BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Aktifitas menyelam dilakukan oleh banyak orang dengan berbagai tujuan seperti rekreasi, penelitian, maupun eksplorasi. Kegiatan tersebut jika dilakukan dalam waktu yang lama dan jarak penyelaman yang jauh tentu membutuhkan banyak energi. Baik karena gerakan penyelaman, menahan tekanan hidrostatis dan hidrodinamis, maupun menahan berat alat bantu menyelam. Oleh karena itu dibutuhkan alat bantu penyelam untuk bergerak dengan leluasa tanpa menghabiskan energi penyelam. Sudah terdapat banyak produk kendaraan pendorong penyelam di pasaran, tetapi kebanyakan produk-produk tersebut tetap mempertahankan postur penyelam, yaitu posisi tertelungkup dengan kaki hirozontal dan tangan terarah ke depan. Beberapa contoh kendaraan propulsi penyelam yang bekerja dengan mempertahankan postur tersebut adalah SeaDoo RS2 Apollo AV-2, dan Tusa SAV- 7. Penyelam masih harus menerima beban menahan postur tubuhnya seperti menahan posisi kaki yang horizontal, beban dari tabung oksigen, dan beban pada tangan yang berpegang pada kendaraan. Oleh karena itu perlu dirancang kendaraan pendorong penyelam atau kendaraan bawah air yang berbeda yang mampu memberikan kenyamanan bagi penyelam saat melakukan penyelaman dalam periode waktu yang lama dan jarak yang jauh. Untuk mengetahui kemampuan kendaraan yang dirancang perlu dilakukan beberapa pengujian, terutama pengujian terhadap profil aliran, distribusi tekanan (pressure), distribusi tegangan (stress), deformasi, dan tegangan (strain) pada tubuh kendaraan pada saat beroperasi di dalam laut. Dikarenakan adanya perubahan tekanan terhadap kedalaman dan kecepatan maka perlu ditentukan batas operasi kendaraan baik itu kedalaman dan kecepatan operasinya. Proses perancangan, 1
2 permodelan dan simulasi kendaraan bawah air yang dirancang membutuhkan bantuan software. Pada penelitian ini software SolidWorks 2016 dan Ansys Workbench 15.0 dipilih sebagai software untuk membantu proses perancangan, permodelan, dan simulasi kendaraan bawah air yang diteliti. 1.2. RUMUSAN MASALAH Dari uraian di atas diketahui bahwa komponen-komponen pada kendaraan bawah air (underwater vehicle) akan mengalami pembebanan yang bervariasi dan terus berulang seiring dengan perubahan kedalaman dan kecepatan kendaraan, terlebih lagi pada frame yang akan menahan tekanan dari kendaraan. Oleh karena itu perlu dilakukan perancangan kondisi interior kendaraan bawah air mencakup frame dan perlunya melakukan pengujian kekuatan pada frame tersebut untuk mengetahui kemampuan dan keamanan komponen dalam menjalankan fungsinya sehingga dapat diperoleh kepastian dalam pengoperasian. 1.3. TUJUAN PENELITIAN Adapun tujuan penelitian adalah sebagai berikut : 1. Merancang kerangka kendaraan bawah air dan mengembangkan perancangan kendaraan yang sudah didesain pada penelitian sebelumnya untuk penyelam yang memiliki kondisi penggunaan yang lebih baik. 2. Mengetahui dan mendapatkan distribusi tegangan Von Mises, regangan maksimum, dan deformasi akibat pembebanan tekanan pada kendaraan bawah air. 1.4. BATASAN MASALAH Pada penelitian ini penulis membatasi masalah hanya pada. 1. Perancangan dibatasi hanya untuk perancangan kerangka kendaran. Perancangan bagian luar atau perancangan bentuk dasar kendaraan telah dilakukan pada penelitian sebelumnya. Perancangan sistem penggerak, dan sistem kendali kendaraan dilakukan pada penelitian yang berbeda.
3 2. Perancangan kerangka kendaraan bawah air berpenumpang tunggal ini dilakukan dengan menggunakan metode finite element dengan 3 jenis software, Solidworks 2016 Premium, Ansys Fluent, dan Ansys Static Structural 3. Kondisi simulasi disesuaikan dengan kondisi perairan Indonesia, kemampuan rata-rata manusia untuk menyelam dan kecepatan kendaraan pendorong penyelam yang sudah ada. 4. Analisis elemen hingga dan simulasi dilakukan untuk mendapatkan distribusi tegangan Von Mises, regangan maksimum, dan deformasi akibat pembebanan. 5. Beban yang terjadi adalah beban yang berasal dari tekanan hidrostatis dan tekanan hidrodinamis. 1.5. MANFAAT PENELITIAN. Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui distribusi tekanan pada rancangan terhadap kondisi simulasi. 2. Mengetahui distribusi tegangan Von Mises, regangan maksimum dan deformasi akibat pembebanan. 3. Sebagai referensi pengembangan penelitian berikutnya dengan menggunakan rancangan yang sama. 1.6. METODOLOGI 1.1.1. Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Getaran dan Akustik Jurusan Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. 1.1.2. Alat dan Bahan Penelitian 1. Buku sketsa. 2. Laptop ASUS K46CM, dengan spesifikasi RAM 8GB, Internal Hard Disk 300 GB, VGA Mobile Intel Series Express Chipset Family dan NVIDIA 2 GB, Intel Pentium Core i5 1,7 GHz, Windows 10 Ultimate.
4 3. Microsoft Office (Word, Excel, & Powerpoint) 2013. 4. Program permodelan dan analisa SolidWorks 2016. 5. Ansys Fluent dan Ansys Static Structural. 1.6.3. Langkah Penelitian 1. Pembuatan Konsep Rancangan atau Conceptual Design Membuat rancangan dasar berupa gambar, langkah ini dilakukan untuk memudahkan pembuatan rancangan. Rancangan ini akan dimodelkan dengan beberapa dimensi dasar seperti panjang dan lebar. 2. Permodelan Rancangan dengan software SolidWorks 2016 Rancangan yang sudah dibuat pada buku sketsa dimodelkan dengan memberikan dimensi yang sesuai. Model yang dibuat dapat berubah dari rancangan, tetapi tidak secara signifikan. 3. Simulasi Rancangan dengan Ansys 15.0 Fluent. Simulasi rancangan tersebut dimaksudkan untuk mengetahui profil aliran dan distribusi tekanan yang terjadi pada rancangan saat beroperasi. Pada penelitian sebelumnya, kondisi simulasi rancangan yang diberikan disesuaikan dengan kondisi operasi, dimana terdapat perubahan kedalaman dan kecepatan operasi dengan memakai Software Flow Simulation pada Solidworks 2016. Pada penelitian ini, kondisi simulasi rancangan yang diberikan berdasarkan kondisi operasi, yaitu kedalaman dan kecepatan maksimum kendaraan bawah air. 4. Simulasi Rancangan dengan Ansys 15.0 Static Structural. Solusi berupa distribusi tekanan dari langkah penelitian sebelumnya, simulasi dengan ansys fluent, menjadi data acuan dalam simulasi Static Structural Ansys 15.0. Simulasi rancangan tersebut dimaksudkan untuk mengetahui distribusi tegangan Von Mises, regangan maksimum dan deformasi. Pada penelitian ini, kondisi simulasi rancangan yang diberikan berdasarkan kondisi operasi, yaitu kedalaman dan kecepatan maksimum kendaraan bawah air.
5 5. Analisa Data Simulasi. Dari data hasil simulasi akan dilihat apakah seperti apakah kekuatan desain berdasarkan distribusi tegangan Von Mises, regangan maksimum dan deformasi, sehingga dapat menjadi rujukan pembuatan kendaraan bawah air berpenumpang tunggal.