RANCANG BANGUN ROKET REX-22: KAJI KEKUATAN STRUKTUR TABUNG MOTOR ROKET

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN ROKET REX-22: KAJI KEKUATAN STRUKTUR TABUNG MOTOR ROKET DESIGN AND MANUFACTURING OF ROCKET REX-22 : ANALYSIS OF MOTOR ROCKET TUBE STRUCTURAL STRENGTH Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Aeronautika Di Jurusan Teknik Mesin Oleh: DENI APRIYADI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2 RANCANG BANGUN ROKET REX-22 : ANALISIS KEKUATAN STRUKTUR TABUNG MOTOR ROKET Penulis: Deni Apriyadi NIM: Penguji: 1. Ketua : Nur Rachmat, Dipl.Ing.,M.Sc 2. Anggota : Syarif Hidayat, Dipl.Ing.,MT 3. Anggota : Moh. Luthfi, Dipl.Ing.,MT.,M.Sc Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 18 Juli 2012 dan disahkan sesuai ketentuan. Pembimbing I Pembimbing II Singgih Satrio Wibowo, ST.,MT NIP: Tria Ma riz Arief, SST.,MT NIP: Ketua Jurusan, Ir. Ali Mahmudi, M.Eng NIP:

3 Curriculum Vitae Data Pribadi Nama Lengkap : Deni Apriyadi Tempat, Tgl. Lahir : Garut, 30 April 1991 Umur : 21 Tahun Jenis Kelamin : Pria Agama : islam deniapriyadi@ymail.com Golongan darah : O No. Telepon : Pendidikan Formal No. Tingkat Tahun Lembaga Prodi/Jurusan IPK 1 Politeknik Politeknik Negeri Bandung Teknik Aeronautika SMA SMA Negeri 1 Tarogong IPA - 3 SMP SMP Negeri 1 Garut SD SD Paminggir VI - - Pengalaman Organisasi No. Organisasi Periode Posisi 1 IMT Aeronautika Ketua

4 Saat usaha menggapai mimpi terhenti oleh masalah. Pejamkan mata. Dan bayangkan senyuman orang yang kita cintai. Saat mereka melihat kita keluar dari masalah tersebut. THERE IS NO FORCE OUTSIDE YOUR CONTROL Tugas akhir ini saya persembahkan untuk kedua orang tua, nenek, dan saudara. Serta teman teman. Semoga kita semua bertemu lagi dalam keadaan yang lebih baik.

5

6 KATA PENGANTAR Puji serta syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah Subhannahu Wa Ta ala atas berkat rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini selesai tepat pada waktunya. Dan tak lupa penulis panjatkan shalawat serta salam sebanyak banyaknya semoga selalu tercurah kepada junjungan kita nabi besar, Muhammad SAW, kepada keluarganya, sahabatnya, serta kepada kita semua selaku umatnya. Dalam penulisan laporan ini, hambatan yang dirasakan oleh penulis adalah penentuan judul laporan tugas akhir, penyusunan-penyusunan kalimat dalam penyusunan laporan tugas akhir. Penulis telah membuat laporan karya Tugas Akhir ini dengan judul : rancang bangun roket REX-22 : kaji kekuatan struktur tabung motor roket. Tujuan dari penulisan Tugas akhir ini selain sebagai syarat kelulusan adalah untuk mengabadikan Tugas akhir yang penulis buat kedalam bentuk tulisan. Bandung, Juli 2012 Penulis i

7 UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan, dukungan, serta bimbingan dari berbagai pihak yang telah sangat membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu maka dengan kerendahan diri, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu penulis sehingga laporan Tugas Akhir ini penulius dapat selesaikan tepat pada waktunya. 1. Orang Tua serta segenap keluarga penulis yang telah banyak membantu dan mendukung penulis baik secara materil dan moril. 2. Bapak Singgih Satrio Wibowo.ST.MT, sebagai pembimbing pertama penulis yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membimbing penulis selama mengerjakan Tugas Akhir ini sampai selesai. 3. Bapak Tria Maariez Arief, S.ST.,MT.selaku pembimbing kedua dan Ketua Program Studi Teknik Aeronautika. Yang senatiasa tanpa bosan membimbing penulis dengan sabar. 4. Bapak Ali Mahmudi selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin yang senantiasa memberikan dukungan dalam kelancaran pengerjaan Tugas Akhir. 5. Bapak Budi Hartono selaku Dosen Wali yang senantiasa memberikan dukungan kepada penulis. 6. Ibu Maria F. Soetanto selaku Dosen Wali yang sesantiasa memberikan dukungan kepada penulis. 7. Bapak Sugianto selaku Koordinator Tugas Akhir yang senantiasa memberikan arahan dalam pelaksanaan Tugas Akhir. ii

8 8. Seluruh Dosen dan Staf Program Studi Teknik Aeronautika yang telah memberikan ilmu, nasehat, serta pengajaran akademik dan moril baik secara formal dan non formal. 9. Bapak Ade Warman, Bapak M. Ilyas ( Seyli ), Bapak Sep Dase Taryana, Ibu Amalia Saraswati yang senatiasa membantu penulis dalam kelancaran pengerjaan tugas akhir. 10. Aditya Pramudhita dan Irwan Sandy Setiawan selaku rekan seperjuangan penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir. Berjuanglah kawan. Masih ada perjalanan panjang yang harus kita selesaikan. 11. Fadlih Ramdhan selaku teman baik penulis. 12. Teman-teman sekelas dan seperjuangan penulis Aero 2009 yang telah banyak memberikan motivasi dan bantuannya. 13. Adik kelas tercinta, Aero 2010 dan Aero Arti Resha Novianti yang telah banyak sekali memberikan bantuan dan senantiasa memberikan motivasi lebih kepada penulis serta kabaikannya yang telah meminjamkan penulis laptop. 15. Serta kepada semua pihak yang telah membantu penulis dan tidak dapat disebutkan satu persatu Karen keterbatasan penulis, sehingga laporan Tugas Akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya. Penulis dengan mengucapkan terima kasih yang sebanyak-banyaknya, semoga Allah SWT dapat memberikan balasan kebaikan yang berlimpah melebihi apa yang telah mereka berikan kepada penulis. Dan semoga penulis masih diberikan kesempatan dan kemampuan untuk membalas jasa-jasa mereka walaupun sedikit. Amin Ya Rabbal Allamin.. iii

9 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i UCAPAN TERIMA KASIH... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii ABSTRAKSI... ix ABSTRACT... x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Tujuan Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Metodologi Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI Pengertian Roket Sejarah Roket Manfaat Roket Struktur Umum Roket Chamber Pressure Kekuatan Struktur Motor Roket Tegangan pada Tabung Bertekanan BAB III Perancangan dan Pembuatan Roket REX Identifikasi Masalah iv

10 3.1.1 Kriteria Pengoperasian Roket Perancangan Prototipe Roket REX Perancangan Roket REX Penentuan Letak CG ( Center of Gravity ) Proses Uji Tarik Spesimen Motor Roket Proses pengujian tarik Perhitungan Spesimen Perhitungan Spesimen Perhitungan spesimen Perhitungan Chamber Pressure Perhitungan Hoop Stress Longitudinal Stress BAB IV PROSES PEMBUATAN DAN ASSEMBLY ROKET REX Pembuatan Nose Cone Pembuatan Model Pembuatan Cetakan Nose Cone Pembuatan Nose Cone Pembuatan Body Pembuatan Fin REX Pembuatan Fin Proses Pembuatan Nosel Proses Pembuatan Bulkhead Proses Pembuatan Center Ring Pembuatan tabung motor roket Proses pembuatan penopang Proses Assembly REX Proses Assembly Motor Roket Proses Assembly Body Roket Proses assembly motor roket Proses pengecatan v

11 4.9 Proses assembly motor roket dengan body roket Pengujian statik BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA KATA PENGANTAR vi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar II. 1 alat pelontar panah api pada zaman cina kuno[2]... 5 Gambar II. 2 bagian-bagian roket [3]... 7 Gambar II. 3 bentuk propelan[12] Gambar II. 4 motor roket pada saat bahan baka terbakar[2] Gambar II. 5 arah gaya-gaya pada tabung[5] Gambar III. 1 flowchart pengerjaan tugas akhir Gambar III. 2 desain tiga dimensi roket REX Gambar III. 3 desain nose cone REX Gambar III. 4 desain body REX Gambar III. 5 gambar dimensi fin roket Gambar III. 6 desain motor roket REX Gambar III. 7 desain referensi nosel [5] Gambar III. 8 desain nosel REX Gambar III. 9 desain bulkhead motor roket Gambar III. 10 letak Center of Gravity Gambar III. 11 desain spesimen uji tarik Gambar III. 12 proses pencekaman pada uji tarik Gambar III. 13 tiga spesimen yang telah putus Gambar IV. 1 desain nose cone yang dijadikan mal Gambar IV. 2 frame yang telah dituangkan polyurethane A & B Gambar IV. 3 model nose cone REX Gambar IV. 4 model nose cone yang telah dilapisi dengan fiber dan resin Gambar IV. 5 cetakan nose cone yang telah jadi Gambar IV. 6 nose cone yang sedang diamplas Gambar IV. 7 model fin yang terbuat dari kayu balsa Gambar IV. 8 proses pembentukan chamfer dan fillet pada fin Gambar IV. 9 pelapisan model fin menggunakan fiber dan resin Gambar IV. 10 model fin yang dirapikan dengan menggunakan cutter Gambar IV. 11 Proses-proses pembuatan cetakan fin Gambar IV. 12 proses pembuatan fin Gambar IV. 13 proses facing, raoughing, dan finishing vii

13 Gambar IV. 14 bentuk center ring Gambar IV. 15 proses assembly nose cone Gambar IV. 16 proses assembly fin dengan body Gambar IV. 17 proses assembly motor roket viii

14 ABSTRAKSI Tulisan ini memaparkan tentang perancangan dan pembuatan roket REX-22 sebagai roket propelan padat yang menggunakan gula sebagai bahan baku campuran utama dengan potasium nitrat. Roket ini berdimensi panjang 1000 mm dengan diameter luar body adalah 76 mm. Roket ini terdiri dari nose cone, body, fin, motor roket. Roket REX-22 dibuat dengan menggunakan berbagai jenis material yang berbeda sesuai dengan kebutuhannya. Perancangan menjadi proses awal dalam pembuatannya, sehingga diihasilkan dimensi, bentuk, dan spesifikasi dari roket REX- 22. Proses Manufaktur dan assembly dari part-part roket. Hasil akhir yang dicapai dalam tugas Akhir ini adalah dibuatnya roket REX-22. Perhitungan kekuatan tabung motor roket dengan bahan material aluminium diambil dari pengolahan data spesimen tabung aluminium yang diuji dengan menggunakan uji tarik. Serta perhitungan chamber pressure pada tabung motor roket dengan menghitung tekanan yang dihasilkan dari pembakaran propelan yang telah dibuat. Perhitungan tegangan yang terjadi pada tabung dengan memasukan hasil perhitungan chamber pressure. Kata kunci : propelan, nose cone, body, fin, motor roket, nosel, centering ring, bulkhead, engine block, komposit, fiber. ix

15 ABSTRACT This paper describes the design and manufacture of rocket REX-22 as a solid propellant rocket that uses sugar as the main raw material mixed with potassium nitrate. The rocket is dimensionless length of 1000 mm with an outer diameter of body is 76 mm. It consists of a rocket nose cone, body, fins, rocket motor. REX-22 rocket made by using a variety of different types of materials according to it s needs. Design into the process early in the making, until get the dimensions, shapes, and specifications of the REX-22 rocket. Manufacturing process and assembly of the rocket s part. The final result is achieved in this final task is made REX-22 rocket. The calculation of motor rocket tube with alluminium as it s material are taken from the calculation after the tube tested with using tensile test methode. And then calculation of the chamber pressure that based from pressure that caused by burned propellant. Calculation the stress on motor rockets tube with using result from calculation of chamber pressure as its references. Keyword : propellant, nose cone, body, fin, motor rocket, nozzle, centering ring, bulkhead, engine block, composite, fibre x

16 DAFTAR PUSTAKA 1] Bahan%20Belajr/Pengetahuan%20Populer/view&id=81&uniq=202 [2] [3] [4] 0px-Hwacha2.jpg [5] [6] [7] ROORKEE/strength%20of%materials/lects%20&%picts/image/lect15/le cture15.htm [8] Kaminski, Clemens Stress Analysis & Pressure Vessel. [9] Stine, G.Harry dan Bill Stine Handbook of Model Rocketry.John Wiley and Sons.inc.United State Of America

17 [10] No Name.2010.Pengenalan Pressure Vessel. [11] Van Vlack,Lawrence H.1991.Ilmu dan Teknologi Bahan (Ilmu Logam dan Bukan logam).edisi kelima.(diterjemahkan oleh : Sriatie Djaprie).Erlangga : Jakarta [12].1991.Annual Book of ASTM Standards.Metal Test Methods and Analitical Procedures.Volume PT Rekayasa Solverindo. [13]