BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Gambaran Umum Hovercraft Hovercraft adalah suatu kendaraan yang berjalan diatas bantalan udara (air cushion) yang pergerakannya dihasilkan dari gaya angkat dan gaya dorong yang dihasilkan oleh propeller yang digerakkan oleh motor. Bantalan udara tersebut dapat dihasilkan dengan cara memberikan udara bertekanan ke ruang bawah hovercraft (plenum chamber) melalui sekat yang lentur (skirt) sehingga tekanan udara di dalam plenum chamber lebih tinggi daripada tekanan udara luar yang akhirnya menimbulkan gaya angkat. Untuk dapat menggerakkan hovercraft, digunakan gaya dorong yang diperoleh dari propeller seperti pada pesawat udara. Gaya angkat hovercraft bekerja pada penampang yang luas, sehingga tekanan terhadap tanah atau air (ground pressure) yang ditimbulkan tidak besar. Dengan demikian kendaraan ini dapat berjalan diatas lumpur, air maupun daratan. Karena tidak adanya kontak langsung antara hovercraft dan daratan atau air, maka hambatan yang terjadi kecil sehingga hovercraft dapat melaju dengan kecepatan yang cukup tinggi. 2.2 Prinsip Pengoperasian Hovercraft Konsep awal dari air cushion vehicle atau hovercraft adalah pemikiran tentang bagaimana meminimalisasi hambatan akibat gelombang dan gesekan saat perahu atau kapal konvensional bergerak diatas permukaan air. Selanjutnya didapat bahwa bila kapal dibuat panjang dan ramping maka hambatan akibat gelombangnya akan berkurang dan hambatan akibat gesekan permukaan akan didapat jika luas permukaan samping kapal minimun. Dengan menganggap bahwa hanya ada dua cara utama untuk bergeraknya kendaran diatas permukaan, yaitu dengan cara berputar (rolling) dan meluncur II-1
II-2 (sliding), ditemukan konsep bahwa dengan meluncur udara menjadi pelumas yang lebih baik dari air. Untuk itu dibutuhkan suatu bantalan udara yang menjadi media antara kendaraan dengan permukaan. Konsep ini selanjutnya tertuju pada fenomena ground effect. Jika suatu udara bertekanan diarahkan ke permukaan (tanah/air) melalui suatu lubang yang terdapat pada benda pejal, maka benda pejal tersebut cenderung akan bergerak naik. Hal tersebut disebabkan oleh dua hal, yaitu adanya efek balik pada semburan udara akibat gaya aksi-reaksi yang mendorong benda pejal tersebut ke atas dan adanya sebagian udara yang menghantam permukaan kemudian berbalik menekan ke atas mengarah ke permukaan benda sehingga menghasilkan gaya angkat tambahan. Faktor yang terakhir ini dikenal dengan fenomena ground effect. Semakin besar permukaan bawah hovercraft, maka akan semakin besar pula gaya dorong kembali (reverse thrust) dari udara yang mendorong ke atas. 2.3 Komponen Pembentuk Hovercraft Terdapat 3 (tiga) komponen utama dari hovercraft, sebagai berikut : a. Hull, yaitu badan hovercraft yang dapat dibuat dari kayu, steyrofoam, marine alluminium, fiber glass, dsb. Serta dibuat kedap air. Hull berfungsi sebagai tempat bagi semua komponen-komponen pembentuk hovercraft, hull juga berfungsi sebagai pengatur aliran udara yang dihasilkan motor hingga akhirnya diarahkan untuk membuat skirt mengembang. Contoh sketsa hull dapat dilihat pada gambar 2.1.
II-3 Gambar 2.1 Sketsa hull b. Skirt, bagian hovercraft yang berfungsi untuk menahan udara dibawah hovercraft agar tidak langsung keluar dan mengarahkan udara agar udara bertekanan dapat mengangkat hull, menjadikan bantalan udara berkumpul dibawah hull. Skirt terbuat dari karet atau tekstil yang kedap udara untuk menjaga agar udara tetap berada di dalam ruang dibawah hull. Contoh sketsa skirt dapat dilihat pada gambar 2.2. Gambar 2.2 Sketsa skirt
II-4 c. Steering, biasanya berfungsi untuk mengarahkan laju mini hovercraft sesuai dengan keinginan pengemudi. Contoh sketsa steering dapat dilihat pada gambar 2.3. Gambar 2.3 Sketsa steering 2.4 Jenis dan Penggunaan Hovercraft Pada dasarnya hovercraft dibedakan atas tiga jenis menurut media tempat bergeraknya, yaitu hovercraft amfibi semi amfibi, dan non amfibi. Perbedaannya adalah bila hovercraft amfibi dapat bergerak diatas permukaan air, es dan beragam jenis permukan darat seperti lumpur, rawa, dan gurun, sementara hovercraft semi dan non-amfibi hanya dapat bergerak di atas permukaan air saja. Selanjutnya pada masing-masing jenis tersebut, hovercraft terbagi lagi menurut jenis ukurannya, yaitu: 1. Hovercraft ukuran kecil 2. Hovercraft ukuran sedang 3. Hovercraft ukuran besar Adapun penggunaan hovercraft sangat bergantung pada jenisnya, baik menurut media bergeraknya maupun menurut
II-5 ukurannya. Beberapa contoh penggunaan hovercraft antara lain adalah sebagai berikut: 1. Transportasi penumpang & barang 2. Tujuan SAR 3. Kendaraan patrol 4. Kendaraan survey & eksplorasi 5. Untuk tujuan militer 6. Untuk kesenangan /hobi 2.5 Medan Pengoperasian Hovercraft Hovercraft seperti halnya kendaraan ini memiliki keterbatasan pengoperasian akibat medan, maupun akibat kemampuan serta karakteristiknya. Pada sub bab ini akan dibahas mengenai keterbatasan pengoperasian akibat tiga jenis medan, yaitu darat, laut dan pantai. 2.5.1 Medan Pengoperasian Darat Pada medan pengoperasian darat penggunaan hovercraft hanya terbatas pada penggunaan untuk kepentingan hobi seperti hobi radio kontrol dan hobi balapan atau untuk kompetisi. Karakteristik-karakteristik dari medan darat yang memiliki pengaruh penting terhadap pengoperasian hovercraft adalah sebagai berikut: a. Sudut Permukaan Walaupun sudut kemiringan maksimum yang dapat dilewati oleh hovercraft bergantung pada daya motor, tapi pada dasarnya medan yang ditempuh oleh kendaraan ini harus serata mungkin, agar daya motor yang dihsilkan maksimum jika terdapat kemiringan pada permukaan maka kecepatan yang dihasilkan tidak akan maksimum, dapat dilihat di tabel 2.1, 58% sudut permukaan di darat yang ada di bumi mempunyai kemiringan 0-10 o, sehingga dapat diasumsikan bahwa hovercraft dapat dipergunakan dengan baik di daerah daratan.
II-6 b. Rintangan Tabel 2.1 Sudut permukaan medan darat Sudut permukaan Persentase banyaknya % Sudut Permukaan( o ) 58 0-10 23 10-30 13 >30 Baik rintangan yang menghalangi ataupun menghambat pergerakan hovercraft, tingkat kesulitan yang ditimbulkan bergantung pada bentuk rintangan tersebut. Secara umum bentuk rintangan padat seperti dinding atau gundukan tidak dapat dilalui bila vertikalnya melebihi tinggi skirt dari hovercraft. Tetapi hovercraft tetap dapat melewati jika bentuk rintangan yang menghalanginya beradius dengan kemiringan yang cukup. Keterbatasan pengoperasian hovercraft akibat rintangan di medan laut sama halnya seperti rintangan pada medan pengoperasian darat. Perbedaannya hanya pada jenis rintangan yang ada di laut yaitu rintangan berupa batu karang, pemecah arus, dan sebagainya. 2.6 Perbandingan Hovercraft dengan Media Transportasi Lainnya Hovercraft adalah jenis kendaraan baru yang keberadaannya belum terlalu banyak dengan tingkat pengoperasiannya masih terbatas pada hal-hal tertentu. Untuk itu perlu dilakukan perbandingan antara hovercraft dengan alat transportasi lain yang terlebih dahulu ada dan digunakan. Efisiensi adalah faktor utama yang dipergunakan untuk membandingkan suatu kendaraan dengan kendaraan lainnya, dan faktor-faktor yang digunakan untuk merepresentasikan tingkat efisiensi diantaranya kecepatan, jarak jelajah (range), kapasitas, jenis beban yang dapat diangkut, medan yang dapat ditempuh, ketersediaan, dan tingkat kehandalan (reliability) pada kondisi cuaca tertentu.
II-7 2.7 Teori teori yang mendukung Adapun teori-teori yang mendukung pada pembuatan mini hovercraft ini adalah sebagai berikut: 2.7.1 Hukum kesetimbangan benda Kesetimbangan adalah kondisi dimana resultan semua gaya yang bekerja pada suatu benda adalah nol. Dengan kata lain, sebuah benda berada dalam kesetimbangan jika semua gaya dan momen yang dikenakan padanya setimbang. (Suyitno) 2.7.2 Konstruksi Konstruksi yang sangat mungkin digunakan untuk pembuatan mini hovercraft pada proyek tugas akhir ini yaitu menggunakan konstruksi besi siku untuk rangka atau hull dan konstruksi menggunakan multi plek untuk pembuatan penyangga dan body atau badan dari mini hovercraft, bahan kayu yang akan kami gunakan sebagai konstruksi yaitu dari bahan kayu teak wood, pemilihan teak wood sebagai bahan konstruksi yang digunakan untuk pembuatan dari mini hovercraft ini dikarenakan beberapa pertimbangan, yaitu: Ringan, sehingga tidak memerlukan gaya angkat terlalu besar. Mudah dalam pembentukan (pengerjaan). Harga yang terjangkau. Ketersediaan. Serta pertimbangan penggunaan multi plek sebagai badan dari hovercraft itu sendiri berdasarkan beberapa pertimbangan, diantaranya: Cukup tahan terhadap benturan. Ringan. Mudah dalam pembentukan. Ketersediaan. Harga yang terjangkau.
II-8 2.7.3 Sambungan Secara umum jenis sambungan yang digunakan pada konstruksi rangka adalah sebagai berikut: Sambungan las Gambar 2.4 Tegangan pada sambungan las Tegangan geser yang diijinkan y 2 a ( N / mm ) (01) Sf Tegangan geser yang terjadi F 2 ( N / mm ) (02) A Gaya maksimal yang dapat diterima F a. A (N) (03) Dimana: F = Beban hovercraft (N) L = Panjang las (mm) h = Kaki las (mm) Troat = 0,707 x h σy = Yield strength (MPa) Sf = Faktor keamanan
II-9 A = Luas las (L x Troat) (mm 2 ) = 0,58 x Yield strength (σy) (Mpa) Pengunaan jenis-jenis sambungan diatas digunakan menurut kekuatan sambungan, serta efesiensi penggunaan bahan-bahan perekat tersebut. 2.7.4 Titik berat Hull Dalam perencanaan hull, perlu diketahui letak titik berat dari hull tersebut sebagai dasar peletakan komponen-komponen lain untuk menyeimbangkan pembebanan pada keseluruhan mini hovercraft. Letak titik berat suatu benda dapat diketahui dengan perhitungan berikut: Gambar 2.5 Koordinat titik berat (04) (05) Dimana: W tot X n Y n = berat total mini hovercraft = koordinat titik berat horizontal = koordinat titik berat vertikal W n = berat dari X 1 dan Y 1 X = koordinat horizontal Y = koordinat vertikal