuk

melakukan patroli di sekitar pantai. Aspek yang diuatamakan dalam desain kapal jenis ini adalah kecepatan dan manouver yang baik. Kapal patroli cepat dapat dioperasikan oleh angkatan laut, penjaga pantai, atau polisi air (polair). Kapal patroli cepat digunakan mereka umumnya

27


ditemukan terlibat dalam berbagai peran perlindungan perbatasan, termasuk antipenyelundupan, anti-pembajakan, patroli perikanan, dan penegakan hukum imigrasi.

Gambar 2-12. Kapal Patroli Cepat TNI AL

2.5.1. Model Uji Kapal Patroli Cepat Pada prinsipnya skala model dibuat sebesar mungkin untuk mengurangi factor scale effect. Umumnya pada uji ini digunakan stok propeller, namun demikian harus diperhatikan diameter propeller kemudian pitch propeller dan blade area ratio harus mendekati dari desain propeller sesungguhnya, sedangkan jumlah blade adalah perioritas berikutnya. Model uji harus mempunyai material yang kuat dan ukuran yang presisi. Ukuran kapal, rudder dan propeller harus disesuaikan desain begitu pula semua appendages dibuat sesuai dengan desain aslinya. Turbulence stimulator digunakan pada model sesuai ketentuan. Loading ondition harus dilakukan pengecekan (draft fore/aft dan GM) sebelum pengujian dan diverifikasi ulang setelah pengujian dilaksanakan. Kolam uji harus memiliki lebar yang cukup untuk menghindari efek intrferensi dinding terhadap model uji selama free model test. Pada deep water test maka untuk menghindari efek dari kedalaman maka IMO merekomendasikan nilai 28


minimal h/T = 4 untuk test speed dibawah 0.75 (gh)1/2. Pada uji shallow water test kedalaman harus diskalakan secara benar. Jika nilai h/T sangat kecil maka kekasaran permukaan kolam harus lebih kecil dari 10% dari jarak keel ke dasar.

2.6.

Pengukuran Model Uji Kapal Pengukuran yang dilakukan pada pengujian ini menggunakan dua cara

yaitu berdasarkan pengukuran sensor gyro dan pengukuran menggunakan QTM (Qualysis Track Manager) dimana dapat dijelaskan dibawah ini:

2.6.1. Pengukuran Perubahan Yaw Pada Model Kapal Pengukuran perubahan yaw pada model kapal diukur menggunakan sensor gyro GY – 521 dan menggunakan radio telemetry 433 Mhz untuk mengirimkan data kedalam komputer. Sensor yaw tersebut berfungsi untuk mengetahui raw data respon pergerakan yaw model kapal secara realtime. Adapun perubahan yaw terhadap waktu akan dibuat menjadi diagram dua axis. Dimana axis X merupakan fungsi waktu dan axis Y merupakan fungsi yaw (degree).

2.6.2. Pengukuran Perubahan Sudut Rudder Pada Model Kapal Pengukuran

perubahan

sudut

rudder

pada

model

kapal

diukur

menggunakan sensor servo rudder dan menggunakan radio telemetry 433 Mhz untuk mengirimkan data kedalam komputer. Sensor tersebut berfungsi untuk mengetahui raw data respon pergerakan rudder model kapal secara realtime. Adapun perubahan sudut rudder terhadap waktu akan dibuat menjadi diagram dua axis. Dimana axis X merupakan fungsi waktu dan axis Y merupakan fungsi sudut rudder (degree).

2.6.3. Pengukuran Trajectory Model Kapal dan Halangan Pengukuran pergerakan trajectory model kapal selama pengujian collision dilakukan dengan menggunakan QTM (Qualysis Track Manager). QTM adalah sebuah perangkat lunak yang dirancang dengan menggunakan model kamera Qualisys, kamera tersebut digunakan sebagai media pengumpulan data yang cepat dan tepat. Sistem ini memungkinkan pengguna untuk merekam data secara real 29


time baik dalam 2D, 3D dan 6DOF dengan response waktu yang cepat. QTM juga dapat melakukan identifikasi marker secara otomatis baik passive maupun aktif marker, mudah dalam penambahan kamera jika diperlukan perluasan objek area yang direkam.

- Visual 3D - Motion Monitor - Matlab

Analog Output

Camera Interface

UDP/IP Server

- 2D, 3D, 6DOF - Calibration - Tracking - AIM

Real Time Interface

QTM Qualisys Track Manager

- Closed loop control - Feed back loop to A/D Board

Analog Input

Gambar 2-13. Sistem kerja Qualisys Track Manager

QTM akan melacak pergerakan benda secara automatis, dimana pergerakan marker yang dipasang bada benda uji akan ditampilkan pada layar sehingga dapat diketahui secara langsung posisi benda uji secara real time. Data selanjutnya ditransfer melalui UDP/IP pada perangkat software komputer melalui jaringan LAN. Untuk hardware kamera QTM support untuk semua jenis kamera Oqus dan ProReflex, dimana jika kamera terhubung maka secara otomatis mendeteksi jumlah kamera. Hardware dan software dikendalikan dari satu antar muka pengguna grafis yang mudah disimpan untuk penggunaan selanjutnya.

Gambar 2-14. Koneksi Kamera Oqus (8 pc) dengan QTM

30


Untuk pengukuran 3D dan 6DOF maka system perlu dikalibrasi. Kalibrasi QTM menggunakan system kalibrasi dinamis dimana tongkat dengan ukuran tertentu digerakkan dalam daerah objek referensi untuk mendefinisikan koordinat system.

Gambar 2-15. Contoh Hasil Kalibrasi

Semua pengaturan kalibrasi ini dikendalikan dalam software QTM dan hasil kalibrasi divisualisasikan secara cepat. Kalibrasi ini membutuhkan waktu 15-30 detik. Apabila kalibrasi telah dilakukan dan kamera menangkap objek dengan baik maka kamera tidak boleh lagi digeser. Pada saat capture pengukuran dilaksanakan software akan segera merekam pergerakan marker (jika tidak ada setting delay) dan dapat ditampilkan preview dari pengukuran dengan tombol preview. Untuk sampling rate dari pengukuran sendiri bisa diatur dari capture periodenya.

Gambar 2-16. Contoh tampilan marker pada QTM 31


Semua titik hasil pengukuran dapat disimpan dan diekport dalam sebuah file yang berekstensi TSV, C3D, MAT. File-file ini selanjutnya dapat diolah dengan program lain, misal data file TSV ini dapat diolah dengan excel.

2.7.

Pelaksanaan Pengujian Pelaksanaan test ini berdasarkan COLREG (IMO 1972) tentang berbagai

situasi yang dapat menyebabkan terjadinya collision. Aturan IMO mengenai tabrakan merupakan peraturan internasional yang harus dipatuhi semua nahkoda kapal. Aturan itu adalah: 1.

Aturan kanan (rule of right) Jika dua buah kapal bertemu berhadap-hadapan maka keduanya harus memanuverkan kapalnya ke kanan dan jika sebuah kapal ingin mendahului kapal yang ada didepannya maka kapal yang dibelakang memanuverkan kapalnya ke kanan sedangkan yang lainnya kekiri.

2. Aturan kiri menang kanan kalah (west is the best, east is the least) Jika nahkoda kapal yang satu melihat kapal lain berada di kirinya maka nahkoda kapal tersebut diharuskan untuk lewat terlebih dahulu dan sebaliknya jika nahkoda kapal yang satu melihat kapal lain berada dikanannya maka nahkoda kapal tersebut diharuskan untuk mengurangi kecepatannya dan menunggu kapal yang dilihatnya untuk lewat terlebih dahulu. “Ketika dua kapal saling berhadapan dan dapat mengakibatkan terjadinya resiko tabrakan maka masing-masing kapal akan mengubah arahnya kearah kanan sehingga akan melewati sisi bagian kiri kapal lainnya”.

32


Posisi head on ditunjukkan pada Gambar 2-17:

Gambar 2-17 Posisi Head On

Posisi head on adalah posisi dimana kapal saling berhadapan haluan kapal. Posisi ini merupakan posisi yang sering menjadi posisi terjadinya kecelakaan.

33


Halaman ini sengaja dikosongkan

34

BAB 3 METODA PENELITIAN Untuk menyelesaikan permasalahan yang dihadapi maka akan digunakan metoda eksperimen atau pengujian. Pengujian dilaksanakan dalam skala model uji. Eksperimen dilakukan dengan melalui beberapa tahapan mulai dari pengumpulan data sekunder, persiapan model uji kapal cepat, persiapan kontrol, kalibrasi, persiapan pengujian model uji, pengumpulan data primer Pembuatan dan perancangan sistem kontrol ini akan dilaksanakan di bagian Instrumentasi dan Kalibrasi sedangkan pengujian dilakukan dikolam MOB, Balai Teknologi Hidrodinamika, BPP. Teknologi, Surabaya. Untuk memperjelas metoda yang digunakan dalam penelitian dapat dilihat pada diagram alir pada gambar 3-1: Start

Studi Literatur

Hipotesis

Pengumpulan Data Sekunder (data kapal, rudder, sensor, mikrokontroler)

Persiapan Model Uji

Perancangan Kontrol Model Uji

Tidak Kalibrasi Kontrol Diterima

B

A

Gambar 3-1. Diagram Alir Metoda Penelitian 35

Metoda Penelitian

A

B

Persiapan Pengujian (setting alat ukur, kalibrasi, uji coba awal)

Pengujian Collision Avoidance/ Pengumpulan Data Primer

Perhitungan dan Analisa Data

Tidak Cek Hipotesis Diterima

Pelaporan & Publikasi

Selesai

Gambar 3-2. Lanjutan Diagram Alir Metoda Penelitian

Diagram alir metoda penelitian dapat dijelaskan sebagai berikut : 3.1.

Studi Literatur Studi literatur dilakukan untuk mencari beberapa sumber dan referensi

yang terkait dengan sistem kontrol untuk collision avoidance. Studi literatur dilakukan dengan mencari berbagai publikasi / jurnal ilmiah yang ada serta bukubuku referensi tentang collision avoidance. Studi

literatur

tentang

system

control

meliputi

kajian

tentang

mikrokontroler dilakukan dengan mencari berbagai publikasi serta melalui buku referensi tentang mikrokontroler. Studi literatur tentang sensosr-sensor yang akan digunakan dalam pengujian juga dilakukan dengan mencari berbagai publikasi serta melalui buku referensi tentang mikrokontroler. Sedangkan studi tentang

36

Metoda Penelitian

metode pengukuran jarak antar marker dengan kamera Qualysis dilakukan dengan mempelajari manual qualysis yang ada.

3.2.

Pengumpulan Data Sekunder Pengumpulan data sekunder meliputi data-data yang berhubungan dengan

ukuran utama kapal (LPP, displacement, sarat kapal, skala model dll), jenis dan model rudder, ukuran dan yang digunakan pada model kapal cepat. Data-data ini diperoleh dari informasi desain pemilik kapal dan model drawing.

3.3.

Operasionalisasi Variabel Penelitian Menurut Sugiyono (2012:59) variabel penelitian adalah suatu atribut atau

sifat atau nilai dari orang, obyek atau kegiatan yang mempunyai variabel tertentu yang ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari dan ditarik kesimpulannya. Berdasarkan judul thesis yang telah dikemukakan diatas yaitu “Studi Eksperimental Collision Avoidance Pada Kapal Cepat”, maka variabel-variabel yang diteliti dapat dibedakan menjadi dua: a. Variabel Bebas / Independent (Variabel X) Variabel bebas adalah merupakan variable yang mempengaruhi atau yangmenjadi

sebab

perubahannnya

atau

timbulnya

variable

dependent (terikat). Dalam hal ini variable bebas yang akan berkaitan dengan masalah yang akan diteliti adalah variable X1 adalah jarak tabrakan kapal dengan halangan dan X2 adalah jarak halangan 1 dan halangan 2. b. Variabel Tidak Bebas / Dependent (variable Y) Variabel tidak bebas merupakan variable yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat, karena adanya variable bebas. Dalam hal ini variable yang berkaitan dengan masalah yang diteliti adalah kecepatan model kapal. kecepatan halangan, sudut yaw model kapal, sudut heading model kapal, dan jarak antara model kapal dengan halangan.

37

Metoda Penelitian

3.4.

Perancangan Sistem Kontrol Model Uji

3.4.1. Perancangan Sensor Ultrasonic Model Uji Perancangan sensor ultrasonic berfungsi untuk mengetahui dan mengukur jarak model dengan halangan. Rangkaian block diagram sensor ultrasonic digambarkan pada gambar 3-3.

Set Point

Output Mikrokontroler

Driver

Servo Rudder

Referensi Sensor Ultrasonik

Gambar 3-3. Rangkaian Block Diagram Sensor Ultrasonik

Perancangan sensor ultrasonic tersebut menggunakan komunikasi wire dengan menghubungkan Vcc, Gnd, Echo dan trigger pin. Adapun perancangan sensor ultrasonic dapat dilihat pada gambar 3-4.

Gambar 3-4. Perancangan Sensor Ultrasonic

Gambar

3-4

menjelaskan

perancangan

sensor

ultrasonic

dengan

mikrokontroller. Pin Vcc sensor dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt pada mikrokontroller, pin Gnd sensor dihubungkan dengan pin Gnd mikrokontroller, pin Echo sensor dihubungkan dengan pin 3 mikrokontroller dan pin Trigger sensor dihubungkan dengan pin 4 mikrokontroller. Adapun alur perancangan sensor ultrasonic Gambar 3-5.

38

Mulai

Menghubungkan Echo, Tigger sensor dengan pin 3 dan pin 4 mikrokontroller

Mengintegrasikan Perangkat Keras dengan Perangkat Lunak

Pengambilan Data Ultrasonic dari sensor ke mikrokontroller

Tidak Apakah data diterima? Ya

Mengirimkan data ke serial monitor PC

Selesai

Gambar 3-5. Alur Perancangan Sensor Ultrasonic

Gambar 3-5 menjelaskan tentang alur pengambilan data pada sensor ultrasonic. Sistem ini dihubungkan dengan komunikasi data serial wire dengan menghubungkan pin echo dan pin trigger pada sensor ke pin 3 dan pin 4 pada mikrokontroller. Setelah perancangan pin tersebut maka akan diintegrasikan dengan perangkat lunak yang bertujuan untuk mengetahui apakah sistem tersebut dapat terhubung dengan baik atau tidak. Apabila proses integrasi tidak dapat menampilkan informasi data, maka sistem tersebut akan kembali ke proses pengintegrasian perangkat keras dan perangkat lunak.

3.4.2. Perancangan Sensor Gyro Model Uji Perancangan sensor gyro berfungsi untuk mengetahui dan mengukur perubahan sudut heading yaw model kapal. Rangkaian block diagram sensor yaw digambarkan pada gambar 3-6. 39

Metodologi Penelitian

Set Point

Output Mikrokontroler

Driver

Servo Rudder

Referensi Sensor Yaw

Gambar 3-6. Rangkaian Block Diagram Sensor Yaw

Perancangan sensor gyro tersebut menggunakan komunikasi data serial berupa i2c dengan menghubungkan Vcc, Gnd, SDA, SCl dan INT. Adapun perancangan sensor gyro dapat dilihat pada gambar 3-7.

Gambar 3-7. Perancangan Sensor Gyro

Gambar

3-7

menjelaskan

perancangan

sensor

gyro

dengan

mikrokontroller. Pin Vcc sensor dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt pada mikrokontroller, pin Gnd sensor dihubungkan dengan pin Gnd mikrokontroller, pin SDA sensor dihubungkan dengan pin SDA mikrokontroller, pin SCL sensor dihubungkan dengan pin SCL mikrokontroller dan pin INT sensor dihubungkan dengan pin nomer 2 mikrokontroller. Adapun alur perancangan sensor gyro Gambar 3-8.

40

Metoda Penelitian

Mulai

Menghubungkan SDA, SCL, INT sensor dengan SDA, SCl, pin 2 mikrokontroller


Pengambilan Data Gyro dari sensor ke mikrokontroller

Tidak Apakah data diterima?

Ya

Mengirimkan data ke serial monitor PC

Selesai

Gambar 3-8. Alur Perancangan Sensor Gyro

Gambar 3-8 menjelaskan tentang alur pengambilan data pada sensor gyro. Sistem ini dihubungkan dengan komunikasi data serial

i2c

dengan

menghubungkan pin SDA, SCL dan INT sensor pada mikrokontroller. Setelah perancangan pin tersebut maka akan diintegrasikan dengan perangkat lunak yang bertujuan untuk mengetahui apakah sistem tersebut dapat terhubung dengan baik atau tidak. Apabila proses integrasi tidak dapat menampilkan informasi data, maka sistem tersebut akan kembali ke proses pengintegrasian perangkat keras dan perangkat lunak.

3.4.3. Perancangan Radio Telemetry Model Uji Perancangan

radio

telemetry

pada

model

uji

berfungsi

untuk

mentransmisikan informasi raw data perubahan yaw model kapal kepada sistem ground station dengan secara realtime. Perancangan radio telemetry pada modle kapal dengan menggunakan 2 komunikasi data serial Rx(receiver) dan Tx(transmitter). Adapun perancangan radio telemetry yang dapat ditunjukkan pada Gambar 3-9. 41

Metoda Penelitian

Gambar 3-9. Perancangan Radio Telemetry

Gambar 3-9 menjelaskan tentang konfigurasi radio telemetry dengan mikrokontroller.

Pin

Vcc

radio telemetry

dihubungkan dengan sumber

tegangan 5 volt pada mikrokontroller, pin Gnd radio telemetry dihubungkan dengan Gnd mikrokontroller, pin Rx(receiver) pada radio telemetry dihubungkan dengan pin Tx(transmitter) mikrokontroller, sedangkan pin Tx(transmitter) pada radio telemetry dihubungkan dengan pin Rx(receiver) mikrokontroller. Adapun alur dalam perancangan radio telemetry yang dapat ditunjukkan Gambar 3-10.

Mulai

Menghubungkan Tx dan Rx sensor dengan Tx dan Rx mikrokontroller


Proses Pengujian Transmisi Data pada Radio Telemetry

Tidak

Terhubung?

Ya Mengirimkan data ke serial monitor PC

Selesai

Gambar 3-10. Alur Perancangan Radio Telemetry 42

Metoda Penelitian

Gambar 3-10 menjelaskan tentang alur pengambilan data pada radio telemetry 433 mHz. Sistem radio telemetry tersebut menggunakan komunikasi data serial Rx TX(receiver transnmitter) yang terhubung dengan pin Tx Rx mikrokontroller.

Perancangan

radio

telemetry

tersebut

kemudian

akan

diintegrasikan dengan perangkat lunak yang berfungsi untuk mengatur konfigurasi frequency, channel, dan protocol yang terdapat pada software radio telemetry, agar dapat mentransmisikan informasi berupa raw data dari pembacaan sensor.

3.5.

Kalibrasi Sistem Kontrol Model Uji

3.5.1. Kalibrasi Sensor Ultrasonic Pengujian sensor ultrasonic bertujuan untuk mengetahui nilai karakteristik pembacaan sensor dan mempunyai informasi data yang sudah terverifikasi dan terkalibrasi dengan benar. Pengujian sensor ultrasonic ditunjukkan pada gambar 3-11.

Gambar 3-11. Kalibrasi Sensor Ultrasonic Gambar 3-11 menjelaskan pengujian sensor ultrasonic yang telah dilakukan di Lab Kalibrasi, Balai Teknologi Hidrodinamika, BPPT yang 43


bertujuan untuk mencari dan mengkalibrasi data pembacaan sensor ultrasonic dengan benar, sehingga mampu mengukur jarak antara model kapal dengan halangan didepannya. Sensor Ultrasonic di set pada jarak tertentu, kemudian diukur menggunakan penggaris yang telah terkalibrasi. Kemudian dilihat pembacaan pada penggaris. Apabila setting nilai sensor sama dengan pembacaan penggaris maka sensor telah terkalibrasi.

3.5.2. Kalibrasi Sensor Yaw Pengujian sensor gyro bertujuan untuk mengetahui nilai karakteristik pembacaan sensor dan mempunyai informasi data yang sudah terverifikasi dan terkalibrasi dengan benar. Pengujian sensor gyro ditunjukkan pada gambar 3-12 dan gambar 3-12.

Gambar 3-12. Kalibrasi Sensor Gyro

Gambar 3-12 menjelaskan tentang bagaimana cara pengujian sensor gyro pada yaw berdasarkan sumbu orientasi, yang bertujuan untuk mengetahui raw data pembacaan sensor tersebut apakah dapat bekerja dengan benar. Sensor gyro bekerja apabila ada pergerakan sudut yaw. Perubahan sudut yaw tersebut dapat dilakukan dengan cara memberikan gerakan memutar sensor kearah kanan dan 44

kiri. Dengan memberikan alat bantu berupa busur derajat dibawah sensor maka akan diketahui sudut perubahan yaw. Kalibrasi dilakukan di Lab Kalibrasi, Balai Teknologi

Hidrodinamika,

BPPT

yang

bertujuan

untuk

mencari

dan

mengkalibrasi data pembacaan sensor gyro dengan benar, sehingga mampu mengukur perubahan yaw model kapal yang terjadi.

3.5.3. Kalibrasi Sistem Radio Telemetry Pengujian radio telemetry berfungsi untuk mentransmisikan raw data jarak model kapal dengan halangan, perubahan sudut rudder dan perubahan sudut yaw model kapal. Adapun pengujian radio telemetry yang dilakukan dengan dua tahapan yaitu:  Pengujian Konfigurasi Radio Telemetry Pengujian konfigurasi pada radio telemetry berfungsi untuk mengatur konfigurasi radio telemetry yang meliputi frequency, cahnnel dan protocol yang terdapat pada software radio telemetry. Agar dapat mentransmisikan raw data pembacaan sensor. Adapun software radio telemetry untuk mengatur konfigurasi dapat ditunjukkan pada gambar 313.

Gambar 3-13. Konfigurasi Radioconfig pada Radio Telemetry

45

Metoda Penelitian

Gambar 3-13 menjelaskan konfigurasi radio telemetry 433 mHz, dimana konfigurasi tersebut dapat dilihat pada table 3-1 Tabel 3-1. Konfigurasi Radio Telemetry

 Pengujian Sistem Radio Telemetry Pengujian system ini pada radio telemetry 433 mHz bertujuan untuk mengetahui

apakah

komunikasi

radio

telemetry tersebut

dapat

mentransmisikan data pembacaan sensor. Pengujian system pada radio telemetry dapat ditunjukkan pada gambar 3-14.

Gambar 3-14. Pengujian Radio Telemetry

46

Metoda Penelitian

Gambar 3-14 menjelaskan tentang pengujian system radio telemetry, dengan menghubungkan pin RxTx radio ke pin RxTx mikrokontroller dan dihubungkan dengan system monitoring radio telemetry. Adapun indikator yang terdapat pada pengujian radio telemetry dijelaskan pada table 3-2. Tabel 3-2. Keterangan Indikator pada Radio Telemetry

3.5.4. Kalibrasi Sistem Kamera Qualysis  Pengujian Jangkauan Kamera Pengujian jangkauan kamera Qualysis berfungsi untuk mengetahui apakah jangkauan kamera Qualysis dapat menjangkau area pengujian model kapal. Persiapan alat ukur Qualysis dilakukan dengan memasang 6 buah kamera Oqus pada sisi memanjang kolam uji Manoeuvring (MOB), sehingga diharapkan mampu mengcover semua area pada kolam uji. Kamera dipasang dengan menggunakan penegar dari baja yang dapat diatur ketinggiannya dimana pada sisi bawah penegar diberi pemberat 100 kg sehingga kamera rigid dan tidak bergoyang.  Pemasangan Passive Marker Pada tahapan ini dilakukan pemasangan sensor passive Qualysis pada model kapal cepat dimana sebuah sensor diletakkan tepat pada sisi kanan dan sisi kiri model kapal. Pemasangan sensor sedemikian rupa dilakukan sehingga tiap sensor mempunyai ketinggian yang berbeda dan menempel kuat pada model uji, sehingga dapat terdeteksi dengan baik oleh camera Qualysis.

47


 Kalibrasi Qualysis Kalibrasi Qualysis dilakukan dengan menggunakan alat bantu berbentuk L dengan panjang 720 mm dan lebar 400 mm (alat bantu kalibrasi), yang pada masing-masing ujung dan sisi dipasangi passive sensor dengan jarak tertentu. Alat bantu tersebut diletakkan pada area pengukuran model dan direkam pada mode kalibrasi pada Software Qualysis, sehingga didapatkan parameter-parameter pengukuran dengan memasukkan jarak passive sensor pada plat berbentuk L tersebut pada software Qualysis (menu kalibrasi). Pengukuran untuk kalibrasi minimal selama 10 detik dan sensor passive harus dapat terbaca oleh semua kamera Qualysis.

3.6.

Persiapan Pengujian Collision Avoidance

3.6.1. Persiapan Model Uji Setelah memiliki data sekunder ukuran utama kapal (LPP, displacement, sarat kapal, skala model), maka tahap selanjutnya adalah perencanaan dan pembuatan mekanik miniature kapal. Badan kapal diambil secara keseluruhan mengingat system yang akan digunakan adalah system control yang secara kemungkinan berhubungan langsung dengan air seperti kapal pada umumnya. Setelah itu dilakukan pembuatan sebuah model kapal patroli cepat yang akan digunakan sebagai model uji. Datadata ukuran utama kapal dan model yang akan digunakan dalam percobaan dapat dilihat pada tabel 3-3 Tabel 3-3

48

3.6.2. Pengecekan Draft dan Trim Pengecekan draft dan trim dari model uji dilakukan menggunakan water pass. Dimana level untuk draft dan trim harus tepat ditengah-tengah waterpass. Agar draft model kapal terpenuhi digunakan pemberat berupa ballast. Demikian juga dengan trim kapal digunakan pemberat agar trim terpenuhi.

3.7.

Pengujian Collision Avoidance

3.7.1. Pengujian 1 Halangan Diam Pengujian ini dilakukan dengan kecepatan kapal 10 knot, 1 halangan dalam posisi diam. Variasi dilakukan pada jarak tabrakan yaitu pada jarak 250 m, jarak 200 dan jarak 150 m. Flowchat pengujian dijelaskan pada gambar 3-15

Start

Rekam Data

Jarak 250 m

Tidak

Cek Hasil Uji Diterima Rekam Data

Jarak 200 m

Tidak


Jarak 150 m

Tidak

Cek Hasil Uji Diterima Selesai

Gambar 3-15. Flowchat Pengujian 1 Halangan Diam

49

Metoda Penelitian

3.7.2. Pengujian 1 Halangan Jalan Pengujian ini dilakukan dengan kecepatan kapal 10 knot, kecepatan halangan 4 knot. Variasi dilakukan pada jarak tabrakan yaitu pada jarak 250 m, jarak 200 dan jarak 150 m. Flowchat pengujian dijelaskan pada gambar 3-16 dibawah ini Start

Rekam Data

Jarak 250 m

Tidak


Jarak 200 m

Tidak


Jarak 150 m

Tidak


Gambar 3-16. Flowchat Pengujian 1 Halangan Jalan

3.7.3. Pengujian 2 Halangan Diam, Jarak Antar Halangan 50 m Pengujian ini dilakukan dengan kecepatan kapal 10 knot, 2 halangan dalam posisi diam jarak antar halangan 50 m. Variasi dilakukan pada jarak tabrakan yaitu pada jarak 250 m, jarak 200 dan jarak 150 m. Flowchat pengujian dijelaskan pada gambar 3-17.

50

Metoda Penelitian

Start

Rekam Data

Jarak 250 m

Tidak


Jarak 200 m

Tidak


Jarak 150 m

Tidak




51

Metoda Penelitian

Start

Rekam Data

Jarak 250 m

Tidak


Jarak 200 m

Tidak


Jarak 150 m

Tidak




52

Metoda Penelitian

Start

Rekam Data

Jarak 250 m

Tidak


Jarak 200 m

Tidak


Jarak 150 m

Tidak



3.8. Pengambilan Data 3.8.1 Pengambilan Data Jarak Model Kapal Dengan Halangan Pengambilan data jarak model kapal dengan halangan menggunakan sensor ultrasonic, dimana file tersebut ditransmisikan kedalam computer menggunakan radio telemetry. Data disimpan dalam format txt, sehingga memudahkan data ini dianalisa menggunakan Microsoft Excel maupun Matlab.

3.8.2 Pengambilan Data Pergerakan Sudut Rudder Pengambilan data pergerakan sudut rudder model kapal diambil menggunakan data PWM dari motor servo rudder, dimana file tersebut ditransmisikan kedalam computer menggunakan radio telemetry. Data disimpan dalam format txt, sehingga memudahkan data ini dianalisa menggunakan Microsoft Excel maupun Matlab. 53

Metoda Penelitian

3.8.3 Pengambilan Data Pergerakan Sudut Yaw Pengambilan data pergerakan sudut yaw model kapal diambil menggunakan sensor gyro, dimana file tersebut ditransmisikan kedalam computer menggunakan radio telemetry. Data disimpan dalam format txt, sehingga memudahkan data ini dianalisa menggunakan Microsoft Excel maupun Matlab.

3.8.4 Pengambilan Data Trajectory Kapal Pengambilan data trajectory model kapal dan

halangan menggunakan

kamera Qualysis. Data disimpan dalam bentuk file TSV sehingga dapat lebih mudah untuk dianalisa menggunakan Microsoft Excel maupun Matlab.

54

BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian Collision Avoidance 1 Halangan 4.1.1 Pengambilan Data Sensor Dengan 1 Halangan Diam  Pengujian Jarak 250 meter

Jarak 250 m Rudder 30 deg, Yaw 30 deg 500

40

400

30

300 20 10

100 0 -100 0

0 5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Sudut (deg)

Jarak (m)

200

-10

-200 -20 -300 -30

-400 -500

-40

Sensor Ultrasonic

Time Series (sec) Pergerakan Yaw

Pergerakan Rudder

Gambar 4-1. Grafik Sensor Ultrasonic, Sensor Gyro dan Sensor Rudder

Dari gambar 4-1, dimana menggambarkan pada saat sensor ultrasonic membaca jarak kapal terhadap halangan pada jarak 281 meter skala penuh pada waktu 10.52 detik kemudian memberikan inputan ke mikrokontroller untuk selanjutnya diteruskan ke rudder. Rudder melakukan aksi belok pada waktu 10.94 detik pada jarak kapal terhadap halangan 276 meter. Rudder bergerak dari 0 sampai 30 derajat membutuhkan waktu 2.52 detik. Pada saat rudder mencapai 30

55

Hasil Penelitian dan Pembahasan

derajat arah starboard, jarak kapal dengan halangan sebesar 250 meter dan sudut yaw sebesar 1.49 derajat. Pada saat yaw kapal mencapai sudut 30 derajat, memberikan

inputan

kepada servo rudder untuk memutar rudder 30 derajat kearah portside, sehingga kapal berbelok dan sudut yaw berubah menjadi kecil. Hingga sudut yaw mencapai 0 derajat, memberikan inputan kepada rudder untuk bergerak ke arah 0 derajat supaya kapal dapat kembali lurus.  Pengujian Jarak 200 meter


40

400

30

300 20 10

100 0 -100 0

0 5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Sudut (deg)

Jarak (m)

200

-10

-200 -20 -300 -30

-400

-500

-40

Sensor Ultrasonic


Pergerakan Rudder


Dari Gambar 4-2 dimana menggambarkan pada saat sensor ultrasonic membaca jarak kapal terhadap halangan pada jarak 233 meter skala penuh pada waktu 15.57 detik kemudian memberikan inputan ke mikrokontroller untuk selanjutnya diteruskan ke rudder. Rudder melakukan aksi belok pada waktu 15.99 detik pada jarak kapal terhadap halangan 230 meter. Rudder bergerak dari 0 56

sampai 30 derajat membutuhkan waktu 2.52 detik. Pada saat rudder mencapai 30 derajat arah starboard, jarak kapal dengan halangan sebesar 206 meter dan sudut yaw sebesar 0.97 derajat. Pada saat yaw kapal mencapai sudut 30 derajat, memberikan

inputan

kepada servo rudder untuk memutar rudder 30 derajat kearah portside, sehingga kapal berbelok dan sudut yaw berubah menjadi kecil. Hingga sudut yaw mencapai 0 derajat, memberikan inputan kepada rudder untuk bergerak ke arah 0 derajat supaya kapal dapat kembali lurus.  Pengujian Jarak 150 meter


40

400

30

300 20 10

100 0 -100 0

0 5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Sudut (deg)

Jarak (m)

200

-10

-200 -20 -300 -30

-400 -500

-40

Sensor Ultrasonic


Pergerakan Rudder


Dari Gambar 4-3 dimana menggambarkan pada saat sensor ultrasonic membaca jarak kapal terhadap halangan pada jarak 184 meter pada waktu 19.36 detik kemudian memberikan inputan ke mikrokontroller untuk selanjutnya diteruskan ke rudder. Rudder melakukan aksi belok pada waktu 19.78 detik dan 57


pada jarak kapal terhadap halangan 182 meter. Rudder bergerak dari 0 sampai 30 derajat membutuhkan waktu 2.52 detik. Pada saat rudder mencapai 30 derajat arah starboard, jarak kapal dengan halangan sebesar 160 meter dan sudut yaw sebesar 0.89 derajat. Pada saat yaw kapal mencapai sudut 30 derajat, memberikan

inputan

kepada servo rudder untuk memutar rudder 30 derajat kearah portside, sehingga kapal berbelok dan sudut yaw berubah menjadi kecil. Hingga sudut yaw mencapai 0 derajat, memberikan inputan kepada rudder untuk bergerak ke arah 0 derajat supaya kapal dapat kembali lurus.

4.1.2 Pengambilan Data Qualysis  Marker Halangan Dengan software Qualysis, marker halangan dapat terlihat pada sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Ditunjukkan pada gambar 4.13 hasil marker halangan dengan kamera Qualysis.

Gambar 4-4. Grafik Marker Halangan Pada Qualysis

Dari gambar 4-13, grafik berwarna kuning adalah sumbu x dan grafik berwarna hijau adalah sumbu y. Dari data pengujian, diambil rata-rata untuk menentukan posisi halangan pada sumbu x dan sumbu y. Hasil dari rata-rata posisi x dan y ditampilkan pada tabel 4-1: Tabel 4-1. Rata-rata posisi X

Y

-3.32443

6.71244

58

Dari data hasil rata-rata tersebut dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat dalam diagram kartesius maka akan tampak seperti Gambar 4-5.

Posisi Halangan 700 500 400 300 200

Ordinat Y (m)

600

100 0 -300

-250

-200

-150 -100 Ordinat X (m)

-50

0

Marker Halangan

Gambar 4-5. Marker Halangan  Marker Model Kapal Pada pengujian collision, marker kapal yang dihasilkan dari kamera Qualysis berfungsi untuk membaca posisi kapal selama pengujian, terhadap sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Sehingga didapatkan posisi kapal seiiring dengan kapal menghindari halangan. Dari pengujian ini didapatkan grafik trajectory kapal yang ditampilkan pada gambar 4-6

Gambar 4-6. Grafik Marker Kapal Pada Qualysis 59


 Trajectory Kapal  Pengujian Jarak 250 meter Dari gambar 4-6, maka data tersebut dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat diagram kartesius yang ditampilkan pada gambar 4-7

Trajectory Kapal 700

Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Ordinat X (m) Melewati Halangan

Tanpa Halangan

Gambar 4-7. Grafik Trajectory Kapal dan Trajectory Awal Pada Pengujian 250 m

Dari gambar 4-7 dapat terlihat bahwa trajectory kapal berubah dari trajectory awal karena adanya halangan didepannya. Sumbu x pada grafik mewakili sumbu x pada ordinat pada skala penuh dan sumbu y pada grafik mewakili sumbu y pada ordinat pada skala penuh.  Pengujian Jarak 200 meter Dari gambar 4-6, maka data tersebut dibuat diagram kartesius maka akan tampak seperti gambar 4-8

60


Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300


Tanpa Halangan


Dari gambar 4-8 dapat terlihat bahwa trajectory kapal berubah dari trajectory awal karena adanya halangan didepannya. Sumbu x pada grafik mewakili sumbu x ordinat pada skala penuh dan sumbu y pada grafik mewakili sumbu y ordinat pada skala penuh.  Pengujian Jarak 150 meter Dari gambar 4-6, maka data tersebut dibuat diagram kartesius maka akan tampak seperti gambar 4-9

61



Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300


Tanpa Halangan


Dari gambar 4-9 dapat terlihat bahwa trajectory kapal berubah dari trajectory awal karena adanya halangan didepannya. Sumbu x pada grafik mewakili sumbu x ordinat pada skala penuh dan sumbu y pada grafik mewakili sumbu y ordinat pada skala penuh. Untuk mempermudah pembacaan grafik maka grafik trajectory kapal dari ketiga pengujian (250 m, 200 m dan 150 m) dan grafik halangan dijadikan dalam satu grafik yang ditampilkan pada gambar 4-10

62

Trajectory Kapal dan Halangan 700 600

Ordinat Y (m)

500 400 300 200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Ordinat X (m) Trajectory Kapal 250 m

Trajectory Kapal 200 m


Halangan

Gambar 4-10. Grafik Trajectory Kapal dan Halangan Pada Pengujian 250 m, 200 m dan 150 m  Jarak Kapal Terhadap Halangan Dengan adanya data kedua titik yaitu titik kapal dan titik halangan pada gambar 4-10, maka dapat dicari jarak antara kapal terhadap halangan selama pengujian collision terjadi. Dengan menggunakan persamaan jarak antara dua titik yaitu: Jarak dua titik A (X1 , Y1) dan titik B (X2 , Y2) Jarak = √ (selisih x)2 + (selisih y)2 ...................................................(4.1) = √ (X2 − X1)2 + (Y2 − Y1)2 ...................................................(4.2) Dimana: X1 = Nilai X Halangan X2 = Nilai X Kapal Y1 = Nilai Y Halangan Y2 = Nilai Y Kapal Dari persamaan 4.2 maka dapat dibuat grafik jarak kapal dengan halangan

63


Jarak Kapal Terhadap Halangan (m)

Jarak 300 250 200 150 100 50 0

-500

-400

-300

-200

-100

0

Ordinat X (m) Jarak Tabrakan 250 m

Jarak Tabrakan 200 m


Gambar 4-11. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan

Dari gambar 4-11, terlihat bahwa dengan jarak tabrakan 250 m, 200 m dan 150 m kapal masih dapat menghindari halangan. Berdasarkan grafik maka jarak terdekat kapal dengan halangan pada jarak tabrakan 250 meter adalah 88.25 meter, pada jarak tabrakan 200 meter adalah 45.95 meter, dan pada jarak tabrakan 150 meter adalah 12.75 meter.

4.2. Hasil Pengujian Collision Avoidance 1 Halangan Jalan 4.2.1 Pengambilan Data Qualysis  Marker Halangan Dengan software Qualysis, marker halangan dapat terlihat pada sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Ditunjukkan pada gambar 4-12 hasil marker halangan dengan kamera Qualysis.

64

Gambar 4-12. Grafik Marker Halangan Pada Qualysis

Dari gambar 4-12, tampak grafik berwarna kuning adalah sumbu x dan grafik berwarna hijau adalah sumbu y. Dari data tersebut dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat dalam diagram kartesius maka akan tampak seperti gambar 4-13.

Posisi Halangan 600

Ordinat Y (m)

500 400

300 200 100 0

-350

-300

-250

-200

-150

-100

Ordinat X (m)

Marker Halangan

Gambar 4-13. Trajectory Marker Halangan

65

-50

0


 Marker Model Kapal Pada pengujian collision, marker kapal yang dihasilkan dari kamera Qualysis berfungsi untuk membaca posisi kapal selama pengujian, terhadap sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Sehingga didapatkan posisi kapal seiiring dengan kapal menghindari halangan. Dari pengujian ini didapatkan grafik sebagai berikut

Gambar 4-14. Grafik Marker Kapal Pada Qualysis  Trajectory Kapal  Pengujian Jarak 250 meter Dari gambar 4-14, maka data tersebut dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat diagram kartesius yang ditampilkan pada gambar 4-15

66


600

Ordinat Y (m)

500 400 300 200 100 0

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300


Tanpa Halangan

Grafik 4-15. Trajectory Kapal Pada Pengujian 250 m


67



600

Ordinat Y (m)

500 400 300 200 100 0

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300


Tanpa Halangan



68


600

Ordinat Y (m)

500 400 300 200 100 0

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300


Tanpa Halangan



69


Trajectory Kapal dan Halangan 700 600

Ordinat Y (m)

500 400 300 200 100 0

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

Ordinat X (m) Trajectory Kapal 250 m

Trajectory kapal 200 m


Halangan


70

Jarak Kapal Terhadap Halangan 600

Jarak (m)

500 400 300 200 100 0 0

5

10

15

20

25

30

35

Time (s) Jarak Tabrakan 250 m



Gambar 4-19. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan

Dari gambar 4-19, terlihat bahwa dengan jarak tabrakan 250 m, 200 m dan 150 m kapal masih dapat menghindari halangan. Sumbu x adalah waktu pengujian dimana T = 1, adalah saat kapal dan halangan mulai berjalan dan berakhir pada T = 30, sedangkan sumbu y adalah jarak kapal terhadap halangan dimana jarak terjauh terjadi pada T = 1. Berdasarkan grafik maka jarak terdekat kapal dengan halangan pada jarak tabrakan 250 meter adalah 34.17 meter yang terjadi pada T = 16, pada jarak tabrakan 200 meter adalah 13.46 meter yang terjadi pada T = 17, dan pada jarak tabrakan 150 meter adalah 13.36 meter yang terjadi pada T = 17.

71


4.3. Hasil Pengujian Collision Avoidance 2 Halangan Diam 4.3.1 Pengambilan Data Qualysis  Marker Halangan Dengan software Qualysis, marker halangan dapat terlihat pada sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Ditunjukkan pada gambar 4-20 hasil marker halangan dengan kamera Qualysis.

Gambar 4-20. Grafik Marker Halangan Pada Qualisys

Dari gambar 4-20, terdapat dua grafik sumbu x dan dua grafik sumbu y, masing-masing untuk halangan 1 dan halangan 2. Dari data tersebut diambil rata-rata untuk menentukan posisi halangan 1 dan halangan 2 pada sumbu x dan sumbu y. Hasil dari rata-rata ditampilkan pada tabel 42: Tabel 4-2. Rata-rata posisi 2 halangan jarak 50 m X Halangan 1 Kiri -2.97 Halangan 1 Kanan -3.32 Halangan 2 Kiri -4.03 Halangan 2 Kanan -4.38

Y 7.06 6.71 6.01 5.66

Dari data hasil rata-rata, dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat dalam diagram kartesius maka akan tampak seperti Gambar 4-21.

72

Posisi Halangan 600

400 300

200

Ordinat Y (m)

500

100 0 -400

-350

-300

-250

-200 -150 -100 -50 Ordinat X (m) Marker Halangan Sisi Kiri Marker Halangan Sisi Kanan Marker Halangan Sisi Kiri Marker Halangan Sisi Kanan

0

Gambar 4-21. Grafik Trajectory Halangan 1 dan Halangan 2  Marker Model Kapal Pada pengujian collision, marker kapal yang dihasilkan dari kamera Qualysis berfungsi untuk membaca posisi kapal selama pengujian, terhadap sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Sehingga didapatkan posisi kapal seiiring dengan kapal menghindari halangan. Dari pengujian ini didapatkan grafik seperti pada gambar 4-22

Gambar 4-22. Grafik Marker Kapal Pada Qualysis

73


 Trajectory Kapal  Pengujian Jarak 250 meter dan Jarak Antar Halangan 50 meter Dari gambar 4-22, maka data tersebut dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat diagram kartesius yang ditampilkan pada gambar 4-23.


Ordinat Y (m)

600 500 400

300 200

100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Ordinat X (m) Melewati Halangan Sisi Kanan Kapal

Melewati Halangan Sisi Kiri Kapal

Tanpa Halangan Sisi Kanan Kapal

Tanpa Halangan Sisi Kiri Kapal

Gambar 4-23. Trajectory Kapal Pada Pengujian 250 m

Dari gambar 4-23 dapat terlihat bahwa trajectory kapal berubah dari trajectory awal karena adanya halangan didepannya. Sumbu x pada grafik mewakili sumbu x ordinat pada skala penuh dan sumbu y pada grafik mewakili sumbu y ordinat pada skala penuh.  Pengujian Jarak 200 meter dan Jarak Antar Halangan 50 meter Dari gambar 4-22, maka data tersebut dibuat diagram kartesius yang ditampilkan pada gambar 4-24

74


Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200

100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300






Dari gambar 4-24 dapat terlihat bahwa trajectory kapal berubah dari trajectory awal karena adanya halangan didepannya. Sumbu x pada grafik mewakili sumbu x ordinat pada skala penuh dan sumbu y pada grafik mewakili sumbu y ordinat pada skala penuh.  Pengujian Jarak 150 meter dan Jarak Antar Halangan 50 meter Dari gambar 4-22, maka data tersebut dibuat diagram kartesius yang ditampilkan pada gambar 4-25

75



Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200

100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300







76

Trajectory Kapal dan Halangan 700

Ordinat Y (m)

600 500 400 300

200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Ordinat X (m) Trajectory Kapal 250 m Sisi Kanan Trajectory Kapal 200 m Sisi Kanan Trajectory Kapal 150 m Sisi Kanan Halangan 1 Sisi Kanan Halangan 2 Sisi Kanan

Trajectory Kapal 250 m Sisi Kiri Trajectory Kapal 200 m Sisi Kiri Trajectory Kapal 150 m Sisi Kiri Halangan 1 Sisi Kiri Halangan 2 Sisi Kiri


77


Jarak Kapal Terhadap Halangan 1 700 600 Jarak (m)

500 400 300 200 100 0

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Ordinat X (m) Pada Pengujian 250 m

Pada Pengujian 200 m


Gambar 4-27. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 1 Dari gambar 4-27, terlihat bahwa dengan jarak tabrakan 250 m, 200 m dan 150 m kapal masih dapat menghindari halangan. Berdasarkan grafik maka jarak terdekat kapal dengan halangan 1 pada jarak tabrakan 250 meter adalah 88.25 meter, pada jarak tabrakan 200 meter adalah 45.95 meter, dan pada jarak tabrakan 150 meter adalah 12.75 meter. Sedangkan untuk jarak kapal terhadap halangan 2 digambarkan pada gambar 4-28


500 400 300

200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200




Gambar 4-28. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 2 78

300

Dari gambar 4-28, terlihat bahwa dengan jarak tabrakan 250 m kapal tidak mampu menghindari halangan sedangkan pada jarak 200 m dan 150 m kapal masih dapat menghindari halangan. Berdasarkan grafik maka jarak terdekat kapal dengan halangan 2 pada jarak tabrakan 250 meter adalah 0 meter, pada jarak tabrakan 200 meter adalah 7.74 meter, dan pada jarak tabrakan 150 meter adalah 41.26 meter.

4.3.2 Pengambilan Data Qualysis  Pengujian Jarak 250 meter dan Jarak Antar Halangan 100 meter  Marker Halangan Dengan software Qualysis, marker halangan dapat terlihat pada sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Ditunjukkan pada gambar 4-29 hasil marker halangan dengan kamera Qualysis.

Gambar 4-29. Marker Halangan Pada Qualisys

Dari gambar 4-29, terdapat dua grafik sumbu x dan dua grafik sumbu y, masing-masing untuk halangan 1 dan halangan 2. Dari data tersebut diambil ratarata untuk menentukan posisi halangan 1 dan halangan 2 pada sumbu x dan sumbu y. Hasil dari rata-rata ditampilkan pada tabel 4-3: Tabel 4-3. Rata-rata posisi pada 2 halangan diam jarak 100 m Halangan 1 Kiri Halangan 1 Kanan Halangan 2 Kiri Halangan 2 Kanan

79

X -2.97 -3.32 -4.74 -5.09

Y 7.06 6.71 5.30 4.95


Dari data hasil rata-rata, dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat dalam diagram kartesius maka akan tampak seperti Gambar 4-30:

Posisi Halangan 600

400 300 200

Ordinat Y (m)

500

100 0 -600

-500

-400

-300 -200 -100 Ordinat X (m) Marker Halangan Sisi Kiri Marker Halangan Sisi Kanan Marker Halangan Sisi Kiri Marker Halangan Sisi Kanan

0

Gambar 4-30. Grafik Posisi Marker Halangan 1 dan Halangan 2  Marker Model Kapal Pada pengujian collision, marker kapal yang dihasilkan dari kamera Qualysis berfungsi untuk membaca posisi kapal selama pengujian, terhadap sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Sehingga didapatkan posisi kapal seiiring dengan kapal menghindari halangan. Dari pengujian ini didapatkan grafik seperti pada gambar 4-31

Gambar 4-31. Grafik Marker Kapal Pada Qualysis 80

 Trajectory Kapal  Pengujian Jarak 250 meter dan Jarak Antar Halangan 100 meter Dari gambar 4-31, maka data tersebut dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat diagram kartesius yang ditampilkan pada gambar 4-32


Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300






Dari gambar 4-32 dapat terlihat bahwa trajectory kapal berubah dari trajectory awal karena adanya halangan didepannya. Sumbu x pada grafik mewakili sumbu x pada skala penuh dan sumbu y pada grafik mewakili sumbu y pada skala penuh.  Pengujian Jarak 200 meter dan Jarak Antar Halangan 100 meter Dari gambar 4-31, maka data tersebut dibuat diagram kartesius yang ditampilkan pada gambar 4-33

81



Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200

100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300






Dari gambar 4-33 dapat terlihat bahwa trajectory kapal berubah dari trajectory awal karena adanya halangan didepannya. Sumbu x pada grafik mewakili sumbu x kolam pengujian dan sumbu y pada grafik mewakili sumbu y pada kolam pengujian.  Pengujian Jarak 150 meter dan Jarak Antar Halangan 100 meter Dari gambar 4-31, maka data tersebut dibuat diagram kartesius yang ditampilkan pada gambar 4-34

82


Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200

100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300






Dari gambar 4-34 dapat terlihat bahwa trajectory kapal berubah dari trajectory awal karena adanya halangan didepannya. Sumbu x pada grafik mewakili sumbu x kolam pengujian dan sumbu y pada grafik mewakili sumbu y pada kolam pengujian. Untuk mempermudah pembacaan grafik maka grafik trajectory kapal dari ketiga pengujian (250 m, 200 m dan 150 m) dan grafik halangan dijadikan dalam satu grafik yang ditampilkan pada gambar 4-35

83



Ordinat Y (m)

600 500 400 300

200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Ordinat X (m) Series1 Trajectory Kapal 200 m Sisi Kanan Trajectory Kapal 150 m Sisi Kanan Halangan 1 Sisi Kanan Halangan 2 Sisi Kanan

Series2 Trajectory Kapal 200 m Sisi Kiri Trajectory Kapal 150 m Sisi Kiri Halangan 1 Sisi Kiri Halangan 2 Sisi Kiri

Gambar 4-35. Grafik Trajectory Kapal, Halangan 1 dan Halangan 2  Jarak Kapal Terhadap Halangan Dengan adanya data kedua titik yaitu titik kapal dan titik halangan pada gambar 4-36, maka dapat dicari jarak antara kapal terhadap halangan selama pengujian collision terjadi. Dengan menggunakan persamaan jarak antara dua titik yaitu: Jarak dua titik A (X1 , Y1) dan titik B (X2 , Y2) Jarak = √ (selisih x)2 + (selisih y)2 ...................................................(4.1) = √ (X2 − X1)2 + (Y2 − Y1)2 ...................................................(4.2) Dimana: X1 = Nilai X Halangan X2 = Nilai X Kapal Y1 = Nilai Y Halangan Y2 = Nilai Y Kapal Dari persamaan 4.2 maka dapat dibuat grafik jarak kapal dengan halangan

84


500 400 300 200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300






500 400 300 200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200




Gambar 4-37. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 2

85

300


Dari gambar 4-37, terlihat bahwa dengan jarak tabrakan 250 m, 200 m dan 150 m kapal masih dapat menghindari halangan. Berdasarkan grafik maka jarak terdekat kapal dengan halangan 2 pada jarak tabrakan 250 meter adalah 30.41 meter, pada jarak tabrakan 200 meter adalah 72.95 meter, dan pada jarak tabrakan 150 meter adalah 101.26 meter.

4.3.3 Pengambilan Data Qualysis  Pengujian Jarak 250 meter dan Jarak Antar Halangan 150 meter  Marker Halangan Dengan software Qualysis, marker halangan dapat terlihat pada sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Ditunjukkan pada gambar 4-38 hasil marker halangan dengan kamera Qualysis.

Gambar 4-38. Grafik Marker Halangan Pada Qualisys

Dari gambar 4-38, terdapat dua grafik sumbu x dan dua grafik sumbu y, masing-masing untuk halangan 1 dan halangan 2. Dari data tersebut diambil ratarata untuk menentukan posisi halangan 1 dan halangan 2 pada sumbu x dan sumbu y. Hasil dari rata-rata ditampilkan pada 4-4: Tabel 4-4. Rata-rata posisi pada 2 halangan diam jarak 150 m Halangan 1 Kiri Halangan 1 Kanan Halangan 2 Kiri Halangan 2 Kanan

86

X -2.97 -3.32 -5.44 -5.79

Y 7.06 6.71 4.60 4.25

Dari data hasil rata-rata, dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat dalam diagram kartesius maka akan tampak seperti Gambar 4-39:

Posisi Halangan 600 400 300

200 100

Ordinat Y (m)

500

0 -600

-500

-400

-300 -200 -100 Ordinat X (m) Marker Halangan Sisi Kiri Marker Halangan Sisi Kanan Marker Halangan Sisi Kiri Marker Halangan Sisi Kanan

0

Gambar 4-39. Grafik Posisi Marker Halangan 1 dan Halangan 2  Marker Model Kapal Pada pengujian collision, marker kapal yang dihasilkan dari kamera Qualysis berfungsi untuk membaca posisi kapal selama pengujian, terhadap sumbu x dan sumbu y kolam pengujian. Sehingga didapatkan posisi kapal seiiring dengan kapal menghindari halangan. Dari pengujian didapatkan grafik seperti pada gambar 4-40

Gambar 4-40. Grafik Marker Kapal Pada Qualysis

87


 Trajectory Kapal  Pengujian Jarak 250 meter dan Jarak Antar Halangan 150 meter Dari gambar 4-40, maka data tersebut dikalikan dengan faktor skala model agar mendapatkan ordinat skala asli dan dibuat diagram kartesius yang ditampilkan pada gambar 4-41


Ordinat Y (m)

600 500 400

300 200

100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300







88


Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200

100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300







89



Ordinat Y (m)

600 500 400 300 200

100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300






Dari gambar 4-43 dapat terlihat bahwa trajectory kapal berubah dari trajectory awal karena adanya halangan didepannya. Sumbu x pada grafik mewakili sumbu x pada skala penuh dan sumbu y pada grafik mewakili sumbu y pada skala penuh. Untuk mempermudah pembacaan grafik maka grafik trajectory kapal dari ketiga pengujian (250 m, 200 m dan 150 m) dan grafik halangan dijadikan dalam satu grafik yang ditampilkan pada gambar 4-44

90


Ordinat Y (m)

600 500 400 300

200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

Ordinat X (m) Trajectory Kapal 250 m Sisi Kanan Trajectory Kapal 200 m Sisi Kanan Trajectory Kapal 150 m Sisi Kanan Halangan 1 Sisi Kanan Halangan 2 Sisi Kanan

Trajectory Kapal 250 m Sisi Kiri Trajectory Kapal 200 m Sisi Kiri Trajectory Kapal 150 m Sisi Kiri Halangan 1 Sisi Kiri Halangan 2 Sisi Kiri

Gambar 4-44. Grafik Trajectory Kapal, Halangan 1 dan Halangan 2  Jarak Kapal Terhadap Halangan Dengan adanya data kedua titik yaitu titik kapal dan titik halangan pada gambar 4-44, maka dapat dicari jarak antara kapal terhadap halangan selama pengujian collision terjadi. Dengan menggunakan persamaan jarak antara dua titik yaitu: Jarak dua titik A (X1 , Y1) dan titik B (X2 , Y2) Jarak = √ (selisih x)2 + (selisih y)2 ...................................................(4.1) = √ (X2 − X1)2 + (Y2 − Y1)2 ...................................................(4.2) Dimana: X1 = Nilai X Halangan X2 = Nilai X Kapal Y1 = Nilai Y Halangan Y2 = Nilai Y Kapal Dari persamaan 4.2 maka dapat dibuat grafik jarak kapal dengan halangan

91



500 400 300 200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300






500 400 300 200 100 0 -500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

Ordinat X (m)




Gambar 4-46. Grafik Jarak Kapal Terhadap Halangan 2

92

300

Dari gambar 4-46, terlihat bahwa dengan jarak tabrakan 250 m, 200 m dan 150 m kapal masih dapat menghindari halangan. Berdasarkan grafik maka jarak terdekat kapal dengan halangan 2 pada jarak tabrakan 250 meter adalah 98.90 meter, pada jarak tabrakan 200 meter adalah 141.06 meter, dan pada jarak tabrakan 150 meter adalah 166.89 meter.

4.4. Pembahasan Pengujian Collision Avoidance 4.4.1 Pengujian Dengan 1 Halangan Diam Pengujian collision dengan 1 halangan diam ini dilakukan pada variasi jarak tabrakan sepanjang 250 m, 200 m dan 150 meter. Dari hasil pengujian diatas maka dapat dibuat

tabel untuk lebih memudahkan dalam menganalisa hasil

pengujian dengan 1 hal. Tabel 4-5. Pengujian Collision Avoidance 1 Halangan Diam Pengujian Collision Avoidance Dengan 1 Halangan Diam 250 m 200 m 150 m Jarak Sensor Membaca Halangan 276 m 230 m 177 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Berbelok 271 m 224 m 173 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Rudder 30 246 m 203 m 153 m Waktu Rudder mencapai 30 deg 0.3 sec 0.3 sec 0.3 sec Sudut Yaw ketika Rudder 30 deg 1.49 0.97 0.89 Jarak Kapal dan Halangan Minimum 88.25 m 47.33 m 12.75 m Dari Tabel 4-5 tersebut dapat diketahui error yang terjadi pada sensor ultrasonic. Dimana error ini terjadi karena adanya perbedaan antara setting point jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pemrograman dengan pembacaan jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pengujian. Error tersebut disajikan pada Tabel 4-6 dibawah ini. Tabel 4-6. Error Sensor Ultrasonic Pengujian 1 Halangan Diam Error Pembacaan Sensor Ultrasonic 250 m 200 m 150 m Setting Sensor Membaca Halangan 285 m 235 m 185 m Jarak Sensor Membaca Halangan 276 m 230 m 177 m Error Sensor Jarak 9m 5m 8m Persentase Error 3.1% 2.1% 4.3% Rata-rata Persentase Error 3.17% 93


4.4.2 Pengujian Dengan 1 Halangan Jalan Pengujian collision dengan 1 halangan jalan ini dilakukan pada variasi jarak tabrakan sepanjang 250 m, 200 m dan 150 meter. Dari hasil pengujian diatas maka dapat dibuat tabel untuk lebih memudahkan dalam menganalisa hasil pengujian dengan 1 halangan jalan. Tabel 4-7menunjukkan hasil pengujian collision avoidance 1 halangan diam pada kecepatan kapal 10 knot dan kecepatan halangan 4 knot. Tabel 4-7. Pengujian Collision Avoidance 1 Halangan Jalan Pengujian Collision Avoidance dengan 1 Halangan Jalan 250 m 200 m 150 m Jarak Sensor Membaca Halangan 251 m 204 m 158 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Berbelok 240 m 193 m 148 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Rudder 30 220 m 173 m 128 m Waktu Rudder mencapai 30 deg 0.3 sec 0.3 sec 0.3 sec Sudut Yaw ketika Rudder 30 deg 1.4 deg 1 deg 1.2 deg Jarak Kapal dan Halangan Minimum 63.06 m 32.9 m 14.65 m Dari Tabel 4-7 tersebut dapat diketahui error yang terjadi pada sensor ultrasonic. Dimana error ini terjadi karena adanya perbedaan antara setting point jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pemrograman dengan pembacaan jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pengujian. Error tersebut disajikan pada Tabel 4-8 dibawah ini. Tabel 4-8. Error Sensor Ultrasonic Pengujian 1 Halangan Jalan Error Pembacaan Sensor Ultrasonic 250 m 200 m Setting Sensor Membaca Halangan 1 285 m 235 m Jarak Sensor Membaca Halangan 1 251 m 204 m Error Sensor Jarak 34 m 31 m Persentase Error 11.9% 13.2% Rata-rata Persentase Error 13.20%

150 m 185 m 158 m 10 m 14.5%

4.4.3 Pengujian Dengan 2 Halangan Diam & Jarak Antar Halangan 50 m Pengujian collision dengan 2 halangan diam ini dilakukan pada variasi jarak tabrakan sepanjang 250 m, 200 m dan 150 meter dan jarak antar halangan 50 m. Dari percobaan dengan ketiga variasi tersebut dapat dibuat tabel untuk lebih memudahkan dalam menganalisa hasil pengujian dengan 2 halangan diam.

94

Tabel 4-9. Pengujian Collision Avoidance 2 Halangan Diam Pada Jarak 50 m Pengujian Collision Avoidance dengan 2 Halangan Diam 250 m 200 m 150 m Jarak Sensor Membaca Halangan 1 276 m 227 m 177 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Berbelok 271 m 224 m 172 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Rudder 30 246 m 203 m 153 m Waktu Rudder mencapai 30 deg 0.3 sec 0.3 sec 0.3 sec Sudut Yaw ketika Rudder 30 deg 1.3 deg 1.1 deg 1.2 deg Jarak Kapal dan Halangan 1 Minimum 0m 45.95 m 12.75 m Jarak Kapal dan Halangan 2 Minimum 0m 7.74 m 41.26 m Dari Tabel 4-9 tersebut dapat diketahui error yang terjadi pada sensor ultrasonic. Dimana error ini terjadi karena adanya perbedaan antara setting point jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pemrograman dengan pembacaan jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pengujian. Error tersebut disajikan pada Tabel 4-10 dibawah ini. Tabel 4-10. Error Sensor Ultrasonic Pada Pengujian Dengan 2 Halangan Diam Error Pembacaan Sensor Ultrasonic 250 m 200 m 150 m Setting Sensor Membaca Halangan 1 285 m 235 m 185 m Jarak Sensor Membaca Halangan 1 276 m 227 m 177 m Error Sensor Jarak 10 m 9m 10 m Persentase Error 3.5% 3.4% 4.3% Rata-rata Persentase Error 3.63% 4.4.4 Pengujian Dengan 2 Halangan Diam & Jarak Antar Halangan 100 m Pengujian collision dengan 2 halangan diam ini dilakukan pada variasi jarak tabrakan sepanjang 250 m, 200 m dan 150 meter dan jarak antar halangan 100 m. Dari percobaan dengan ketiga variasi tersebut dapat dibuat tabel untuk lebih memudahkan dalam menganalisa hasil pengujian dengan 2 halangan diam. Tabel 4-11. Pengujian Collision Avoidance 2 Halangan Diam Pada Jarak 100 m Pengujian Collision Avoidance dengan 2 Halangan Diam 250 m 200 m Jarak Sensor Membaca Halangan 275 m 225 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Berbelok 269 m 222 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Rudder 30 244 m 200 m

95

150 m 174 m 170 m 150 m


Waktu Rudder mencapai 30 deg Sudut Yaw ketika Rudder 30 deg Jarak Kapal dan Halangan 1 Minimum Jarak Kapal dan Halangan 2 Minimum

0.3 sec 0.3 sec 0.3 sec 1.1 deg 1 deg 1.1 deg 117.94 m 45.95 m 12.75 m 30.41 m 72.95 m 101.26 m

Dari Tabel 4-11 tersebut dapat diketahui error yang terjadi pada sensor ultrasonic. Dimana error ini terjadi karena adanya perbedaan antara setting point jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pemrograman dengan pembacaan jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pengujian. Error tersebut disajikan pada Tabel 4-12 dibawah ini. Tabel 4-12. Error Sensor Ultrasonic Pada Pengujian Dengan 2 Halangan Diam Error Pembacaan Sensor Ultrasonic 250 m 200 m 150 m Setting Sensor Membaca Halangan 1 285 m 235 m 185 m Jarak Sensor Membaca Halangan 1 274 m 225 m 174 m Error Sensor Jarak 11 m 10 m 11 m Persentase Error 3.8% 4.2% 5.9% Rata-rata Persentase Error 4.63%

4.4.5 Pengujian Dengan 2 Halangan Diam & Jarak Antar Halangan 150 m Pengujian collision dengan 2 halangan diam ini dilakukan pada variasi jarak tabrakan sepanjang 250 m, 200 m dan 150 meter dan jarak antar halangan 150 m. Dari percobaan dengan ketiga variasi tersebut dapat dibuat tabel untuk lebih memudahkan dalam menganalisa hasil pengujian dengan 2 halangan diam. Tabel 4-13. Pengujian Collision Avoidance 2 Halangan Diam Pada Jarak 150 m Pengujian Collision Avoidance dengan 2 Halangan Diam 250 m 200 m 150 m Jarak Sensor Membaca Halangan 275 m 226 m 175 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Berbelok 268 m 223 m 171 m Jarak Kapal Terhadap Halangan saat Rudder 30 243 m 201 m 152 m Waktu Rudder mencapai 30 deg 0.3 sec 0.3 sec 0.3 sec Sudut Yaw ketika Rudder 30 deg 1.3 deg 1.1 deg 1.2 deg Jarak Kapal dan Halangan 1 Minimum 88.25 m 45.95 m 12.75 m Jarak Kapal dan Halangan 2 Minimum 98.90 m 141.46 m 166.89 m

96

Dari Tabel 4-13 tersebut dapat diketahui error yang terjadi pada sensor ultrasonic. Dimana error ini terjadi karena adanya perbedaan antara setting point jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pemrograman dengan pembacaan jarak tabrakan sensor ultrasonic pada saat pengujian. Error tersebut disajikan pada Tabel 4-14 dibawah ini. Tabel 4-14. Error Sensor Ultrasonic Pada Pengujian Dengan 2 Halangan Diam Error Pembacaan Sensor Ultrasonic 250 m 200 m 150 m Setting Sensor Membaca Halangan 1 285 m 235 m 185 m Jarak Sensor Membaca Halangan 1 273 m 227 m 176 m Error Sensor Jarak 9m 8m 8m Persentase Error 4.2% 3.4% 4.8% Rata-rata Persentase Error 4.13%

97


Halaman ini sengaja dikosongkan

98

Kesimpulan

BAB 5 KESIMPULAN

5.1

Kesimpulan Dari hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan maka dapat

diambil kesimpulan yang mendukung hipotesa awal bahwa “ perancangan sistem kontrol collision avoidance, maka kapal dapat terhindar dari tabrakan”. Secara spesifik kesimpulan dari hasil penelitian ini antara lain: 1. Dari hasil percobaan dengan 1 halangan diam, diketahui bahwa perancangan sistem kontrol collision avoidance mampu menghindarkan kapal dari terjadinya tabrakan pada jarak tabrakan 250 m, 200 m dan 150 m. 2. Dari hasil percobaan 1 halangan jalan pada posisi head on (berhadapan), dengan kecepatan halangan 4 knot, diketahui bahwa perancangan sistem kontrol collision avoidance mampu menghindarkan kapal dari terjadinya tabrakan pada jarak tabrakan 250 m, 200 m dan 150 meter. 3. Dari hasil percobaan 2 halangan diam, dimana jarak antar halangan 50 m, diketahui bahwa perancangan sistem kontrol collision avoidance tidak mampu menghindarkan kapal dari terjadinya tabrakan pada jarak tabrakan 250 m, sedangkan pada jarak tabrakan 200 m dan 150 m kapal masih mampu terhindar dari tabrakan. 4. Dari hasil percobaan 2 halangan diam, dimana jarak antar halangan 100 m, diketahui bahwa perancangan sistem kontrol collision avoidance mampu menghindarkan kapal dari terjadinya tabrakan pada jarak tabrakan 250 m, 200 m dan 150 m. 5. Dari hasil percobaan 2 halangan diam, dimana jarak antar halangan 150 m, diketahui bahwa perancangan sistem kontrol collision avoidance mampu menghindarkan kapal dari terjadinya tabrakan pada jarak tabrakan 250 m, 200 m dan 150 m.

99

Kesimpulan

5.2 Saran Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, penulis merasa masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki untuk penelitian selanjutnya. Untuk itu beberapa saran yang ingin dikemukakan yntuk penelitian selanjutnya antara lain: 1.

Perlu dilakukan percobaan dengan menskalakan kecepatan putar rudder pada model, agar sesuai dengan kecepatan putar rudder pada kapal skala penuh.

2.

Perlu dilakukan variasi kecepatan model kapal agar didapatkan data yang lebih bervariasi.

3.

Perlu dilakukan percobaan dengan variasi kecepatan halangan, agar didapatkan data yang lebih banyak lagi.

4.

Akan lebih menarik lagi apabila menggunakan 2 halangan , dimana masing-masing halangan memiliki kecepatan yang berbeda.

5.

Adanya kajian pembandingan dengan simulasi numerik, agar didapatkan penyimpangan error dari simulasi.

100

DAFTAR PUSTAKA

1. Anita F, Ahmad S,Wibowo W, Studi Numerik Kendali Otomatis Olah Gerak Kapal Berbasis Logika Fuzzy Untuk Menghindari Benturan, Proceeding CALL FOR PAPER-SNFT, 2011. 2. COLREGS, International Regulation For Preventing Collisions At Sea,1972. 3. Fahmi

W,Hendriawan,

ST.MT,

Desain

Sistem

Kontrol

Autopilot

Menggunakan GPS Pada Kapal, 2011. 4. Fossen, Thor, Guidance And Control Of Ocean Vehicel, University Of Trondheim Norwegia, 1994. 5. Kwik,K.H, Calculation Of Ship Collision Avoidance Manuver: A Simplified Approach, Pergamon Press Hamburg, 1989. 6. Muhammad F, Erni Y, Sistem Kontrol Kecepatan Motor Dc-D6759 Berbasis Arduino Mega 2560, 2012. 7. Ogata, K, Modern Control Engineering, Second Ed, Prentice Hall, 1992. 8. Ruri A, Dr.Ir.Aulia, Dr.Ir.Masroeri, Perancangan Sistem Kendali Manuver Untuk Menghindari Tabrakan Pad Kapal Tangki Berbasis Logika Fuzzy, 2010. 9. Zhang J.F, Yan XP Zhang D, Ship Trajectory Control Optimization in Anticollision Maneuvering, The International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 2013.

101

RENCANA DAN JADWAL KEGIATAN PENELITIAN

Untuk melaksanakan kegiatan penelitian thesis yang dipaparkan diatas dibuat suatu rencana jadwal penelitian sebagai berikut :

102

BIOGRAFI

Kusnindar, dilahirkan di Surabaya, Putra dari Bapak R. Tonny

Koesworo

dan

Ibu

Chrisna

Indrawati,

menamatkan pendidikan dasar di SD Taruna Nusa Harapan (tahun 1992-1998), SLTP N 1 Mojokerto (tahun 1998-2001). Adapun jenjang pendidikan menengahnya diselesaikan di SMA N 1 Sooko Mojokerto (tahun 20012004). Setelah lulus pendidikan menengah, penulis melanjutkan ke jenjang Sarjana di Universitas Brawijaya pada Jurusan Teknik Mesin (tahun 2004-2009). Setelah selesai S1, penulis bekerja di Laboratorium Hidrodinamika Indonesia yang didirikan atas kerjasama PT PAL Indonesia dengan BPP. Teknologi mulai tahun 2010. Pada tahun 2014, penulis mendapatkan beasiswa dari Pusbindiklat BPP. Teknologi untuk melanjutkan studi S2 di Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, pada

Fakultas Teknik

Kelautan, Jurusan Teknik Sistem

Pengendalian Kelautan (tahun 2014-2017).

103

dan

STUDI EKSPERIMENTAL SISTEM KONTROL COLLISION AVOIDANCE PADA KAPAL PATROLI CEPAT

Recommend Documents