Top Banner
iii LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN AIRSCREW PROPELLER UNTUK AIRBOAT CRAFT KAPASITAS 2 PENUMPANG DENGAN METODE PERHITUNGAN BLADE ELEMENT TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Bidang Marine Manufacturing and Design (MMD) Program Studi S-1 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh : FITRA ADI HERMAWAN NRP. 4204 100 030 Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir : 1. Ir. Amiadji, MM, M.Sc …………. 2. Edi Jatmiko, ST, MT …………. SURABAYA JULI, 2009
14

ITS Undergraduate 14543 Paperpdf

Nov 06, 2015

Download

Documents

aldandanal

ITS Undergraduate 14543 Paperpdf
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • iii

    LEMBAR PENGESAHAN

    PERANCANGAN AIRSCREW PROPELLER UNTUKAIRBOAT CRAFT KAPASITAS 2 PENUMPANG DENGAN

    METODE PERHITUNGAN BLADE ELEMENT

    TUGAS AKHIRDiajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

    Memperoleh Gelar Sarjana Teknikpada

    Bidang Marine Manufacturing and Design (MMD)Program Studi S-1 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan

    Fakultas Teknologi KelautanInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

    Oleh :FITRA ADI HERMAWAN

    NRP. 4204 100 030

    Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir :1. Ir. Amiadji, MM, M.Sc .2. Edi Jatmiko, ST, MT .

    SURABAYAJULI, 2009

  • vLEMBAR PENGESAHAN

    PERANCANGAN AIRSCREW PROPELLER UNTUKAIRBOAT CRAFT KAPASITAS 2 PENUMPANG DENGAN

    METODE PERHITUNGAN BLADE ELEMENT

    TUGAS AKHIRDiajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

    Memperoleh Gelar Sarjana Teknikpada

    Bidang Marine Manufacturing and Design (MMD)Program Studi S-1 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan

    Fakultas Teknologi KelautanInstitut Teknologi Sepuluh Nopember

    Oleh :FITRA ADI HERMAWAN

    NRP. 4204 100 030

    Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir :1. Ir. Alam Baheramsyah, M.Sc .

    SURABAYAJULI, 2009

  • vii

    PERANCANGAN AIRSCREW PROPELLER UNTUKAIRBOAT CRAFT KAPASITAS 2 PENUMPANG DENGAN

    METODE PERHITUNGAN BLADE ELEMENTNama Mahasiswa : Fitra Adi HermawanNRP : 4204 100 030Jurusan : Teknik Sistem PerkapalanDosen Pembimbing : Ir. Amiadji, MM, M.Sc

    Edi Jatmiko, ST, MTABSTRAKDi Indonesia, karya ilmiah atau penilitian mengenai aplikasi danperancangan airscrew propeller airboat jumlahnya masih sedikitdan terbatas. Sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjutsebagai salah satu upaya untuk mendukung perkembangankegiatan rancang bangun airboat, baik itu untuk kepentinganindustri maupun pendidikan.

    Dalam Tugas Akhir ini perancangan airscrew propellerdilakukan dengan metode perhitungan matematis dari teori bladeelement. Metode ini digunakan untuk menentukan dimensi fisikserta karakteristik propeller melalui proses perhitunganmatematis sampai didapatkan karakteristik propeller yang palingoptimal melalui proses iterasi pada beberapa variabelperhitungan.

    Data input untuk perhitungan propeller tersebut adalahdiameter, jumlah blade, tipe airfoil, putaran maksimal, danuniform geometric pitch propeller, dimana uniform geometricpitch ini nilainya divariasikan sampai dihasilkan outputperhitungan berupa torsi propeller, thrust propeller, dan efisiensipropeller yang paling optimal. Sebelum sampai pada perhitungan

  • viii

    propeller, di bagian awal dilakukan perhitungan terhadap tahananatau gaya hambat karena hull (badan) airboat bergerak padakecepatan maksimal, dimana direncanakan sebesar 25 knot.Selain kecepatan, variabel utama lain yang berpengaruh terhadapbesarnya tahanan hull airboat adalah kapasitas penumpang,direncanakan maksimal untuk 2 penumpang. Dimana kapasitaspenumpang ini akan menentukan besarnya dimensi hull, dandimensi hull akan menentukan bentuk dan nilai tahanan hull.Selanjutnya nilai tahanan hull ini digunakan untuk menentukanbesarnya kebutuhan gaya dorong untuk menggerakkan airboatsampai pada kecepatan maksimal yang telah direncanakan,dimana kebutuhan gaya dorong hasil perhitungan tahanan hulladalah sebesar 903,827 N. Dari perhitungan propeller padauniform geometric pitch 0,457 m didapatkan nilai thrust sebesar1746,689 N, dimana nilai ini memenuhi atau lebih besar darikebutuhan gaya dorong hasil dari perhitungan tahanan hullairboat. Kemudian untuk torsi yang dihasilkan adalah sebesar130,471 Nm dengan efisiensi propeller sebesar 0,783. Diketahuidimana pada uniform geometric pitch 0,457 m propeller memilikiefisiensi paling tinggi.

    Selanjutnya dilakukan proses penggambaran secarateknis bentuk fisik dari propeller sesuai dengan diameter, jumlahblade dan data perhitungan berupa sudut pitch airfoil padakondisi uniform geometric pitch terpilih. Serta berdasarkandimensi fisik lain hasil dari perhitungan planform propeller tipeairfoil terpilih.Kata kunci : Airfoil, Airscrew Propeller, Airboat, Teori BladeElement

  • ix

    AIRSCREW PROPELLER DESIGN FOR TWO-PASSENGERS AIRBOAT CRAFT USING BLADE

    ELEMENT CALCULATION METHODName : Fitra Adi HermawanNRP : 4204 100 030Departement : Teknik Sistem PerkapalanGuide Lecturer : Ir. Amiadji, MM, M.Sc

    Edi Jatmiko, ST, MTABSTRACTIn Indonesia, the amount of scientific opus or observational aboutapplication and design of airscrew propeller airboat is verylimited. So, a further research needs to be done as one of theefforts to support the develoment of the designing airboatactivity, either for industry or education.

    In this final task, the designing of airscrew propeller isdone by using mathematical calculation method of blade elementtheory. This method is used to determine the physical dimensionas well as the most optimum propellers characteristics throughmathematical calculation process till propellers characteristics isreached through an iteration process on some variables of thecalculation.

    The input data for the propeller calculation arediameter, number of blades, airfoil's type, maximum propellerrevolution and uniform geometric pitch propeller, in which thevalue of this uniform geometric pitch is varied until the output ofthe calculation is achieved in the form the most optimum torquepropeller, thrust propeller, and propeller's efficiency.

  • xBefore coming to the propeller calculation, in thebeginning done a calculation toward the resistance or blockingforce, because the hull of airboat moves in maximum speed, inwhich the speech is set at 25 knots. Beside the speed, anothermain variable which has significant toward the hull airboatresistance is the capacity of passenger which is designed for 2passengers at most. This capacity will influence the value of hulldimension and the hull dimension will determine the shape andthe value of hull resistance. Later, this value of hull resistance isused to determine the needs of impellent to move the airboat tillits planned maximum speed, in which the needs of impellent ofthe hull resistance calculation is 903,827 N.

    From the propeller calculation on 0,457 m of uniformgeometric pitch, it is found that the thrust value is 1746, 689 N,in which this value fulfill or more than the needs of impellentfrom the hull airboat resistance calculation. Then, the value ofthe torsi resulted in is 130,471 Nm. With the propeller efficiencyas much as 0, 783. It can be seen that the propeller has the mostefficiency at 0, 457 m of the uniform geometric pitch.

    The next process is the drawing of propeller physicalappearance according to its diameter, total blade, and calculationdata in the form of airfoil pitch angle in the chosen condition ofuniform geometric pitch, as well as based on another physicaldimension from the output of the chosen planform propellerairfoil type calculation.Keywords : Airfoil, Airscrew Propeller, Airboat, Blade ElementTheory

  • xi

    KATA PENGANTARSegala pujian hanya untuk Allah. Hanya karena nama-Nya semuamenjadi bermakna. Sampai kemudian saya mengucapkanterimakasih kepada makhluk-Nya, semampu bisa saya sebut,semua yang berjasa turut serta dalam membantu dan membangunkesadaran dan penghargaan saya akan hidup menjadi lebih baik.Tidak terkecuali untuk sebuah proses kecil dalam hidup saya ini,sebuah proses dan tanggung jawab akan Tugas Akhir yangdiwajibkan pelaksanaanya oleh setiap individu mahasiswa dalamsistem pembelajaran atau perkuliahan di Institut TeknologiSepuluh Nopember Surabaya sebagai salah satu syarat kelulusan.Terimakasih saya untukIbu dan Bapak saya tercinta. Kasih sayang beliau adalah jawabandan alasan paling mendasar atas segenap pertanyaan tentangtujuan dari keberadaan saya disini.Semua Dosen di Teknik Sistem Perkapalan ITS, yang selalumenjadi guru dan teladan bagi saya dalam konteks keilmuan dandedikasinya terhadap pendidikan. Terimakasih khususnya di siniuntuk kedua dosen pembimbing saya Bapak Ir. Amiadji,MM,M.Sc dan Bapak Edi Jatmiko ST,MT, untuk petunjuk dankebijaksanaan yang telah beliau curahkan selama prosespengerjaan Tugas Akhir ini.Untuk sahabat sekaligus keluarga saya. Terimakasih untuk cintayang pada akhirnya tidak pernah terkondisikan. Semogapersahabatan ini tidak hadir karena kebersamaan, tetapikebersamaan yang tercipta karena rasa persahabatan. Kitaditakdirkan untuk bersahabat. Seperti halnya kita telahditakdirkan memiliki ibu, bapak dan saudara kandung kitamasing-masing.

  • xii

    Demikian Tugas Akhir ini telah saya susun. Dengan segalakekurangan yang mungkin, maka segenap kritik dan saran selaluterbuka untuk perbaikan. Semoga berguna.

    Penyusun,

    Fitra Adi

  • xiii

    DAFTAR ISIHalaman Judul . iLembar Pengesahan . iiiAbstrak viiAbstract ... ixKata Pengantar xiDaftar Isi . xiiiDaftar Gambar xviiDaftar Tabel xixBAB I PENDAHULUANI.1 Latar Belakang ... 1I.2 Perumusan Masalah ... 2

    1.2.1 Permasalahan 21.2.2 Batasan Masalah . . 3

    I.3 Tujuan Tugas Akhir ... 3I.4 Manfaat Tugas Akhir . 3BAB II TINJAUAN PUSTAKAII.1 Konsep Dasar Airboat ... 52.1.1 Definisi Airboat ... 52.1.2 Komponen Airboat .. 52.1.2 Komponen Gaya Hambat Airboat ... 7II.2 Teori Perancangan Propeller .. 9

  • xiv

    2.2.1 Sejarah Perkembangan Teori Propeller . 92.2.2 Teori Sederhana Aksi Propeller . 112.2.3 Teori Momentum Propeller 122.2.4 Analisa Perhitungan Blade Element .. 18BAB III METODOLOGIIII..1 Umum. 263.1.1 Studi Literatur 263.1.2 Pengumpulan Data . 263.1.3 Analisa Data ... 27

    3.1.3.1 Desain Hull Airboat ... 273.1.3.2 Perhitungan Tahanan Airboat 283.1.3.3 Desain Airpropeller Airboat .. 293.1.3.4 Gambar Teknis Airpropeller .. 323.1.3.5 Pemilihan Main Engine .. 32

    III.2 Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir 34III.3 Diagram Alir Detail Pengerjaan Analisa Data 35BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASANIV.1 Desain Hull Airboat 36IV.2 Perhitungan Tahanan Airboat . 37IV.3 Pemilihan Airfoil 40IV.4 Perhitungan Blade Element 43

    4.4.1 Input data .. 43

  • xv

    4.4.2 Detail Perhitungan Blade Element 47IV.5 Pemilihan Motor Penggerak Airscrew Propeller 63IV.6 Perhitungan Gambar Airscrew Propeller 65BAB IV KESIMPULAN4.1 Kesimpulan 714.2 Saran .. 75DAFTAR PUSTAKALAMPIRANBIODATA PENULIS

  • xvi

    Halaman ini sengaja dikosongkan

  • xvii

    DAFTAR GAMBARGambar 2.1. Kontraksi, perubahan kecepatan dan tekanan

    dalam slipstream.. 13Gambar 2.2. Diagram kecepatan airfoil dalam pengaruh ..

    kecepatan induksi .. . 17Gambar 2.3. Kontraksi slipstream screw propeller 19Gambar 2.4. Diagram kecepatan dan faktor inflow airfoil

    . 20Gambar 2.5. Diagram kecepatan dan gaya pada airfoil

    ..... 23Gambar 3.2 Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir

    . 34Gambar 3.3 Diagram Alir Detail Pengerjaan Analisa Data

    . 35Gambar 4.1 Grafik cL dan cD.. 41Gambar 4.2 Grafik cL cD .. 42Gambar 4.3 Perbadingan bentuk aifoil RAF 6, CLARK Y,

    dan NACA 4412 . 43

  • xix

    DAFTAR TABELTabel 4.1 Nilai Ordinat dan Aksis Penyusun Airfoil .. 66