Upload
others
View
11
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
RANCANG BANGUN WATER SCOOTER DENGAN
MENGGUNAKAN FIBERGLASS SEBAGAI HIDROFOIL
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh :
RENO SANJAYA
NIM : 201210120311104
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2017
i
RANCANG BANGUN WATER SCOOTER DENGAN
MENGGUNAKAN FIBERGLASS SEBAGAI HIDROFOIL
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh :
RENO SANJAYA
NIM : 201210120311104
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2017
ii
poster
iii
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN WATER SCOOTER DENGAN
MENGGUNAKAN FIBERGLASS SEBAGAI HIDROFOIL
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Nama : RENO SANJAYA
Nim : 201210120311104
Telah diperiksa, disetujui dan disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I
Budiono, S.Si, MT.
Dosen Pembimbing II
Dr.Ir.Suwarsono, MT.
Mengetahui,
Ketua Jurusan Mesin
Ir. Daryono, MT.
iv
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK
Jurusan : Teknik Mesin, Teknik Sipil, Teknik Elektro,
Teknik Industri, D3 Elektronika, Teknik Informatika Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI
Nama : RENO SANJAYA
No. Induk : 201210120311104
Judul : RANCANG BANGUN WATER SCOOTER DENGAN MENGGUNAKAN
FIBERGLASS SEBAGAI HIDROFOIL Pembimbing I : Budiono, S.Si, MT.
NO Catatan Asistensi Paraf
1 Persetujuan Judul TA
2 Konsultasi BAB I
3 ACC BAB I
4 Konsultasi BAB II
5 ACC BAB II
6 Konsultasi BAB III
7 ACC BAB III
8 Konsultasi BAB IV
9 ACC BAB IV
10 ACC BAB V
Mengetahui :
Ketua/Sekertaris Jurusan Teknik Mesin
( Ir. Daryono, MT. )
Dosen Pembimbing I
( Budiono, S.Si, MT. )
v
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK
Jurusan : Teknik Mesin, Teknik Sipil, Teknik Elektro,
Teknik Industri, D3 Elektronika, Teknik Informatika Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI
Nama : RENO SANJAYA
No. Induk : 201210120311104
Judul : RANCANG BANGUN WATER SCOOTER DENGAN MENGGUNAKAN
FIBERGLASS SEBAGAI HIDROFOIL Pembimbing II : Dr.Ir.Suwarsono, MT.
NO Catatan Asistensi Paraf
1 Persetujuan Judul TA
2 Konsultasi BAB I
3 ACC BAB I
4 Konsultasi BAB II
5 ACC BAB II
6 Konsultasi BAB III
7 ACC BAB III
8 Konsultasi BAB IV
9 ACC BAB IV
10 ACC BAB V
Mengetahui :
Ketua/Sekertaris Jurusan Teknik Mesin
( Ir. Daryono, MT. )
Dosen Pembimbing II
( Dr.Ir.Suwarsono, MT. )
vi
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Reno Sanjaya
NIM : 201210120311104
Tempat / Tanggal Lahir : Kotabaru, 22 Mei 1994
Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Mesin
Menyatakan bahwa karya ilmiah atau skripsi ini yang berjudul “RANCANG
BANGUN WATER SCOOTER DENGAN MENGGUNAKAN FIBERGLASS SEBAGAI
HIDROFOIL” adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagai maupun keseluruhan kecuali
dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar – benarnya. Jika terbukti
melanggar, penulis siap menerima sanksi akademik yang berlaku di Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang.
Malang, 23 Januari 2017
Penulis,
Reno Sanjaya
vii
ABSTRAKSI INDONESIA
Hydrofoil merupakan suatu bentuk seperti sayap pesawat terbang tetapi berada di
dalam air yang fungsinya sama seperti sayap pesawat, yaitu mebuat pesawat tersebut
terbang. Hydrofoil membutuhkan kecepatan tinggi dengan pengaturan angle of attack
untuk membuat sebuah kapal melayang diatas permukaan air.
Pemanfaatan hydrofoil dalam bidang maritime sudah dilakukan sejak tahun 1887
ketika seorang bangsawan Perancis, Count de Lambert, mendemonstrasikan
sebuah kapal yang bentuknya menyerupai foil di Sungai Seine.
Tujuan membuat water scooter adalah memberikan inovasi terbaru tentang alat
olahraga air yang unik dan inovatif dengan teori hidrofoil. Alat ini dapat digunakan
diperairan, seperti danau, kolam renang, laut dan lain-lain. Dengan syarat kedalaman
minimal 3 meter dan dan lebar 5 meter.
Kata kunci : hydrofoil, water scooter, alat olahraga air.
viii
ABSTRAKSI ENGLISH
Hydrofoil is a design like an airplane wing, but being in the water which
function like airplane wings, which makes the plane fly. Hydrofoil need high speed
by setting the angle of attack to make a ship floating above the water surface.
Utilization hydrofoil in the maritime field has been made since 1887 when
a French nobleman, Count de Lambert, demonstrating a ship that resembles a foil
on the River Seine.
The purpose of making water scooter is to provide the latest innovations
of water sports equipment unique and innovative with hydrofoil theory. This tool
can be used in waters, such as lakes, pools, ocean and others. On the condition that
a minimum depth of 3 meters, a width of 5 meters, and a minimum length of 20
meters.
Keywords: hydrofoil, water scooter, water sports equipment.
KATA PENGANTAR
ix
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Segala Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan segala rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Shalawat beserta salam semoga senantiasa terlimpah curahkan kepada Nabi
Muhammad Shallallahu 'alaihi wasallam, kepada keluarganya, para sahabatnya,
hingga para umatnya hingga akhir zaman.
Penulisan skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh Gelar Sarjana pada Program Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang. Judul yang diajukan penulis adalah “Rancang
Bangun Water Scooter Dengan Menggunakan Fiberglass Sebagai Hidrofoil”.
Penulis menyadari kelemahan serta keterbatasan yang ada sehingga dalam
menyelesaikan skripsi ini memperoleh bantuan dari berbagai pihak, dalam
kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Bapak Ir. Sudarman, MT selaku dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang yang telah memberikan izin dalam penulisan
skripsi ini.
2. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM yang
telah memberikan kelancaran pelayanan dan urusan Akademik.
3. Bapak Budiono, S.si, MT selaku dosen Pembimbing I yang selalu
memberikan waktu bimbingan dan arahan selama penyusunan skripsi
ini.
x
4. Dr. Ir. Suwarsono, MT selaku dosen pembimbing II yang selalu
memberikan waktu bimbingan dan arahan selama penyusunan skripsi
ini.
5. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang yang telah memberikan ilmunya kepada
penulis.
6. Seluruh Staff Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Malang yang telah melayani segala urusan
administratif dengan baik.
7. Ayah dan Ibu atas jasa-jasanya, kesabaran, do’a yang tiada henti dan
tidak pernah lelah dalam mendidik memberi cinta yang tulus dan ikhlas
kepada penulis sejak kecil.
8. Retno, Rama, dan Laras yang selalu antusias dengan keadaan penulis
saat mengerjakan Tugas Akhir ini.
9. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2012 Khususnya Kelas C yang
telah memberikan dukungan dan saran serta hiburan kepada penulis.
10. Julius, Anggri, dan Arno sebagai partner yang juga telah membantu
penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
11. Teman-teman Kos Elit Sidorukun atas Do’a dan dukunganya.
xi
12. Teman-teman Science Think, Mas Kuncoro, Mas Faris, dan Alvin yang
telah memberikan referensi dan saran kepada penulis tentang Tugas
Akhir.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan baik isi
maupun susunannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat tidak hanya bagi penulis
juga bagi para pembaca.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Malang, 26 Januari 2017
Penulis
xii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL .......................................................................................... i
POSTER .......................................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii
LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI ..................................................... iv
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT .............................................. vi
ABSTRAKSI INDONESIA ........................................................................... vii
ABSTAKSI ENGLISH .................................................................................. viii
KATA PENGANTAR .................................................................................... ix
DAFTAR ISI ................................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xvii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xviii
DAFTAR BAGAN ......................................................................................... xxi
DAFTAR GRAFIK ....................................................................................... xxii
BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2
1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................... 3
xiii
1.4 Manfaat Penulisan .............................................................................. 3
1.5 Batasan Masalah................................................................................. 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 4
2.1 Hidrofoil ............................................................................................. 4
2.2 Airfoil ................................................................................................. 7
2.2.1 Deskripsi ................................................................................... 7
2.2.2 NACA 2414 ............................................................................. 7
2.3 Water Scooter ..................................................................................... 10
2.3.1 Deskripsi Water Scooter .......................................................... 10
2.3.2 Cara Kerja Water Scooter ........................................................ 11
2.4 Gaya Angkat Pesawat Terbang .......................................................... 12
2.5 Fiberglass .......................................................................................... 14
2.5.1 Pembagian Komposit dan Sifat Secara Keseluruhan ................ 16
2.6 Momen Gaya (Torsi) .......................................................................... 18
2.7 Hukum Archimedes ........................................................................... 19
2.7.1 Penemu Hukum Archimedes..................................................... 19
2.7.2 Pengertian Hukum Archimedes ................................................ 20
2.8 Hukum Hooke ................................................................................... 21
2.8.1 Pengertian Hukum Hooke Dan Elastisitas ............................... 21
xiv
2.8.2 Konsep Hukum Hooke Dan ELastisitas ................................... 23
2.8.3 Hukum Hooke ........................................................................... 26
2.9 Gaya ................................................................................................. 26
2.9.1 Hukum Newton ........................................................................ 26
2.9.2 Gaya Berat ................................................................................ 27
2.9.3 Berat Jenis ................................................................................ 28
2.9.4 Tekanan .................................................................................... 28
BAB 3 METODOLOGI ................................................................................. 29
3.1 Konsep Desain Water Scooter ......................................................... 29
3.2 Skema Kerja Water Scooter ............................................................. 30
3.3 Perancangan Alat ............................................................................. 31
3.3.1 Pembuatan Hidrofoil Depan Dan Belakang Menggunakan
Fiberglass .................................................................................. 31
3.3.2 Proses Pembuatan Rangka ........................................................ 33
3.3.1 Pegas Sky Jumper .................................................................... 37
3.4 Perhitungan Perancangan ................................................................. 37
3.4.1 Perhitungan Momen Gaya (Torsi) ........................................... 37
3.4.2 Perhitungan Gaya Dorong ........................................................ 38
3.4.3 Perhitungan Gaya Angkat Hidrofoil Water Scooter ................ 38
xv
3.4.4 Perhitungan Gaya Pegas ........................................................... 38
3.1 Diagram Alir Perancangan ............................................................... 39
BAB IV PEMBAHASAN ............................................................................... 40
4.1 Menghitung Momen Gaya Pada Rangka ......................................... 40
4.2 Menghitung Gaya Yang Diberikan Pada Hidrofoil ......................... 41
4.3 Gaya Angkat Pada Hidrofoil Pada Saat Digenjot ............................. 41
4.3.1 Menghitung Gaya Yang Terjadi Pada Hidrofoil Belakang
(Di Dalam Air) .......................................................................... 41
4.3.2 Menghitung Kecepatan Hidrofoil ............................................ 43
4.3.3 Gaya Angkat Hidrofoil Belakang Dengan Angle Of Attack 60
Ke Bawah ................................................................................. 44
4.3.4 Menghitung Gaya Yang Terjadi Pada Hidrofoil Depan
(Di Dalam Air) .......................................................................... 46
4.3.5 Menghitung Kecepatan Hidrofoil ............................................ 48
4.3.6 Gaya Angkat Hidrofoil Depan Dengan Angle Of Attack 00 ..... 49
4.4 Gaya Angkat Hidrofoil Pada Saat Sesudah DIgenjot ...................... 50
4.4.1 Gaya Angkat Hidrofoil Belakang Angle Of Attack 100........... 50
4.4.2 Gaya Angkat Hidrofoil Depan Dengan Angle Of Attack 00 .... 51
4.5 Grafik Hubungan Hidrofoil Depan Dan Belakang ........................... 52
xvi
4.6 Perhitungan Gaya Pegas ................................................................... 53
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 54
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 54
5.2 Saran ................................................................................................. 54
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvii
DAFTAR TABEL
Hal
Table 2.1 Coefisien Lift Table NACA 2414 (Re >60.000) 7
xviii
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Kapal Hidrofoil Boeing 929 5
Gambar 2.2 Airfoil dan Lift 7
Gambar 2.3 Airfoil Geometri NACA 2414 8
Gambar 2.4 Ilustrasi Gaya Angkat Pesawat 9
Gambar 2.5 Water Scooter 10
Gambar 2.6 Posisi Water Scooter pada saat setelah di tekan 11
Gambar 2.7 Water Scooter posisi di tekan, hidrofoil bagian belakang
terdorong dan tekanan juga mendorong pegas fiberglass 12
Gambar 2.8 Aliran Udara yang Lewat Sayap Pesawat 13
Gambar 2.9 Contoh Produk Fiberglass 15
Gambar 2.10 Contoh Produk Fiberglass 16
Gambar 2.11 Momen gaya menyebabkan gerak pada engsel pintu 18
Gambar 2.12 Arah momen gaya memenuhi kaidah tangan kanan 19
Gambar 2.13 Jarak regangan pegas 22
Gambar 3.1 Konsep Desain Water Scooter 29
Gambar 3.2 Water Scooter Sebelum di Genjot (ditekan) Angel of attack
Hidrofoil depan 00 dan Hidrofoil Belakang 100 ke atas 30
xix
Gambar 3.3 Water Scooter ketika digenjot (ditekan) Angel of attack
Hidrofoil depan 100 dan Hidrofoil Belakang 60 ke bawah 30
Gambar 3.4 Proses Pembuatan Mal Tahap 1 31
Gambar 3.5 Proses Pembuatan Mal Tahap 2 31
Gambar 3.6 Pendempulan Mal 32
Gambar 3.7 Pengecoran pada Mal 32
Gambar 3.8 Cetakan yang telah jadi 32
Gambar 3.9 Hidrofoil yang sudah terlepas dari cetakan dan
siap digunakan 33
Gambar 3.10 Gerinda Tangan 33
Gambar 3.11 Bor Tangan Dan Duduk 34
Gambar 3.12 Meteran 34
Gambar 3.13 Palu 34
Gambar 3.14 Penitik 35
Gambar 3.15 Kunci Pas 35
Gambar 3.16 Pipa Alumunium 1,5 Inch 36
Gambar 3.17 Pipa Steer 1,25 inch 36
Gambar 3.18 Pegas Sky Jumper (Fiberglass) 37
Gambar 4.1 Momen yan terjadi pada Water Scooter 38
xx
Gambar 4.2 Ilustrasi Genjotan 41
Gambar 4.3 Kecepatan Hidrofoil 43
Gambar 4.4 Hidrofoil Belakang 44
Gambar 4.5 Hidrofoil Depan 46
Gambar 4.6 Ilustrasi Genjotan 47
Gambar 4.7 Kecepatan Hidrofoil 49
Gambar 4.8 Perpindahan Gaya Pegas 53
xxi
DAFTAR BAGAN
Hal
Bagan 3.1 Diagram Alir Perancangan 39
xxii
DAFTAR GRAFIK
Hal
Grafik 4.1 Grafik Hubungan Gaya Angkat Kedua Hidrofoil 52
DAFTAR PUSTAKA
Abdul Hadi. 2015. “Pengertian, Konsep, Rumus, dan Aplikasi Hukum Hooke”
Diunduh dari : http://www.softilmu.com/2015/12/Pengertian-Konsep-Rumus-
Besaran-Aplikasi-Hukum-Hooke-Adalah.html
Benny Gunawan. 2016. “Apa Itu Fiberglass?”
Diunduh dari : http://spesialisfiber7.blogspot.co.id/2015/06/apa-itu-fiberglass.html
Fisika Zone. 2013. “Torsi”
Diunduh dari : http://fisikazone.com/torsi/
Guru IPA. 2015. “Pengertian dan Rumus Hukum Archimedes serta Contoh Soal
Hukum Archimedes”
Diunduh dari : http://www.guruipa.com/2016/02/pengertian-dan-rumus-hukum-
archimedes-serta-contoh-soal-hukum-archimedes.html.
Ilmu Pengetahuan Populer Jilid 9, Grolier International, Inc., hlm, 231-232 Dawud,
dkk. 2004. Bahasa dan Sastra Indonesia Jilid 3. Jakarta: Erlangga.
National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) Airfoil 2414
Diunduh dari : http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=n2414-il
Puncak Bukit. 29 Januari 2013. “HIDROFOIL : Kendaraan Apakah Itu”.
Diunduh Dari : http://www.puncakbukit.net/2013/01/hidrofoil-kendaraan-apakah-
itu.html
Tim Anderson. 2007. “How to "Fly" a Human Powered Hydrofoil –the
"Aquaskipper"”.
Diunduh dari : http://www.instructables.com/id/How-to-Fly-a-Human-Powered-
Hydrofoil---the-Aqua/
Trian Imafis. 17 November 2013. “Gaya Angkat Pesawat Terbang.”
Diunduh dari : http://trianimafis.blogspot.co.id/2013/11/gaya-anggkat-pesawat-
terbang.html