INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Transkripsi

1 PERANCANGAN AWAL PAPAN LUNCUR LAYANG (Preliminary Design of the Hoverboard) TUGAS SARJANA Karya ilmiah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Institut Teknologi Bandung Oleh Adrie Setyardi PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN dan DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2 Lembaran Pengesahan Tugas Sarjana Perancangan Awal Papan Luncur Layang (Preliminary Design of the Hoverboard) oleh Adrie Setyardi Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung Disetujui pada tanggal: 18 Februari 2008 Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Dr. Ir. Abdurrachim Halim NIP Dr. Ir. Leonardo Gunawan NIP ii

3 Final Project Title Preliminary Design of the Hoverboard Adrie Setyardi Major Mechanical Engineering Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics Institute of Technology Bandung ABSTRACT The background of this Final Project is to look for any solution on problem caused by fossil fuel, that is the dependency on the fossil fuel itself, air polution, and traffic jam which only make the polution getting worse. These problems is the serious problems becuase it threaten the human existence on the earth. So, it should be some effort to overcome it, by designing the new mean of transportation. Then it is suggested the new individual transportation mean, which is a hovering skateboard named the Hoverboard, as a solution. The design based on air cushion technology like hovercraft does. From this final project, there are 2 hoverboard models made and tested. The first model has 500 x 1000 mm dimension and the second is 300 x 800 mm. Both use a 1500 W vacuum cleaner fan. The main problem rising is the stability. Instability then can be reduced by applying the separated plenum chamber. The observation results on testing then being converted on the preliminary design of the Hoverboard. When the more suitable material and better work applied on this design, the model resulted will be more stable than the previous two models. iii

4 Tugas Akhir Judul Perancangan Awal Adrie Setyardi Papan Luncur Layang Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung ABSTRAK Latar belakang dari Tugas Akhir ini adalah pencarian solusi dari masalah yang sudah ditimbulkan oleh bahan bakar fosil, yaitu ketergantungan pada bahan bakar fosil itu sendiri, polusi udara, dan kemacetan yang ikut memperparah kondisi tersebut. Masalah ini merupakan masalah yang serius karena sudah mengancam eksistensi kehidupan manusia di bumi. Sehingga harus dilakukan suatu usaha untuk mengatasinya, melalui perancangan alat transportasi baru. Untuk memberikan solusi pada masalah-masalah tersebut, diusulkan alat transportasi individual yang berbentuk papan luncur layang yang dinamakan the Hoverboard. Perancangan ini didasarkan pada teknologi bantalan udara seperti halnya pada hovercraft. Dari Tugas Akhir ini, dihasilkan 2 buah model Hoverboard yang dibuat dan diuji coba. Model pertama berdimensi 500 x 1000 mm dan model kedua berdimensi 300 x 800 mm. Kedua model menggunakan fan dari vacuum cleaner berdaya 1500 W. Masalah yang paling utama adalah masalah kestabilan. Gejala ketidakstabilan ini kemudian dapat dikurangi dengan mengaplikasikan plenum chamber yang terpisah. Kemudian hasil pengamatan yang dilakukan saat pengujian akan dituangkan dalam bentuk rancangan awal the Hoverboard. Apabila digunakan material dan cara pembuatan yang lebih baik, maka model yang dihasilkan dari rancangan ini akan lebih stabil dibanding kedua model sebelumnya. iv

5 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT. Dengan segala petunjuk, bimbingan dan kemudahan yang diberikan, penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana yang berjudul Perancangan Awal Papan Luncur Layang (Preliminary Design of the Hoverboard) Tugas sarjana ini disusun untuk memenuhi syarat untuk memperoleh gelar sarjana bidang Teknik Mesin dari Institut Teknologi Bandung. Setelah memenuhi syarat tersebut, diharapkan akan ada penerus tugas sarjana ini, sehingga rancangan awal Hoverboard yang akan dijelaskan dalam buku ini dapat terealisasi hingga menjadi produk yang siap jual. Penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu proses penyusunan tugas sarjana ini. Ucapan terima kasih diberikan kepada: o Bapak Halim dan Bapak Leo atas segala bimbingan, bantuan, dorongan dan petunjuk yang diberikan selama pengerjaan tugas sarjana ini. o Orangtua dan teman-teman saya yang selalu mendoakan dan mengharapkan yang terbaik dari tugas sarjana ini. Dengan tetap menyadari bahwa tugas sarjana ini belumlah sempurna, maka saran dan kritik yang membangun akan di terima dengan senang hati. Bandung, 10 Februari 2008 Penulis v

6 DAFTAR ISI Lembar Pengeseahan ii Abstrak iii Abstract iv Kata Pengantar v BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Identfikasi Masalah Batasan Masalah Metodologi Penyelesaian Persoalan Sistematika Penulisan... 6 BAB II KAJIAN LITERATUR 2.1 Hukum Newton Mekanika Material Deformasi Prinsip Kekakuan Mekanika Fluida Prinsip Bernoulli Prinsip Bantalan Udara Fan Hovercraft Produk Komersial Percobaan Serupa Ultra-Simple Hovercraft Hovercraft dengan Menggunakan Vacuum Cleaner 1,5 HP vi

7 BAB III ANALISA TEORETIK 3.1 Desain Konseptual Perhitungan Tekanan yang Dibutuhkan untuk Beban yang Diterima Perhitungan Laju Aliran yang Dibutuhkan untuk Gap yang Diinginkan Penentuan Dimensi Board Kriteria Kestabilan Kekakuan Board Pusat Massa dan Pusat Tekanan Plenum chamber Terpisah BAB IV PERCOBAAN 4.1 Pemilihan Material Proses Produksi Hasil Uji Coba Percobaan Plenum chamber Terpisah BAB V DESAIN 5.2 Skirt dan Pengaplikasian Plenum chamber Terpisah Fan dan Dudukannya Sumber Daya Kontrol SPECIFICATION BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Saran untuk Pengembangan Selanjutnya DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

8 DAFTAR GAMBAR BAB I Gambar 1.1. Flowchart 5 BAB II Gambar 2.1. Defleksi Sederhana 10 Gambar 2.2. Pembebanan dengan 2 tumpuan 11 Gambar 2.3. Defleksi akibat pembebanan dengan 2 tumpuan 11 Gambar 2.4. Perangkat Bernoulli 13 Gambar 2.5. Bantalan Udara 18 Gambar 2.6. Standar AMCA 20 Gambar 2.7. Contoh Fan Curve 22 Gambar 2.8. Hovercraft 23 Gambar 2.9. Tekanan yang Dibutuhkan Hovercraft 25 Gambar Airboard 26 Gambar Ultra-Simple Hovercraft 27 Gambar Home-made Hovercraft 28 BAB III Gambar 3.1. Pandangan Isometri 32 Gambar 3.2. Skirt 33 Gambar 3.3. Fan Sentrifugal 1 SWSI 34 Gambar 3.4. Fan Curve Ideal 35 Gambar 3.5. Penampang yang Ditembus Aliran 37 Gambar 3.6. Diagram Benda Bebas Board 39 Gambar 3.7. Defleksi 39 Gambar 3.8. Stabil dan Tidak Stabil 40 Gambar 3.9. Penggabungan 2 Modul 41 viii

9 BAB IV Gambar 4.1. Skirt 43 Gambar 4.2. Fan dan Dudukannya 44 Gambar 4.3. Produksi Board 44 Gambar 4.4. Fan dan Baut 45 Gambar 4.5. Benang Plastik/Senar 46 Gambar 4.6.a. Hasil Akhir 46 Gambar 4.6.b. Model berdimensi 300 x 800 mm 47 Gambar 4.6.c. Model berdimensi 500 x 1000 mm 47 Gambar 4.7. Plenum Chamber Terpisah 48 Gambar 4.8.a. Penyekatan 4 kompartemen 49 Gambar 4.8.b. Pengujian pembebanan 49 BAB V Gambar 5.1. Desain Awal the Hoverboard 52 Gambar 5.2. Board dan Fan 53 Gambar 5.3. Skirt 54 Gambar 5.4.a. Kompartemen Tambahan 55 Gambar 5.4.b. Tampak Bawah 56 Gambar 5.4.c. Aliran Udara dari Fan 56 Gambar 5.5. Fan 57 Gambar 5.6.a. Outlet Fan 58 Gambar 5.6.b. Pandangan Isometrik Wireframe (kiri) 59 Gambar 5.6.c. Aliran Udara yang Melalui Fan (kanan) 59 Gambar 5.7. Ruangan untuk Aki dan Inverter 59 ix