PROTORYPE KAPAL CEPAT TAK BERAWAK RESCUE DENGAN ELECTRICAL REMOTE CONTROL Oleh : [1]Febriyanto Dwi Prasetyo (13525007); [2] Belgica Banda Jatikusuma (14525023); [3] Riski Suparyanto (13525046); Universitas Islam Indonesia
Abstrak Tim UII berencana akan membuat prototipe kapal mitigasi bencana, kapal tersebut diberi nama Kingfisher, kapal Kingfisher adalah kapal yang didesain oleh Tim UII untuk mengikuti kontes Kapal Cepat Tak Berawak Nasional 2016 (KKCTBN 2016) atau (Roboboat 2016) Tujuan mengikuti perlombaan ini adalah sebagai ajang pelatihan kreativitas dalam merancang bangunan kapal yang mencakup desain kapal, sistem penggerak serta sistem otomasi. Dengan mengusung tema “Robot Kapal untuk Mitigasi Bencana”, sehingga desain Kingfisher dibuat untuk menjadi kapal rescue terhadap bencana yang terjadi di perairan Indonesia, kapal Kingfisher juga dilengkapi peralatan rescue yang nantinya peralatan tersebut dapat digunakan walau masih dalam tahap prototipe. Pembuatan desain mengacuh pada aliran fluida kapal yaitu aliran air (compressible flow) dan aliran udara (incompressible flow). Hal tersebut dikarenakan untuk mencegah adanya aliran turbolen (aliran yang tidak beraturan) sehingga aliran pada kapal dapat bergerak secara laminar (aliran yang beraturan). Pada mesin penggerak menggunakan motor 2700Kv dan menggunakan servo untuk mengendalikan kapal dan senjata. Dan kapal Kingfisher berbahan kayu balsa yang menjadikan kapal ringan dan dapat melaju kencang dibandingkan bahan yang lain. Selain itu tipe pada protipe yang akan dibuat adalah Planning Hull dengan propulsi Surface Piercing Propeller yang sangat cocok untuk
penggunaan kecepatan tinggi dan manuver tajam sesuai dengan ketentuan lomba kategori II. Kata Kunci: Remote Control, Kapal Cepat, Kapal Tak Berawak, Kapal Perang, Sistem Otomasi, Roboboat. I.
Pendahuluan
I.1 Latar Belakang Desain Indonesia merupakan negara kepulauan yang sangat luas dan berbatasan langsung dengan samudra hindia dan samudra pasifik, hal ini sangat berpengaruh pada besarnya ombak yang terjadi pada lautan Indonesia. Besarnya ombak berdampak pada tingginya angka kecelakan yang terjadi di laut, Oleh sebab itu Indonesia membutuhkan kapal dengan kemampuan rescue yang baik dan bermobilitas tinggi. Hal ini melatarbelakangi adanya ajang Kontes Kapal Cepat Tak Berawak Nasional 2016 (KKCTBN 2016) dengan tema “Robot Kapal Untuk Rescue” dengan pesertanya adalah mahasiswa dari seluruh perguruan tinggi di Indonesia. Maka dari itu kami tim TYTAN UNISI mencoba membuat prototipe kapal rescue yang dapat digunakan dalam misi penyelamatan di perairan Indonesia. Kapal ini dilengkapi dengan peralatan rescue, dan didesain dengan mengacu pada jenis lambung Planning Hull yang berbentuk V, dengan tipe lambung tersebut sangat memungkinkan kapal dapat melaju dengan kecepatan tinggi serta manuver yang baik dan didukung dengan pemilihan propulsi Surface Piercing Propeller. Konstruksi desain bagian depan kapal menggunakan desain haluan meier, sedangkan untuk bagian belakang kapal mengacuh pada 1
bentuk buritan rata (flat stern), kapal ini memiliki 2 sistem mekanik, dimana motor berkapsitas 3800 KV sebagai penggerak dan servo berkapasitas 13 kg/cm sebagai pengarah dari pergerakan kapal dengan baterai empat sell kapasitas 3000 mAh 14,8 V sebagai sumber energi, sistem mekanik tersebut dikendalikan dengan menggunakan remote control berkapsitas 6 channels dimana frekuensi dari remot kontrol diterima oleh receiver yang ada di dalam kapal. Selain itu terdapat Electronic Speed Controler kapasitas 120A sebagai pengatur kecepatan motor.
yang menentukan buritan adapun jenisjenis haluan dan buritan adalah sebagai berikut : Haluan adalah bagian depan kapal yang dirancang untuk mengurangi tahanan ketika haluan kapal memecah air dan harus cukup tinggi untuk mencegah air masuk kedalam kapal akibat ombak atau belahan air saat kapal berlayar. Adapun jenis-jenis haluan adalah sebagai berikut :
I.2 Latar Belakang Pemilihan Desain Lambung Kapal Kingfisher adalah kapal mono hull yang mengacuh pada bentuk planning hull yang berbentuk V, dengan tipe lambung tersebut sangat memungkinkan kapal dapat melaju dengan kecepatan tinggi serta manuver yang baik dan didukung dengan pemilihan propulsi Surface Piercing Propeller. Konstruksi desain bagian depan kapal menggunakan desain haluan meier, sedangkan untuk bagian belakang kapal mengacuh pada bentuk buritan rata (flat stern), haluan meier dipilih karena kuat dan mampu meminimalisasi tekanan akibat gaya reaksi fluida, sedangkan buritan rata (flat stern) dipilih karena buritan jenis ini mampu mengurangi turbulent aliran fluida pada saat propeller berputar. II.
Buritan adalah adalah bagian belakang dari kapal. Dimana pada bagian buritan terdapat instrumen pengendali (rudder dan lain sebagainya). Adapun jenisjenis buritan adalah sebagi berikut :
Kajian Pustaka
Bahan dalam pembuatan prototype kapal RC sangatlah bermacam-macam, diantaranya adalah serat kaca (fiberglass), kayu balsa, plastik, triplek dan komposit. Dalam proses desain kapal ada dua hal yang perlu diperhatikan yaitu desain bangunan atas dan desain bangunan bawah, hal ini dilakukan agar mendapatkan desain yang aerodinamis dan sesuai dengan fungsinya. Dalam desain bangunan bawah atau yang biasa disebut hull (lambung kapal), dalam hull kapal terdapat dua bagian bagian depan yang biasa disebut haluan, dan bagian belakang
III.
Metode Perancangan
2
bentuk lambung hard-chine, memiliki potensi untuk menghasilkan hydrodynamic lift forces pada kecepatan kapal tertentu. Gaya-gaya tersebut kemudian akan mengangkat badan kapal, sehingga akan mengurangi gaya hambat (ship resistance) karena factor gesekan (friction resistance, yang nilainya berkisar 70-85% dari total resistance). Total gaya hambat kapal jenis tersebut adalah didominasi oleh 'wavemaking resistance'-nya. Maka itu menurut kami spesifikasi ini cocok untuk lomba KKCTBN kategori 2. III.3
Desain Kapal
Spesifikasi teknis kapal meliputi: III.1 Hull
Lambung Kapal Tipe Planning
Penggunaan jenis lambung kapal ini memiliki kecepatan yang baik dalam mengangkat luas permukaan hull keluar dari air sehingga luasan badan yang tercelup air sedikit dan hambatan pada air menjadi kecil. . Bentuk badan kapal dirancang mengikuti hukum hydrodynamic, setiap benda yang bergerak yang dapat menciptakan aliran nonsimetris menimbulkan gaya angkat yang tegak lurus dengan arah gerak. Seperti sayap pesawat terbang yang bergerak di udara akan memberi gaya angkat. Sehingga tipe lambung yang digunakan berbentuk V (Planning hull). III.2
Advanced Marine Vechile
Ide dasar dari Advanced Marine vehicles adalah adanya kebutuhan akan 'service speed' yakni kapal yang relatif lebih cepat dibandingkan dengan kapal-kapal conventional displacement. Displacement, Hydrodynamic Lift Force, dan Air-cushion. Kapal AMV’s untuk monohull dengan
III.4
Spesifikasi Bahan Material
Papan Tripleks Kayu lapis atau sering disebut tripleks adalah sejenis papan pabrikan yang terdiri dari lapisan kayu (veneer kayu) yang direkatkan bersama-sama. Kayu lapis 3
merupakan salah satu produk kayu yang paling sering digunakan. Kayu lapis bersifat fleksibel, murah, dapat dibentuk, dapat didaur ulang, dan tidak memiliki teknik pembuatan yang rumit. Kayu lapis biasanya digunakan untuk menggunakan kayu solid karena lebih tahan retak, susut, atau bengkok. Lapisan kayu lapis (yang biasa disebut veneer) direkatkan bersama dengan sudut urat (grain) yang disesuaikan untuk menciptakan hasil yang lebih kuat. Biasanya lapisan ini ditumpuk dalam jumlah ganjil untuk mencegah terjadinya pembelokan (warping) dan menciptakan konstruksi yang seimbang. Lapisan dalam jumlah genap akan menghasilkan papan yang tidak stabil dan mudah terdistorsi. Saat ini kayu lapis tersedia dalam berbagai ketebalan, mulai dari 0,8 mm hingga 25 mm dengan tingkat kualitas yang berbedabeda. Kami menggunakan tripleks dengan ketebalan 3 mm karena yang paling cocok dalam pembuatan kapal, mudah dibentuk dan tidak gampang patah.
III.5
Spesifikasi Sistem Kendali 1. Motor
Motor penggerak prototipe kami menggunakan motor listrik DC Brushless dengan kecepatan 4000KV atau 4000 Rpm/Volt. Pemilihan motor tersebut alasannya adalah karena semakin tinggi KV sebuah motor maka makin cepat laju dari motor tersebut. Ini sesuai dengan tujuan KKCTBN yang mengandalkan kecepatan dan manuver dalam perlombaannya.
ESC (Elektronic Speed Control) adalah bagian elektronik yang mengatur kecepatan perputaran baling-baling (motor), sehingga energi baterai dapat digunakan seefisien mungkin, dan mempelama waktu penggunaan. ESC(Electric Control Speed) yang akan digunakan adalah dengan kapasitas 120 Ampere dengan water cooling sebagai pendingin. 4. Transmitter dan Receiver (Tx/Rx) Transmitter adalah alat pemancar sinyal yang menerima perintah kendali dari orang yang mengendalikan dan merubahnya menjadi kode-kode elektronik kemudian mengirimkannya melalui gelombang radio ke udara. Sedangkan Receiver adalah menerima informasi gelombang radio, menerjemahkan kode-kode elektroniknya menjadi perintah gerak yang dikirimkan kepada servo dan motor dan mengubah informasi elektronik menjadi gerak mekanik. Tanpa adanya transmitter dan receiver maka kapal tidak akan bisa dikendalikan. Remote dan receiver yang akan digunakan berfrekuensi 2.4 GHz sehingga jangkauan yang dicapai remote cukup jauh, selain itu remote yang berfrekuensi 2.4 GHz sudah mempunyai code yang antara remote dan receiver sehingga sanagt kecil kemungkinan untuk bertabrakan frekuensi walaupun sesama 2.4 GHz. Remote yang akan kami gunakan adalah remot digital dengan kapasitas 6 chanel dengan jangkauan 500 meter. 5. Sistem Kerja Otomasi
2. Servo Adapun penggerak kapal akan menggunakan 1 Servo dengan Torsi 13 Kg/cm dan sudut 600 derajat yang diatur oleh mikrokontroller ATMega 16. Mikrokontroller tersebut diprogam dengan aplikasi CVAVR dan dengan simulasi Proteus. Servo 1 digunakan untuk rudder.
VI.
Hasil dan Pembahasan
VI.1 Analisa Awal Prototype kapal yang telah kami buat ternyata memiliki beberapa kekurangan diantaranya :
3. ESC 4
1. Body kapal memiliki berat 0,83 kg hal ini sangat berat untuk ukuran panjang 85 cm dan dan lebar 25 cm. 2. Body kapal yang kasar. Hal tersebut terjadi dikarenakan oleh jumlah resin yang berlebih pada saat memoles body kapal dan pemberian nodrop yang kurang merata, akan tetapi disamping kekurangan dari prototype kapal ini, kapal ini juga memiliki kelebihan diantaranya : 1. Kapal kuat dan sangat cocok untuk balapan Race. 2. Kapal memiliki body yanglumayan tipis dari permukaan atas hingga dasar hull hanya memiliki tinggi sekitar 13 cm saja sehingga akan menstabilkan posisi kapal pada saat melaju. VI.2 Percobaan Kapal
Keterangan :
Pengujian kapal dilakukan dengan 3 tinjauan, diantaranya adalah : 1. Kemampuan apung kapal : ¼ bagian dai tinggi kapal masih daitas permukaan kapal, hal ini dipengaruhi oleh berat kapal yang mencapai 0,8 kg dengan ukuran 85 x 25 cm 2. Manuver kapal : untuk melakukan maneuver kapal ini cukup tenang karena ¾ dari tinggi kapal terendam sehingga mampu membantu penstabilan pada saat maneuver. 3. Kecepatan kapal : kapal ini mamu melaju sekitar 40 km/jam. Adapun bentuk assli dari protorype kapal ini dan keterangannya adalah sebagai berikut : 1
Motor ESC Receiver Motor Servo Stabilizer Rader Propeller V.
Kesimpulan
Kapal memiliki spesifikasi sebagai berikut : 1. 2. 3. 4.
Berat Kapal = 0,8 kg Panjang kapal = 90 cm Lebar kapal = 25 cm Kecepatan maksimal = 50 km/jam
Berdasarkan data diatan ditarik kesimpulan bahwa : 1. Prototype kapal lebih berat daripada berat maskimal yang dianjurkan. 5
2. Penggunaa resin dan dempul yang terlalu banyak sehingga akan menambah berat.
DAFTAR PUSTAKA
3. Kapal mempunyai kestabilan yang tinggi pada saat melaju dengan kecepatan 40-45 km/jam.
https://kapitanmadina.wordpress.com/2011 /10/13/pengertian-kontruksi-haluan-danburitan-kapal/ Harvald, S. V. 1992. Tahanan dan Propulsi Kapal. Surabaya: Airlangga University Press. Compass. 2007. Tdyn Tutorial. Marzo: Compass. Utama, I K. A P. 2009. Kapal Riset yang Ekonomis dengan Lambung Monohull. Surabaya: Intitut Teknologi Sepuluh Nopember.
6
