-
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