LAPORAN PENELITIAN ANALISA ENERGI KERJA (GESEKAN) ISIAN DORONG PADA BOMB KALORI TERHADAP KECEPATAN PELOR DI DALAM LARAS Oleh: Agung Nugroho, ST., MT. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GAJAYANA MALANG 2011
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN LAPORAN PENELITIAN 1. Judul Penelitian : Analisa Energi Kerja (Gesekan) Isian Dorong Pada Bomb Kalori Terhadap Kecepatan Pelor di Dalam Laras 2. Bidang Ilmu : Teknik Mesin 3. Peneliti : a. Nama : Agung Nugroho, ST., MT. b. Jenis Kelamin : Laki-laki c. Golongan/Pangkat : - d. Jabatan Fungsional : Tenaga Pengajar e. Fakultas/Program Studi: Teknik/Teknik Mesin 4. Jumlah Tim Peneliti : 1 (satu) 5. Lokasi/Daerah Penelitian : Malang 6. Jangka Waktu Penelitian : 2 Bulan 7. Biaya Penelitian : Rp 4.850.000,- (Empat Juta Delapan Ratus Lima Puluh Ribu Rupiah) Malang, Juli 2011 Ketua Peneliti, Agung Nugroho, ST., MT.
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang. Isian dorong yang digunakan pada munisi diproduksi oleh banyak perusahaan, dimana dari masing-masing perusahaan mempunyai karakteristik masing-masing.isian dorong yang diproduksi oleh semua perusahaan mempunyai standard energi spesifik masing-masing, dan ini dicantumkan sebagai kelengkapan data produksi.sedangkan untuk energi kerja ( usaha) dari isian dorong tersebut tidak dicantumkan, Hal ini tentunya akan menyulitkan perusahaan munisi untuk membuat produksi munisi. Untuk memenuhi standard munisi apabila energi kandungan dari isian dorong tersebut kecil maka jumlah isian dorong yang digunakan harus lebih banyak begitu juga bila energinya lebih besar maka jumlah isian dorong yang dibutuhkan juga semakin sedikit.hal ini dilakukan agar energy kerja dari isian dorong dapat mendorong pelor dengan kecepatan saat keluar dari mulut laras dapat sesuai dengan ketentuan munisi yang telah ditetapkan sesuai dengan standard munisi trsebut. Penambahan atau pengurangan jumlah isian dorong yang digunakan untuk mengembalikan agar kebutuhan energi untuk mendorong pelor atau proyektil keluar mulut laras dengan kecepatan sesuai ketentuan munisi yang telah ditetapkan. Untuk mengetahui berapa besar energi panas dan tekanan gas yang dihasilkan dari pembakaran isian dorong pada tiap jenis munisi ini sangat sulit dilihat secara langsung, dengan menggunakan alat uji tekanan gas dan panas pada pembakaran munisi akan dapat diketahui sampai sejauh mana nilai kalori yang dimiliki oleh masing-masing isian dorong ( propellant ). Penelitian ini dilakukan pada isian dorong ( popelant ) untuk munisi yang digunakan pada senjata M 16 A1, SS-1, SMS dan Pistol P-1. Dengan permasalahan tersebut maka peneliti mengambil judul Analisa Energi Kerja ( Gerak ) Isian Dorong Pada Bomb Kalori Terhadap Kecepatan Pelor di Dalam Laras 1.2. Perumusan Masalah. Berdasarkan dari uraian latar belakang di atas, permasalahan yang yang dapat diuraikan pada penelitian ini adalah :
a. Bagaimana hubungan tekanan gas isian dorong dari bomb kalori dengan tekanan gas isian dorong pada laras saat penembakan. b. Bagaimana hubungan energi kerja pada isian dorong dengan kecepatan pelor pada mulut laras. c. Bagaimana hubungan tekanan gas dengan kecepatan pelor didalam laras. 1.3. Tujuan Penelitian. a. Untuk mengetahui hubungan antara tekanan gas isian dorong dari bomb kalori dengan tekanan gas isian dorong pada laras saat penembakan. b. Untuk mengetahui hubungan energi kerja isian dorong dengan kecepatan pelor pada mulut laras. c. Untuk mengetahui hubungan antara tekanan gas dengan kecepatan pelor didalam laras 1.4. Batasan Masalah. Berdasarkan dari tujuan penelitian diatas, maka peneliti perlu membatasi masalah agar permasalahan tidak terlalu meluas yang meliputi : a. Obyek yang ditiliti merupakan hasil pembakaran isian dorong pada alat uji tekanan gas untuk jenis munisi yang digunakan pada senjata M 16 A1, SS-1, SMS dan Pistol P1. b. Obyek yang diteliti merupakan hasil penembakan munisi yang digunakan pada senjata M 16 A1, SS-1, SMS dan Pistol P1 dengan menggunakan laras uji. c. Ruang lingkup permasalahan meliputi : 1) Energi Pembakaran isian dorong ( propellant ). 2) Tekanan gas pada alat uji pembakaran isian dorong pada munisi yang digunakan pada senjata M 16 A1, SS-1, SMS dan Pistol P1. 3) Kecepatan dalam laras.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Umum Munisi. Munisi suatu alat yang terdiri dari tiga komponen utama yaitu kelongsong, pelor ( proyektil ) dan isian dorong, yang dapat digunakan untuk melumpuhkan dan bahkan un tuk membunuh sasaran yang diinginkan. Munisi pada dasarnya dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu : 2.1.1 Munisi Kaliber Kecil/Ringan (MKK/Small Calibre). Munisi kaliber kecil/ringan adalah semua jenis munisi dengan batas caliber terkecil sampai dengan munisi caliber 12,7 mm, yang pada penggunaannya diperuntukkan pada tingkat perorangan maupun kelompok. 2.1.2 Munisi Kaliber Besar/Berat (MKB/Large Calibre). Munisi kaliber besar / berat adalah semua jenis peluru dengan batas kaliber diatas 12,7 mm samapi pada caliber 155 mm yang digunakan sebagai satuan bantuan pada satuan infantry. Munisi caliber besar tidak termasuk bomb,roket maupun granat. Sistem kerja munisi adalah dengan tekanan hasil pembakaran isian dorong akan mendorong pelor ( proyektil ) lepas da ri kelongsong bergerak sampai pada sasaran atau titik jatuh. 2.2. Jenis Isian Dorong (Propellant). Isian pendorong atau propellant, bentuknya dapat berupa cair ( liquid) maupun padat (solid). Isian dorong yang berbentuk cair sering dipergunakan untuk pendorong roket maupun pendorong misille peluru kendali (guided missile). Sedangkan isian dorong yang berbentuk padat sering dipergunakan untuk bahan pendorong munisi kaliber kecil dan munisi kaliber besar. Adapun Isian dorong padat ini terdiri dari beberapa bentuk diantaranya bentuk pipih, lembaran kecil-kecil, bulat, batang ataupun silinder berlubang. Perbedaan bentuk tersebut dimaksudkan untuk mengetahui waktu pembakaran yang berbeda, disesuaikan tujuan penggunaannya.
Gambar 1 : Black Powder ( propellant ) Sesuai komposisinya isian dorong dapat diklasifikasikan menjadi 4 bagian antara lain : a. Single Base Propellant (Bahan Pendorong Dasar Tunggal). Bahan pendorong ini mengandung Nitrocellulosa sebagai bahan dasar utama. Selain bahan pembuat stabil (stabilizer) yaitu Diphenylamine dan Dibutylphthalate dapat juga ditambahkan bahan-bahan lain untuk menambah kemampuan penyalaan. b. Double Base Propellant (Bahan Pendorong Dasar Ganda). Bahan pendorong ini memiliki dua bahan dasar utamanya yaitu Nitrocellusa dan Nitroglycerin. Selain dua bahan dasar utama tersebut terdapat unsur-unsur lain yang digunakan sebagai penstabil ( stabilizer) yaitu diphenylamine dan dibutylphthalate yang berfungsi menjamin stabilitas saat penyimpanan, dan unsur anorganik yaitu Sodium Sulfate, Potassium Nitrate dan Kalsium Karbonat yang berfungsi menjamin mudah penyalaan, mengurangi kilatan api. c. Triple Base Propellant. Bahan pendorong ini yang mempunyai bahan dasar Nitrocellusa, Nitroglycerin dan Nitro guandin. d. Composite Propellant. Bahan pendorong ini terdiri dari campuran mekanis antara bahan bakar dan bahan-bahan kimia anorganik yang bersifat oksidator dan bahan perekat (binder) organik. Akan tetapi tidak mengandung nitrocellulose maupun nitriglyserin. Pada umumnya menggunakan bahan dasar ammonium pikrat dan potassium nitrat. (Naskah Departemen, Bahan Peledak.Hal 2) 2.3. Munisi. Pada umumnya, konstruksi munisi disesuaikan dengan kebutuhan / kegunaan, tetapi secara umum munisi terdiri dari pelor (Projectile), bahan pendorong (Propellant), kelongsong (Catridge Case) dan penggalak (Primer).2.3.1. Kontruksi Munisi.
Gambar 2 : Komponen Munisi caliber kecil 2.3.2. Pelor (Projectile)Munisi Kaliber Kecil. Pelor (Projectile) munisi kaliber kecil, pada umumnya selubun g (Jacket) terbuat dari bahan messing, tombak, dengan inti timah, inti baja, biasanya ditambah komposisi trecer, komposisi Incendiary dan lain-lain. Ada beberapa konstruksi pelor (Projectile) : Gambar 3 : Pelor ( proyektil ) Munisi caliber kecil 2.3.3. Pelor (Projectile) Kaliber Besar. Munisi kaliber diatas 20 mm biasanya menggunakan baja yang dibuat sedemikian rupa sehingga bisa diisi dengan bahan peledak penghancur (High Explosive) misalnya : TNT, Tritonal, RDX dan lain-lain, pada ujungnya projectile dipasang fuze.
FUZE MAIN CHARGE Gambar 4 : Proyektil ( pelor ) Munisi caliber besar 2.4. Tabung Uji Tekanan Gas ( Bomb Kalori ). Tabung yang digunakan dalam alat uji ini adalah tabung yang terbuat dari plat besi yang mampu menampung tekanan gas yang dihasilkan dari pembakaran isian dorong, dimana di dalam tabung ini terdapat cemuk/mangkuk yaitu tempat pembakaran isian dorong, pemantik berfungsi untuk menimbulkan panas sehingga dapat membakar isian dorong, sensor suhu berfungsi untuk mendetek panas hasil dari pembakaran isian dorong dan sensor tekanan untuk mengetahui tekanan gas yang menekan pada sensor hasil dari pembakaran isian dorong.
Gambar 5 : Kompresor dan tabung uji Dalam hal ini tekanan gas di dalam tabung tergantung dari dua hal, yakni besar kecilnya volume tabung yang digunakan, bila volume tabung lebih besar dalam jumlah isian dorong yang sama maka tekanannya akan lebih kecil begitu juga sebaliknya bila ukuran tabung lebih kecil maka tekanannya akan semakin besar, volume tabung dapat dilihat dari persamaan di bawah ini : (Oerlikon pocket book, 1981; 107) V = A.S V = A.T...(1) Dimana, V = volume ( m 3 ). A = Luas penampang ( m 2 ) T = Tinggi ( m ). Tekanan gas. Tekanan gas pada bomb kalori. Tekanan gas isian dorong pada bomb kalori didapat dari sensor tekanan yang ditampilkan dalam data digital. Dalam data digital sensor tekanan yang digunakan pada bomb kalori bekerja pada 61 sampai dengan 960 dengan sistem terbalik, dimana pada data 61 merupakan tekanan terbesar 115 Kpa sedangkan untuk data 950 merupakan tekanan nol Kpa.
Jumlah data Per Kpa Jumlah data Jd = 950 61 = 889 Jumlah data Per Kpa Jd/ Kpa = 889 / 115 Kpa. (2) Tekanan gas ( P ) Energi Gerak ( Eg) = 7,7 data/ Kpa P = 950 datapengujian 7,7 (3) Energi gerak dalam pengujian bomb kalori merupakan energi kerja, dimana energi ini dapat memberikan kerja pada benda kerja. Besarnya energi gerak pada bomb kalori adalah tekanan gas yang terjadi dalam tabung pada volume tabung (Sears zemansky, fisika universitas 1. ; 408), persamaan besarnya energi gerak adalah : 2.5. Senjata. Eg = P.V..(4) Dimana, Eg = Energi gerak ( joule ) P = Tekanan gas ( Kpa ) V = Volume Tabung ( m 3 ) Senjata pada umumnya dibuat dengan konstruksi yang ringan dan sederhana, sehingga mudah dibawa atau dijinjing secara perorangan maupun kelompok kecil untuk mendukung maneuver pasukan.adapun bagian senjata secara umum terdiri dari :
Gambar 6 : Senjata caliber 5,56 mm ( minimi ) 2.5.1. Laras. Laras adalah bagian dari senjata yang fungsinya untuk mengarahkan peluru kepada sasaran. Laras pada umumnya terdiri dari bagian-bagian dan kelengkapan sebagai berikut : Gambar 7 : Laras uji Senjata caliber 5,56 mm a. Kamar ( chamber ). Kamar adalah bagian tempat kedudukan peluru mula-mula sebelum terjadi tembakan. b. Tabung Pengarah. Tabung pengarah terdiri dari dua jenis yaitu tabung yang tidak beralur ( tabung licin ) dan tab ung yang beralur dan galangan. Secara umum untuk senjata caliber kecil mempunyai tabung pengarah yang beralur dan bergalangan, hal ini berfungsi untuk kestabilan pelor dalam lintasan. c. Kaliber. Kaliber adalah garis tengah laras yang diukur dari galangan ke galangan yang berhadapan.
2.5.2. Kas / Ekoran. Kas pada senjata caliber kecil merupakan rumah senjata bagian atas, yang mana pada kas ini dapat berfungsi sebagai dudukan : 1) laras. 2) Rangkaian pembawa penutup ( Bolt Carrier ). 3) Peralatan pengisi. 4) Peraltan tembak. 5) Pisir / telescope. 6) Popor. 2.5.3. Rangkaian Pembawa Penutup ( Bolt Carrier ). Rangkaian pembawa penutup terdiri dari : a. Penutup. Fungsi dari penutup adalah membawa peluru dari alat pengisi masuk kedalam kamar, pada saat senjata ditegangkan. b. Blok penutup. Blok penutup terdiri dari : 1) Pena pemukul. 2) Penggait kelongsong. 3) Pelempar kelongsong. 4) Bubung pengunci. 2.5.4. Peralatan Tembak ( Firing Mechanism ). Peralatan tembak adalah bagian dari konstruksi senjata yang menentukan terjadinya tembakan. Bagian-bagian yang terdapat pada peralatan tembak pada umunya terdiri dari : a. Penarik. b. Penjungkit. c. Umpil penarik. d. Pemukul. e. Pengatur tembakan. f. Pegas-pegas. Bagian-bagian tersebut diatas tidak mutlak ada pada senjata, tetapi tergantung dari type/jenis senjata dan negara yang membuat.
2.5.5. Peralatan Pengisi. Peralatan pengisi pada senjata adalah untuk menyiapkan peluru sedemikian rupa didepan penutup sehingga siap dimasukkan kedalam kamar. Adapun pengantaran peluru kedepan penutup tersebut dengan cara : a. Pengantaran dengan plat/magasen. b. Pengantaran dengan suatu batang pengantar (Ban peluru, belt/rantai). c. Pengantaran dengan silinder, misalnya : Revolver, DSHK. 12,7 Rusia. 2.5.6. Peralatan Bidik. a. Peralatan bidik pada senjata digunakan untuk mengarahkan senjata kesasaran. b. Peralatan bidik terdiri dari dua yaitu : 1) Peralatan bidik tanpa optik, tetapi dari pisir dan pejera. Pada umumnya pisir/pejera dapat diatur. 2) Peralatan bidik dengan sistem optik biasanya berbentuk terpotong yang terjadi dari rangkaian lensa dan prisma serta menggunakan garis tanda (recticle), baik untuk menembak sasaran langsung maupun sasaran tidak langsung. Untuk menempatkan peralatan bidik pada senjata dilengkapi dengan alat pendukung (mount). 2.6. Energi Isian Dorong. Energi isian dorong adalah Energi yang dihasilkan oleh pembakaran isian dorong dimana energy isian dorong dapat dihitung dengan menggunakan prsamaan : E = mc. Es... (5) Dimana : E = Energi isian dorong (kal/gram). mc = Massa Isian dorong (gram). Es = Energi spesifik isan dorong (kal). Energi isian dorong dapat digolongkan menjadi dua yang meliputi : 2.6.1. Energi Yang Hilang. Energi yang hilang merupakan energy isian dorong yang tidak memberikan pengaruh terhadap gerakan pelor/ proyektil didalam laras.energi ini biasanya dapat dikatakan sebagai loses yang dapat berupa panas.
.6.2. Energi Gerak. Energi gerak adalah energy hasil pembakaran isian dorong yang mempengaruhi gerakan pelor/ proyektil selama dalam laras.energi gerak ( Eg ) dapat berupa energy kinetik gas isian dorong ( E c ), Energi gerak maju pelor ( Ee ), Energi recoil ( Erec ) dan energy rotasi pelor didalam laras ( Erot ). Besarnya energi yang digunakan untuk mendorong pelor kedepan menggunakan rumus sebagai berikut : E G = Ee + Ec + Erec + Erot. (6 ) Dimana : E G = Energi gerak (joule). Ee = Energi gerak maju pelor ( joule ). Ec = Energi kinetic gas isian dorong ( joule ) Erec = Energi recoil senjata ( Joule ). Erot = Energi rotasi pelor dalam laras ( joule ). Energi gerak berdasarkan dari energi isian dorong (Her Majest y, Balistic And Gunnery, 1987 ; Hal 179) E G = 30 %. E... (7) Dimana : E = Energi pembakaran isian dorong (Joule) E G = Energi gerak (joule). Energi gerak juga dapat dihitung dengan cara : Besarnya energi yang digunakan untuk mendorong pelor ke depan menggunakan rumus sebagai berikut : (Oerlikon pocket-book, 1981; 101) Eg = P A Se Eg = P. V...(8) 2.6.3. Tekanan gas. Dari hasil pembakaran isian dorong maka akan didapat tekanan gas yang akan memberikan tekanan pada ruang sampai keluar. a. Tekanan gas isian dorong pada tabung uji. Tekanan gas isian dorong pada tabung uji akan terjadi sampai tekanan gas maksimal hal ini disebabkan karena tabung uji mempunyai volume yang konstan.
Grafik 1 ; Tekanan gas pada tabung uji b. Tekanan gas pada laras. Tekanan gas pada laras akan meningkat secara tajam pada awal terjadinya pembakaran isian dorong dan diimbangi dengan penambahan volume laras sampai tekanan gas maksimal, selanjutnya tekanan gas akan menurung sampai pada mulut laras. Grafik tekanan gas dapat dilihat seperti dibawah : P B Tekanan gas didalam laras. Grafik 2 ; Tekanan gas pada Laras Untuk menentukan tekanan gas didalam laras dengan menggunakan Se bantuan table hedenrich, sehingga P = pm ( ) s sm O A dimana c. Ratio Tekanan Gas. D 1 Se Ratio tekanan gas merupakan pebandingan dari tekanan gas rata-rata dibagi dengan tekanan gas maksimal. Dari beberapa diagram tekanan gas dari senjata-senjata dan type isian dorong yang berbeda menunjukan adanya kesamaan C 1
bentuk pola tekanan gas atau serupa karateristiknya dan juga bahwa ratio tekanan gas mempunyai satu ciri karakteristik untuk grafik tekanan gas yang berbeda. Adapun persamaan ratio tekanan gas adalah : p = P P max.. (9) Oleh Heydenreich kenyataan diatas dapat di gunakan untuk menentukan bentuk pola tekanan gas dengan metode yang biasa dipakainya. Harga p 0,4 s/d 0,55 pada umumnya dipakai untuk senapan otomatis dari berbagai bentuk dan kaliber. Suatu harga p semakin kecil maka jenis isian dorong tersebut semakin efisien. 2.7. Alat Ukur Tekanan. Alat ukur tekanan yang digunakan merupakan komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Adapun penelitian ini penulis menggunakan jenis sensor sensor tekanan MPX4115V. Sensor Tekanan Mpx4115v merupakan sensor yang bekerja untuk pengukuran dan pengontrolan tekanan dalam suatu proses karena banyaknya variasi, kondisi, range dan bahan yang tekanannya perlu diukur atau diuji. Sensor tekanan ini telah terintregitas dalam satu chip, keluaran dari sensor ini berupa tegangan yang biasanya dalam satuan milivolt ( mv) dengan besar tekanan yang terukur dalam satuan kpa atau psi. Sensor ini memiliki rangkaian Op amp bipolar dan film resistor sehingga memiliki output tegangan. Gambar di bawah ini merupakan rangkaian sensor tekanan : Gambar 27 : Rangkaian Sensor Tekanan 115 kpa.
Pada sensor seperti pada gambar di atas sudah mempunyai rangkaian penguat pada internal, sehingga untuk jenis sensor MPX yang mempunyai tekanan maksimum 115 kpa output tegangannya adalah sampai pada 5 volt. Berdasarkan data sheet sensor ini akan menghasikan sinyal output analog berupa tegangan yang berkisar antara 4,6 V sampai dengan 0,3 V dengan range tekanan 0 kpa 115 kpa dan memiliki sensitivitas sebesar 0,0 4 V/kPa. Dimana tegangan keluarannya dari sensor MPX4115V adalah tegangan tunggal. Tekanan gas yang dapat diterima oleh sensor maksimum sampai 115 kpa dan tegangan output bawah ini : (www.freescale semiconductor) dari sensor adalah 4,6 V s/d 0,3 V maka di dapat rumus di 1) Menentukan tekanan (P) dengan: P= dataawal datauji data / kpa 2) Menentukan tegangan (v) dengan: dimana : v = dataawal datauji data/volt p = Tekanan ( kpa ) v = Tegangan ( volt ) Data awal = Data awal pengujian ( data )...(10) Data uji = Data hasil pengujian ( data )... (11) 2.8. Analog To Digital Conventer ). ADC pada ATMega8 adalah merupakan ADC internal 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC ATMega8 dapat dikonfigurasi, baik sebagai single ended input maupun deferensial input. Selain itu ADC memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan eferensi, mode operasi dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel sehingga dapat dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri. Tegangan input tidak boleh lebih besar dari tegangan referensi yang mana tegangan referensi yang digunakan adalah 5 volt. Masukan ADC dihubungkan dengan konfigurasi potensio yang dihubungkan dengan Vcc dan ground untuk mendapatkan rentang masukan analog ADC dari 0 volt s/d 5 volt. (Lingga Wardana Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535, hal 102) Untuk hasil kalkulasi ADC dapat diperoleh dengan rumus : Vin Hasil kalkulasi ADC = x 2 n...(12) Vref
Dimana : Vin = Tegangan input ( volt ) Vref = Tegangan referensi ( volt ) n = Jumlah bit. Karena jumlah bit dari ADC Atmega8 adalah 10 bit maka rentang output yang dihasilkan adalah dari 0 sampai dengan 2 10 ( 1024-1 ). Jika masukan analog adalah 0 volt maka output adalah 0, sedang bila tegangan input sama dengan tegangan referensi maka outputnya adalah 1023. 2.9. Efisiensi Thermal ( ήth ). Energi yang digunakan untuk mendorong pelor kedepan merupakan bagian dari energi yang dihasilkan oleh pembakaran isian dorong. Besarnya energi yang digunakan efisienasi thermal untuk mendorong pelor kedepan menggunakan rumus sebagai berikut : E G / E = ήth... (13) Dimana : E = Energi pembakaran isian dorong (joule). E G = Energi gerak (joule). ήth = Efisiensi thermal (%). 2.10. Kecepatan Mulut Laras. Perhitungan Kecepatan mulut laras pada senjata dengan mnggunakan munisi dapat menggunakan persamaan dibawah ini : E G = P A Se; (14) dan E G = Ee + Ec;.. (15) dimana 2 Ee = ½ m p. V e 2 E c = ½ Єm c. V e Sehingga P A Se = ½ m p. V 2 e + ½ Єm c. V 2 e.. (16) Vc 2 = _ 2 P Ase 2 Vc (17) mc mp Kecepatan dalam laras.
dimana Kecepatan dalam laras terlebih dahulu harus ditentukan harga ratio panjang laras s ; sm λ = ratio panjang laras S = panjang laras ( m ) Sm= panjang laras saat tekanan gas maksimal ( m ) Selanjutnya menentukan kecepatan pada tekanan gas maksimal dengan : Vm = Ve Ø ( p ); Dimana Vm = kecepatan pada saat tekanan gas maksimal ( m/dt ) Ve = Kecepatan pada mulut laras ( m/ dt ) Ø ( p )= dilihat pada table heydenrich I Selanjutnya menentukan kecepatan didalam laras dengan : V = Vm ( ) Dimana V = Kecepatan sepanjang laras ( m/dt ) Vm = kecepatan pada saat tekanan gas maksimal ( m/dt ) ( ) = dilihat pada table heydenrich II
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Penelian Terdahulu. Penelitian yang sedang penulis laksanakan merupakan kelanjutan dari penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya. Adapun penelitian yang sudah pernah dilakukan yang terkait dengan penelitian penulis meliputi Rancang Bangun Alat Uji Efisiensi Thermal Isian Dorong Munisi Kaliber Kecil Dengan Sistem Komputerisasi yang dilakukan oleh Sertu Deni Murdani Alumni mahasiswa STTAD jurusan T. Balistik Th 2011, alat uji nilai kalori yang dimiliki oleh PT. Pindad Persero Yang dibeli dari Jerman. Alat Uji Efisiensi Thermal Isian Dorong menggunakan sensor panas dan sensor tekanan gas yang bekerja atas dasar besarnya panas dan tekanan gas yang dihasilkan dari pembakaran isian dorong yang ditempatkan pada cemuk, kemudian salurkan melalui sensor panas dan tekanan gas dan outputnya akan berupa tegangan, yang akan diolah oleh Mikrokontroler. Data yang diperoleh oleh Mikrokontroler diubah menjadi informasi yang akan ditampilkan pada monitor berupa besarnya energi panas pembakaran isian dorong, tekana gas isian dorong, grafik energi panas, dan grafik tekanan gas. Alat uji nilai kalori adalah alat yang digunakan untuk menguji nilai kalori yang dimiliki oleh isian dorong saat diledakkan. Pada alat ini hanya mengukur seberapa besar nilai kalori dari panas pembakaran isian dorong. 3.2. Tempat dan Waktu Penelitian. Perencanaan pembuatan alat uji efisiensi thermal isian dorong munisi kaliber kecil dengan sistem komputerisasi dengan menggunakan Mikrokontroler ATMega8 dilaksanakan pada: a. Tempat. Tempat Lemjiantek dan di Divisi munisi PT Pindad b. Waktu. Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan mei 2011 s/d juli 2011. 3.3. Variabel yang Direncanakan. Variabel adalah gejala-gejala yang bervariasi sehingga mempengaruhi penelitian. Adapun menurut sifatnya variabel dibagi menjadi dua sifat, antara lain : 3.3.1. Variabel Bebas. Variabel bebas adalah variabel yang ditentukan oleh peneliti di dalam melaksanakan penelitian. Dimana di dalam variabel ini yaitu massa isian dorong dan jenis isian dorong.
3.3.2. Variabel Terikat. Variabel terikat yaitu variabel yang bersifat hasil dari variabel bebas, variabel terikat yang digunakan antara lain : a. Energi Isian Dorong. b. Kecepatan mulut laras. c. Tekanan Gas. d. Efisiensi Thermal. 3.4. Bahan dan Alat. Dalam perencanaan pembuatan alat uji efisiensi thermal isian dorong ini menggunakan bahan dan alat yang meliputi sebagai berikut : 3.4.1. Bahan. Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat adalah sebagai berikut : a. Isian Dorong Gambar 3.1 ; Gambar isian dorong b. Sensor tekanan Gambar 3.2 ; Gambar sensor tekanan c. ATMega8 d. kawat nikelin e. Baut dan Mur f. Kabel g. Plat Besi h. Accu 3.4.2. Alat. a. Solder b. Multimeter ( digital ) c. Obeng. d. Timbangan Digital. e. Tang.
3.5. Data Teknik Munisi. 3.5.1. Munisi Kaliber 9 x19 mm ( Mu 1 Tj ). a. Pelor : 1) Kaliber : 9 x19 mm. 2) Massa : 8 gram. 3) Diameter : 9,02 mm. 4) Radius kelengkungan : 16 mm. b. Isian dorong : 1) Massa : 0,34 gram. 2) Tekanan gas maksimal : 2600 kg/cm 2 3.5.2. Munisi Kaliber 7.62 mm ( Mu 2 Tj ). a. Berat Munisi : 24.10 gram. b. Berat Pelor : 9.45 gram. c. P max. : 3600 kg/cm 2 d. Vo : 873 m/dtk e. Bahan 1) Inti : Timah 2) Mantel : Kuningan 3) Kelongsong : Kuningan 4) Isdor : Double Base 5) Penggalak : Tengah 6) Senjata : SP1,2,3 madsen Seter Pindad, 3.5.3. Munisi Kaliber 5.56 x 45 mm ( Mu 4 Tj ). a. Kaliber : 5,56 x45 mm b. Munisi 1) Panjang lengkap : 57,40 mm 2) Massa lengkap : 12,35 mm c. Komponen 1) Massa pelor : 4,00 gram 2) Panjang pelor : 23,30 mm 3) Diameter pelor : 5,70 mm
4) Diameter inti baja : 4,50 mm d. Bahan pelor 1) Inti timah : hard lead wire (2-3 %) 2) Inti baja : steel were e. Isian dorong : smokeless powder f. Massa isian dorong : 1,76 gram g. Tekanan gas maksimal : 2715.2 Kg/m 2 3.5.4. Munisi Kaliber 5.56 x 51 mm ( Mu 5 Tj ). a. Kaliber : 5,56 x 51 mm b. Munisi 1) Panjang lengkap : 57,40 mm 2) Massa lengkap : 12,35 mm c. Komponen 1) Massa pelor : 4,00 gram 2) Panjang pelor : 23,30 mm 3) Diameter pelor : 5,70 mm 4) Diameter inti baja : 4,50 mm d. Bahan Pelor 1) Inti timah : Hard lead wire(2-3 %) 2) Inti baja : Steel were e. Isian dorong : Smokeless powder f. Massa isian dorong : 1,76 gram g. Tekanan gas maksimal : 3,800 Kg/m 2 3.6. Sistem kerja Bomb Kalori. Sistem kerja bomb kalori yang digunakan dalam pengujian isian dorong dapat dilihat seperti pada gambar di bawah ini : Blok Diagram.
PEMBAKARAN ISDOR SENSOR ATMega8 RS 232 MONITOR Gambar 3.3 ; Blok Diagram Rangkaian. Pada blok diagram diatas, pembakaran isian dorong pada cemuk yang berada di dalam tabung akan menghasilkan berupa panas dan tekanan gas yang akan di tampung oleh tabung, selanjutnya panas dan tekanan gas tersebut di tangkap oleh sensor dan sensor akan menangkap seberapa besar panas dan tekanan gas yang timbul, inputan pada sensor yang berupa panas dan tekanan gas oleh sensor akan dikeluarkan (outputannya) dalam bentuk tegangan, tegangan yang berasal dari sensor dilanjutkan untuk dijadikan input bagi Mikrokontroler ATMega8, semua inputan diproses pada Mikrokontroler dan selanjutnya hasilnya akan ditampilkan pada monitor dengan bantuan alat komunikasi serial yaitu RS 232, tampilan pada monitor berupa grafik panas pembakaran isian dorong, grafik tekanan gas, grafik kecepatan dan sehingga dapat diketahui panas yang diserap oleh laras pada saat terjadi pembakaran isian dorong.
3.7. Diagram Alir. 3.7.1 Diagram Alir Penelitian. STAR MERUMUSKAN MASALAH, TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN PEMBUATAN ALAT PELAKSANAAN PENGUJIAN Yes PENGUMPULAN DATA NO DATA MEMENUHI PENGOLAHAN DATA ANALISA KESIMPULAN END Gambar 3.4 Flowchart pada penelitian.
3.7.2. Diagram Alir Program. START INISIALISASI LCD,ADC TAMPILAN AWAL YES NO MASUKAN MASSA & JENIS ISDOR PROSES PEMBAKARAN ISDOR DATA MEMENUHI KIRIM DATA KE PC END Gambar 3.5 Flowchart pada Mikrokontroler. Flowchart diatas menjelaskan bahwa pelaksanaan proses pada Mikrokontroler dimana : a. Start. Start adalah mulainya proses pada Mikrokontroler
b. Inialisasi. Inisialisasi adalah merupakan proses pengenalan perangkat apa saja yang ada pada MCU dan dimana letak masing masing alamat maupun data yang akan diproses. c. Tampilan awal. Merupakan tampilan awal dari MCU yang berupa jenis munisi tajam. d. Baca masukan jumlah dan jenis isian dorong. Maksudnya adalah sebelum pelaksanaan pengukuran energi panas dan tekanan gas isian dorong maka perlu diberikan masukan pada Mikrokontroler melalui keypad tentang jenis dan jumlah isian dorong agar Mikrokontroler memroses sesuai dengan yang diinginkan. e. Proses pembakaran isian dorong. Pada proses ini maka timbul panas dan tekanan gas dari pembakaran isian dorong. f. Menekan Enter. Bila enter ditekan maka akan menghasilkan data digital yang selanjutnya data tersebut dikirim kemonitor, tapi bila enter tidak ditekan maka proses akan kembali pada masukan massa dan jenis isian dorong. g. Proses pada Mikrokontroler selesai. 3.8. Prinsip Kerja Alat. Alat ini bekerja bila adanya panas dan Tekanan gas yang bekerja pada tabung, pembakaran isian dorong yang terjadi di dalam tabung akan menghasilkan panas dan tekanan gas yang akan dideteksi oleh sensor. Output dari sensor berupa tegangan, selanjutnya tegangan yang diterima dari sensor dilanjutkan kepada Mikrokontroler melalui pin ADC yang berada pada Mikrokontroler. Pada ATMega8 ADC sudah menjadi satu dalam Mikrokontroler tegangan yang masih berupa analog tersebut dirubah untuk menjadi digital, karena pada ATMega8 sudah dilengkapi dengan ADC 10 bit. Setelah Mikrokontroler menerima data dari ADC dan Keypad maka Mikrokontroler akan mengolah data tersebut dengan software dan hasilnya ditampilkan pada monitor dengan bantuan komunikasi serial RS 232, yang akan ditapilkan pada monitor berupa grafik panas pembakaran isian dorong, grafik tekanan gas, dan beserta nilainya.
3.9. Kerangka Pemecahan Masalah. MULAI IDENTIFIKASI MASALAH PENGUMPULAN DATA DATA SKUNDER 1. Data alat uji Bomb kalori 2. Data spesifikasi sensor tekanan dan suhu. 3. Data Munisi dan laras uji. 4. Energi Spesifik isian dorong DATA PRIMER a. Tekanan gas pada alat uji. b. waktu lintas didalam laras c. Kecepatan awal munisi d. Tekanan gas maksimum pada laras uji. KESIMPULAN DAN SARAN Gambar SELESAI 3.6; Kerangka pemecahan masalah ANALISIS 1. Energi kerja 2. Energi isian dorong 3. Tekanan gas didalam laras 4. Kecepatan pelor didalam laras 3.10. Hipotesa. Dari permasalahan yang terjadi, maka penulis mengambil hipotesis awal dimana semakin besar tekanan yang timbul maka akan semakin besar energi kerja isian dorong tersebut, sehingga kecepatan mulut laras yang ditimbulkan akan semakin besar pula. 3.11. Prosedur Pengujian dan Pengambilan Data. 3.11.1 Prosedur pengujian. Untuk mendapatkan data sesuai dengan yang diinginkan maka harus dilakukan pengujian yang benar. Pengujian yang benar adalah pengujian dengan melekukan langkah demi langkah sesuai dengan prosedur, sedangkan prosedur pengujiannya adalah :