KAJI SISTEM KENDALI DAN STABILITAS PADA RANCANG BANGUN MODEL HOVERCRAFT DENGAN

PAYLOAD 2 KG

REVIEW OF STABILITY AND CONTROL SYSTEM ON THE DESIGN MODEL OF HOVERCRAFT WITH 2 KG PAYLOAD

Tugas Akhir Mahasiswa Diploma III

diajukan oleh :

101221022

Kepada PROGRAM STUDI AERONAUTIKA

JURUSAN TEKNIK MESINPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG

Febuari, 2013

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

KAJI SISTEM KENDALI DAN STABILITAS PADA RANCANG BANGUN MODEL HOVERCRAFT DENGAN PAYLOAD 2 KG

Review Of Stability And Control System On The Design Model Of Hovercraft with 2 kg Payload

Disusun oleh :

101221022

Telah disetujui oleh :

Calon Pembimbing Utama

Nur Rachmat, Dipl. Ing, M.Sc tanggal NIP. 196011291991021001

Calon Pembimbing Pendamping

Nama Pembimbing Pendamping tanggal NIP.

iv

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu.

Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara

tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Bandung, 11 Februari 2013

Yang Menyatakan

Mega Tresna RengganisNIM. 101221022

v

ABSTRAKSI

Kendaraan hover merupakan salah satu kendaraan hibrid yang memiliki banyak

fungsi dan kelebihan.Hovercraft dirancang untuk dapat mempermudah para

pengguna alat transportasi karena dapat digunakan didaratan maupun dilaut.

Sistem yang digunakan pada kendaraan hover ini yaitu pengontrolan gerakan

hover dimana digerakan oleh dua buah propeller terdiri dari satu buah propeller

pada sistem angkat dan satu propeller untuk sistem dorong. Dari perancangan

sistem kendali maka didapatkan hasil hovercraft dapat berjalan di medan darat

maupun di air.

Keyword : hovercraft, sistem kendali hover, model hovercraft

DAFTAR ISI

HALAMAN PERSETUJUAN.................................................................................ii

PERNYATAAN.....................................................................................................iii

ABSTRAKSI..........................................................................................................iv

DAFTAR ISI............................................................................................................v

DAFTAR GAMBAR..............................................................................................vi

DAFTAR TABEL..................................................................................................vii

BAB I.......................................................................................................................1

PENDAHULUAN....................................................................................................1

1.1 Latar Belakang...........................................................................................11.2 Rumusan dan Batasan Masalah.................................................................21.3 Tujuan Penelitian.......................................................................................21.4 Manfaat Penelitian.....................................................................................3

BAB II......................................................................................................................4

2.1 Tinjauan Pustaka.......................................................................................42.2 Landasan Teori..........................................................................................4

2.2.1 Mekanisme Hover..............................................................................52.2.2 Komponen pada model hovercraft.....................................................6

2.3 Hipotesis..................................................................................................10

BAB III...................................................................................................................11

METODA DAN PENYELESAIAN MASALAH.................................................11

3.1 Metodologi Pelaksanaan Tugas Akhir.....................................................113.2 Flow chart................................................................................................12

JADWAL TA DAN RENCANA ANGGARAN BIAYA.....................................13

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................15

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. mekanisme hovercraft..................................................................................4

Gambar 2.2. mekanismehovercraft...................................................................................5

Gambar 2.3. Gaya angkat..................................................................................................5

Gambar 2.4. Sistem Gaya dorong......................................................................................6

Gambar 2.5. Motor Listrik.................................................................................................7

Gambar 2.6. Elektronic Speed Control..............................................................................7

Gambar 2.7. Propeller........................................................................................................8

Gambar 2.8. Motor Servo..................................................................................................8

Gambar 2.9. Transmitter (Remote Control)......................................................................9

Gambar 2.10. Baterai.......................................................................................................10

Gambar 3.1. Flow Chart penyelesaian.............................................................................12

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Jadwal Tugas Akhir............................................................................................13

Tabel 2 Rancangan Anggaran Biaya...............................................................................14

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Hovercraft secara relative merupakan suatu alat transportasi yang baru. Asal

mulanya pengembangan hovercraft dimulai pada tahun 1870 oleh seorang

insinyur Inggris Sir John Thornycroft yang mengeksplorasikan idenya dengan

menggunakan bantalan udara sebagai sarana atau bantuan untuk mengurangi gaya

gesek pada air. Puluhan tahun kemudian prinsip dari hovercraft ditemukan tahun

1955 oleh Christopher Cockerell bahwa udara bukan dipompa ke sebuah

terowongan sempit mengelilingi seluruh bagian bawah, tapi udara mengalir

menuju pusat dan membentuk lebih efektif bantalan udara, maka udara akan

menekan udara yang memaksa hovercraft ini mengapung atau melayang.

Seiring dengan perkembangan jaman untuk mempermudah para pengguna

alat transportasi, maka para engineer mulai lebih mengembangkan hovercraft.

Perbedaan alat transportasi hovercraft dengan alat transportasi seperti mobil,

motor, sepeda, dan lain-lain yaitu pada hovercraft tidak terjadi gesekan dengan

permukaan pada saat bergerak. Hovercraft bergerak secara mengapung atau

melayang dengan menggunakan bantalan udara sehingga alat transportasi ini

sering disebut kendaraan bantalan udara (air cushion vehicle). Keuntungan utama

dari hovercraft yaitu berkurangnya gaya gesek dengan permukaan dan hovercraft

dapat bergerak diberbagai medan permukaan seperti tanah, air, lumpur, dan es.

Meninjau dari pemanfaatan teknologi hovercraft, Indonesia merupakan

Negara kepulauan yang memiliki banyak daerah perairan seperti laut, sungai,

selat, danau, dan lain-lain. Indonesia juga sebagai Negara yang memiliki iklim

tropis yang sangat rentan terhadap bencana banjir karena memiliki durasi musim

hujan yang lama dan curah hujan yang tinggi, dengan menggunakan teknologi

Hovercraft yang tidak hanya bisa digunakan diatas permukaan tanah, akan tetapi

dapat juga digunakan diatas permukaan air, lumpur, pasir, bahkan es sehingga

bisa menjadi sebuah alat transportasi alternatif pada kondisi-kondisi tersebut.

Bila dilihat dari gerakannya hovercraft memiliki sistem kontrol yang

relative sederhana, hovercraft hanya bisa melakukan gerakan melayang atau

mengambang (hover) di atas daratan maupun air, belok kiri atau kanan, serta

gerakan maju. Sistem kontrol yang ada pada hovercraft bukan hanya untuk

menentukan arah tetapi juga untuk mengontrol daya yang akan dikeluarkan motor

untuk melakukan gerakan melayang (hover) dan maju

Berdasarkan paparan latar belakang, tujuan penelitian ini dilaksanakan

dengan memodelkan hovercraft untuk mengkaji sistem untuk merealisasikan

peranan ilmu-ilmu yang telah didapat selama berkuliah di Jurusan Teknis Mesin

Program Studi Aeronautika menjadi sesuatu yang sangat penting sebagai

referensi, dan akan mengaplikasikannya secara langsung ilmu-ilmu yang telah

diperoleh, baik teori maupun praktek selama perkuliahan.

I.2 Rumusan dan Batasan Masalah

Pada Tugas Akhir ini model hovercraft dikerjakan oleh tiga orang

mahasiswa, dengan tiga pokok masalah yang akan menjadi bahasan pada Tugas

Akhir ini, yaitu:

1. Perancangan dan rencana pembuatan kontruksi hovercraft terutama pada

sisi aerodinamikanya. Rancangan awal hovercraft, meliputi desain dan

pembuatan hovercraft yang aerodinamis, kuat dan aman.

2. Perancangan dan rencana pembuatan Sistem propulsi yang diperlukan

pada protorype hovercraft yang akan dibuat, dan

3. Perancangan dan rencana pembuatan sistem kendali atau kontrol yang

akan digunakan pada model hovercraft yang akan dibuat.

Dari ketiga pokok masalah tersebut diatas pengusul tertarik pada masalah

perancangan dan pembuatan sistem kendali/kontrol pada model hovercraft yang

akan dibuat. Untuk itu diperlukan sejumlah data yang menunjang dalam

pembuatan model hovercrafr. Perumusan masalah yang kami lakukan

diantaranya:

a. Pemilihan komponen untuk sistem kendali

Pemilihan komponen ini dilakukan bertujuan untuk memilih komponen-

komponen yang akan digunakan pada sistem kontrol dari model

hovercraft.

b. Metoda perancangan

Metoda perancangan yang dilakukan yaitu dengan cara mencari

referensi mengenai hovercraft yang telah ada.

c. Perhitungan pada sistem control

Perhitungan pada rancang bangun hovercraft ini bermaksud untuk

mendapatkan kepastian dari komponen-komponen yang akan dibuat

serta memastikan pembelina komponen-komponen standar.

d. Manufacturing Model Hovercraft

Setelah semua komponen sudah tersedia maka langkah terakhir yaitu

pembuatan atau manufacturing dari Model Hovercraft, jika pada

pembuatan terdapat komponen yang tidak sesuai dengan fungsinya

maka akan dilakukna perhitungan hingga menemukan yang sesuai.

I.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan dan batasan masalah di atas pembuatan tugas akhir ini

adalah:

1. Mengetahui dan menganalisa mengenai sistem kendali pada hovercraft

2. Merancang sebuah model hovercraft dengan skala (kecil) dari ukuran

aslinya

3. Merancang sistem kendali pada model hovercraf agar hovercraft dapat

dioperasikan

I.4 Manfaat Penelitian

Manfaat – manfaat yang dapat diambil dari penyusunan tugas akhir ini

adalah:

1. Dapat mengaplikasikan teori yang telah diterima selama 6 semester

kegiatan perkuliahan untuk diterapkan dilapangan

2. Memberikan ide maupun masukan untuk pihak yang berkaitan dengan

sistem kendali pada prototipe hovercraft

3. Menambah literatur alternatif tentang perencanan hovercraft sebagai alat

transportasi alternatif yang handal dengan sistem kendali yang

sederhana.

I.5 Sistematika Penulisan Laporan

BAB I. PENDAHULUAN, bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah,

batasan masalah, tujuan penelitian, dan manfaat penelitian.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA/LANDASAN TEORI, pada bab ini terdiri dari

prinsip dari pengoperasian hovercraft, bagian-bagian utama hovercraft, jenis serta

penggunaan hovercraft, dan juga teori-teori yang mendukung.

BAB III. METODA PENYELESAIAN, bab ini menguraikan tentang langkah-

langkah yang dilakukan dalam proses pembutan dan perakitan model hovercraft.

BAB IV. PROSES, HASIL DAN PEMBAHAN, bab ini berisi tentang gambaran

akhir dari penarikan kesimpulan serta saran berdasarkan pengalaman pada

penelitian.

BAB V. PENUTUP, terdiri dari kesimpulan dan saran-saran dari Penulis.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

II.1 Definisi Hovercraft

Hovercraft atau dapat didefinisikan sebagai Air Cushion Vehicle adalah

sebuah kendaraan yang dapat berjalan di permukaan maupun di air. Kendaraan ini

berbeda dengan kendaraan yang lainnya, karena hovercraft tidak terjadi traksi atau

gaya gesek. Hambatan seperti sungai atau jalan yang bergelombang sangat dilalui

seperti berjalan pada permukaan datar. Hal tersebut dikarenakan bantalan udara

yang dihasilkan antara hovercraft itu sendiri dan permukaan tanah. Model

hovercraft yang digunakan pada tugas akhir ini adalah remote controlled model

hovercraft dengan menggunakan 2 (dua) propller.

II.2 Prinsip Pengoperasian Hovercraft

Hovercraft merupakan kendaraan amphibious yang artinya kendaraan yang

dapat yang dapat digunakan di permukaan maupun air. Dalam hovercraft terdapat

2 (dua) propeller dimana kedua propeller tersebut digerakkan oleh motor listrik

dimana salah satu dari propeller tersebut digunakan untuk menyediakan gaya

angkat dengan menjangga rongga udara bertekanan rendah di bawah craft yang

berisikan udara. Ketika tekanan udara meningkat udara mengangkat craft dengan

mengisi rongga tersebut. Rongga atau tempat penyimpanan udara disebut

Plennum. Pada titik kerika tekanan udara sama dengan berat hovercraft dan udara

telah memenuhi ruang Plennum maka udara akan mulai keluar melalui lubang

yang berada di bawah hovercraft. Prinsip ruang plennum divisualisasikan pada

Gambar 1.

Gambar 1. Plenum Chamber

Tekanan udara yang konstan dibutuhkan untuk mengangkat hovercraft dan

untuk mengimbangi udara yang hilang melalui lubang-lubang di plat bawah.

Aliran udara juga harus lebih besar dari jumlah udara yang keluar melalui lubang

di bawah plat. Akan tetapi angka kehilangan udara tidak akan konstan, karena

tidak ada cara untuk memastikan setiap udara yang keluar secara merata disekitar

hovercraft. Untuk mempertahankan lift, mesin dan propeller harus cukup kuat

untuk memberikan tingkat aliran udara yang tinggi ke dalam ruangan.

Propeller kedua digerakkan oleh motor listrik lain dan ditempatkan di ujung

belakang dari hovercraft. Motor ini hanya dapat memberikan kecepatan konstan

untuk propeller, berbeda dengan propeller untuk gaya angkat. Dan propeller

kedua ini digunakan untuk menghasilkan perpindahan agar hovercraft dapat maju.

Apabila hovercraft tidak dipasangkan rudder maka hovercraft hanya dapat

bergerak dalam garis lurus, oleh karena itu kemudi vertikal ditempatkan di bagian

belakang hovercraft di belakang punggung propeller. Biasanya hovercraft

memiliki posisi kemudi yang berpusat pada CG (Center of Gravity). Rudder juga

bertindak sebagai pemberi moment balik pada hovercraft sehingga dapat

melayang dengan stabil.

II.3 Komponen Utama Hovercraft

Suatu hovercraft memiliki beberapa komponen-komponen utama penyusun

hovercraft, sebagai berikut:

1. Hull, yaitu badan hovercraft yang digunakan sebagai tempat untuk memasang

bagian-bagian lain dari hovercraft.

2. Skirt, yaitu bagian tambahan yang terbuat dari suatu bahan flexibel yang

berada di antara hull dan permukaan yang berguna untuk menampung

sejumlah massa udara bertekanan yang akan menghasilkan gaya angkat.

3. Propeller, yaitu alat yang terdiri dari beberapa sudut putar yang akan

menghasilkan gaya dorong dan juga gaya angkat.

BAB IIIMETODA DAN PENYELESAIAN MASALAH

III.1 Metodologi Pelaksanaan Tugas Akhir

1. Studi kepustakaan

Dilakukan dengan membaca buku-buku teks, jurnal-jurnal dan internet

yang berhubungan dengan sistem kendali hovercraft.

2. Bimbingan dengan dosen

Dilakukan untuk mengkonsultasi dan menanyakan mengenai hal yang

berkaitan dengan tugas akhir.

3. Identifikasi permasalahan

Mengidentifikasi permasalahan mengenai sistem kendali pada

hovercraft, meliputi mekanisme hover (sistem angkat dan sistem

dorong), pemilihan propeller

4. Perancangan sistem kontrol hovercraft

Merancang hovercraft dan mengkaji sistem kendali pada hovercraft

tersebut.

5. Analisis dan Pengolahan data

Melakukan pengkajian terhadap hasil yang telah didapat

6. Penyelesaian Penyusunan Tugas Akhir

III.2 Flow chart

Untuk memudahkan gambaran proses penyelesaian dari Tugas Akhir ini

dibuatlah diagram alur. Diagram ini menggambarkan urutan-urutan penyelesaian

Tugas Akhir ini sebagaimana yang terlihat pada Gambar 3.1

Gambar 3.2. Flow Chart penyelesaian

Mulai

Study Literatur

Observasi

Identifikasi Masalah

Pemilihan Masalah

Kaji Teoritik

Perancangan hovercraft

Manufaktur

Analisa

Pengolahan Data

Selesai

OK

OK

ya

ya

tidak

tidak

10

JADWAL TA DAN RENCANA ANGGARAN BIAYA

Kegiatan yang dilakukan pada saat tugas akhir dapat dilihat pada Tabel 1. Jadwal Tugas Akhir

Tabel 1 Jadwal Tugas Akhir

Rencana Anggaran Biaya (RAB) dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2 Rancangan Anggaran Biaya

12

DAFTAR PUSTAKA

1. http://id.prmob.net/kapal-berbantalan-udara/christopher-cockerell/remote-control-1791795.html, 8 Februari 2013

2. http://www.eepis-its.edu/uploadta/downloadmk.php?id=1624 , 8 Februari 2013

3. http://id.wikipedia.org/wiki/Motor_listrik , 8 Februari 2013

4. http://akbarulhuda.wordpress.com/2010/04/01/mengenal-motor-servo/ , 8 Februari 2013