Rancang Bangun dan Pengujian Balon Udara Panas Alat Penyemprot Padi Tipe Balon.
i
RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN BALON UDARA PANAS
ALAT PENYEMPROT PADI TIPE BALON
NURAHMAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
ii
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun dan
Pengujian Balon Udara Panas Alat Penyemprot Padi Tipe Balon adalah benar karya
saya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa
pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi
ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Nurahman
NIM F14100063
iv
v
ABSTRAK
NURAHMAN. Rancang Bangun dan Pengujian Balon Udara Panas Alat Penyemprot
Padi Tipe Balon. Dibimbing oleh RADITE PRAEKO AGUS SETIAWAN.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menguji kinerja balon udara panas
berbentuk elipsoid (zeppelin) sebagai pembawa alat penyemprot padi. Perancangan
balon tersebut mengacu pada The Standard Atmosphere (ISA) dan The Royal
Aeronautical Society untuk penentuan dimensi balon. Dari hasil perhitungan diperoleh
dimensi balon udara dengan bentuk elipsoid yaitu volume, panjang total, dan diameter
terbesar berturut-turut sebesar 40 m3, 10.8 m, dan 2.7 m. Analisis kekuatan rangka
diperoleh sebesar 0.13 kg/mm2 < ijin dan sebesar 0.044 kg/mm2 < ijin, dan efisiensi
sambungan paku rivet sebesar 50% dan rangka dinyatakan layak. Hasil uji kemampuan
angkat beban oleh udara panas dengan suhu dalam dan luar rata-rata berturut-turut
sebesar 93.4 oC dan 57.3 oC mampu mengangkat beban total sebesar 3.8 kg. Dari hasil
pengujian dapat dinyatakan balon udara panas tidak mampu mengangkat beban sesuai
rencana yaitu 10 kg. Diperlukan balon dengan volume 105.3 m3 untuk dapat
mengangkat beban 10 kg.
Kata kunci : elipsoid, balon udara panas, sprayer tipe balon
ABSTRACT
NURAHMAN. Design and Performance Test of Hot Air Balloon for Paddy Sprayer
Ballon Type. Supervised by RADITE PRAEKO AGUS SETIAWAN.
The objective of this research was to design an airship and conduct the performance
test. The design was refered to The Standard Atmosphere (ISA) and The Royal
Aeronautical Society for determination of airship’s dimensions. Analysis resulted the
dimensional volume, lenght, and diameter were 40 m3, 10.8 m, dan 2.7 m respectively.
Analysis of the frame has shown the value = 0.13 kg/mm2 < allowed dan = 0.044
kg/mm2 < allowed, and efficiency of the rivet’s joint was 50 %. The performance test
shows the hot air (93.4 oC and 57.3 oC) can be lifted the load up to 3.8 kg. Based on the
results it was not feasible in accordance with the plan that can be lifted 10 kg. Balloon
with volume 105.3 m3 could lift the load 10 kg.
Keywords : Airship, hot air ballon, sprayer balloon type
vi
vii
RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN BALON UDARA PANAS
ALAT PENYEMPROT PADI TIPE BALON
NURAHMAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
vi
vii
Judul Skripsi : Rancang Bangun dan Pengujian Balon Udara Panas Alat Penyemprot
Padi Tipe Balon
Nama
: Nurahman
NIM
: F14100063
Disetujui oleh
Dr Ir Radite Praeko Agus Setiawan, MAgr
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
viii
ix
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2 0 1 4 sampai
April 2015 ini ialah rancang bangun alat dengan judul Rancang Bangun Dan
Pengujian Balon Udara Panas Alat Penyemprot Padi Tipe Balon. Terima kasih
penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Radite Praeko Agus Setiawan, MAgr selaku
pembimbing, kedua orang tua penulis, dan rekan-rekan mahasiswa Departemen
Teknik Mesin dan Biosistem IPB angkatan 2010.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2015
Nurahman
x
vii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Rumusan Masalah
2
Tujuan
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE PELAKSANAAN
3
Waktu dan Tempat Penelitian
3
Alat dan Bahan
3
Prosedur Penelitian
4
Perhitungan Kebutuhan Udara Panas
4
Desain Bentuk Balon
4
Perhitungan Gaya Lift dan Drag
5
Perhitungan Rangka
5
Pembuatan Alat
5
Pengujian Fungsional dan Pengujian Kinerja
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Kebutuhan Udara Panas
7
Desain Bentuk Balon
7
Gaya Lift
8
Gaya Drag
8
Data dan Spesifikasi Rangka
9
Perhitungan Rangka
9
Ditinjau Dari Tegangan Geser
10
Analisis Titik Berat
10
Sambungan Rangka
11
Pembuatan Alat
11
Uji Fungsional
13
Uji Kinerja
14
viii
SIMPULAN DAN SARAN
17
Simpulan
17
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
18
LAMPIRAN
19
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Diagram Alir Proses Penelitian
3
Gambar 2 Desain Bentuk Balon
4
Gambar 3 Alur Pembuatan Alat
6
Gambar 4 Desain Bentuk Balon 2
7
Gambar 5 Grafik Hubungan Kecepatan Maju Balon dan Gaya Lift
8
Gambar 6 Grafik Hubungan Kecepatan Maju Balon dan Gaya drag
8
Gambar 7 Rangka Sprayer
9
Gambar 8 Diagram Pembebanan
10
Gambar 9 Rangka Tampak Samping (a) dan Atas (b)
10
Gambar 10 Sketsa Balon, Rangka, dan Posisi Seling
12
Gambar 11 Sketsa Penggelembungan Balon dan Pembakaran Udara
13
Gambar 12 Sketsa Pengujian Gaya Lift dan Gaya Drag
14
Gambar 13 (a),(b) Pengujian Gaya Lift dan (c) Pengujian Gaya Drag
16
Gambar 14 (a), (b), (c) Pengujian Suhu Dalam, dan (d), (e), (f) Pengujian Suhu Luar
17
Gambar 15 Luas Penampang Rangka
22
Gambar 16 Rangka Tampak Samping dan Atas
24
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Data Beban Maksimal Sambungan Rangka
Tabel 2 Waktu Pengoperasian
Tabel 3 Gaya Lift dan Gaya Drag
Tabel 4 Suhu Dalam dan Suhu Luar
Tabel 5 Data Hasil Simulasi Gaya Drag
11
14
15
16
27
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan Volume
Lampiran 2 Perhitungan Luas Area
Lampiran 3 Distribusi Beban Statis
Lampiran 4 Simulasi Stress Rangka
Lampiran 5 Analisis Titik Berat
Lampiran 6 Perhitungan Kekuatan Sambungan
Lampiran 7 Data Gaya Lift dan Gaya Drag (teoritis)
19
19
19
23
24
25
26
ix
Lampiran 8 Simulasi Koefisien Drag
Lampiran 9 Pembuatan Alat dan Pengujian Alat
Lampiran 10 Gambar Teknik
26
27
29
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia adalah negara yang memiliki iklim tropis dimana kegiatan sehariharinya tidak terlepas dari pertanian. Pertanian adalah salah satu kegiatan yang sering
dilakukan di Indonesia terutama pertanian padi. Padi merupakan salah satu kegiatan
penting karena merupakan bahan makanan pokok masyarakat Indonesia. Beberapa
faktor yang mempengaruhi dalam produksi padi adalah pemilihan bibit, pupuk,
lingkungan tumbuh, dan pemeliharaan tanaman khususnya menjaga dari hama dan
penyakit.
Hama dan penyakit merupakan salah satu faktor yang sangat berpengaruh
pada proses budidaya padi di Indonesia. Saat ini perkembangan teknologi pertanian
didukung dengan dengan inovasi-inovasi teknologi telah mempermudah mengatasi
hama dan penyakit tanaman. Contohnya adalah alat atau mesin penyemprot pestisida
yang dioperasikan dengan traktor untuk tanaman padi di sawah. Namun mesin-mesin
konvensional tersebut tidak bisa beroperasi karena lahan sawah di Indonesia tidak
memiliki lapisan keras pada dasar sawah atau tidak terkonsolidasi.
Alternatif dari permasalahan tersebut adalah dengan penyemprotan tanpa
kontak dengan tanah, yaitu penyemprotan melalui udara. Penyemprotan melalui
udara sudah dilakukan pada tahun 1921 oleh Departemen Pertanian US bekerja sama
dengan US Army Signal Corps menggunakan pesawat Curtis JN4 yang sudah
dimodifikasi, melakukan penyemprotan dari udara yang membasmi ulat sphinx di
daerah pertanian Troy, Ohio. Pada era 1970-an, di Indonesia sempat mencuat
penggunaan pesawat penyemprot, yaitu ketika terjadi ledakan hama belalang di Kep.
Sangirtaulaud dimana pesawat satuan TNI AU melakukan penyemprotan secara
berkala dengan pesawat gelatik. Seiring perkembangan dunia dirgantara, pesawat
seperti ini sekarang sudah dibuat secara khusus dengan nama agricultural aircraft.
Pada alternatif ini memiliki beberapa kekurangan yaitu, pesawat harus diterbangkan
dari lahan yang cukup luas yang bebas dari tiang listrik dan pepohonan tinggi. Selain
itu pesawat harus mampu terbang serendah mungkin.
Alternatif lain adalah adalah menggunakan radio control, seperti pesawat,
helikopter dan multikopter. Alternatif ini bisa digunakan di lahan yang relatif lebih
sempit dan tidak terganggu dengan tiang listrik maupun pepohonan. Teknologi ini
juga mampu melaksanakan tugas secara otomatis dengan memprogram sistem
mikrokontrolernya sehingga lebih mudah penggunaannya dibandingkan dengan
pesawat, namun penggunaan teknologi ini masih relatif mahal.
Selain pengunaan alternatif tersebut, ada satu alternatif yang relatif murah
dengan memanfaatkan teknologi penerbangan yaitu adalah balon udara. Balon udara
yang sering digunakan adalah balon udara berbentuk elipsoid (zeppelin). Balon
zeppelin ini lebih sering disebut dengan airship. Airship memiliki massa yang lebih
ringan dari udaradimana tidak seperti pesawat maupun helikopter pada umumnya
yaitu menggunakan sayap tetap dan baling-baling, tapi menggunakan daya apung
(buoyancy) sebagai daya angkat utama bukan menggunakan sayap maupun baling-
2
baling. Daya angkat diperoleh dari gas pengisi balon dan memiliki densitas lebih
kecil daripada udara seperti helium, hirogen, udara panas, dan lain-lain. Bentuk
paling umum adalah bentuk menyerupai tetesan air mata ( teardrop ) atau zeppelin
dan dapat diklasifikasikan ke bentuk non-rigid, semi-rigid, dan rigid (Casey
Stockbridge, Alessandro Cerruti, & Pier Marzocca, 2012).
Maka dengan melihat permasalahan tersebut diperlukan teknologi terbaru
yang dapat menyelesaikan masalah dalam penyemprotan padi itu sendiri dengan
memanfaatkan prinsip penyemprotan dari udara. Teknologi baru tersebut
memungkinkan mesin penyemprot pestisida beroperasi tanpa ada kontak dengan
tanah melainkan dengan cara melayang di udara. Selain itu teknologi baru tersebut
harus relatif lebih murah dari alternatif yang telah ada.
Rumusan Masalah
Diperlukan suatu alternatif mesin penyemprot yang dapat menyemprot padi
dari udara agar operasinya tidak terganggu dengan kondisi lahan di Indonesia. Balon
udara panas dapat menjadi alternatif karena relatif murah dan mudah diperoleh.
Tujuan
Penelitian ini dilakukan untuk beberapa tujuan. Adapun tujuan-tujuan
tersebut sebagai berikut :
1) Merancang bangun bagian pengangkat alat penyemprot padi tipe balon udara.
2) Menguji kemampuan membawa beban balon udara panas.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat, yaitu:
1) Memberikan alternatif alat penyemprot padi yang lebih efisien.
2) Memberikan rekomendasi desain alat penyemprot padi dalam segi kelayakan
di lahan.
3) Menjadi bahan pertimbangan dalam penentuan metode dan penerapan
teknologi penyemprotan.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah:
1) Desain balon dan bahan gas pengisi dibuat sesuai The Standard Atmosfer
(ISA) dan The Royal Aeronautical Society.
2) Gas pengisi adalah udara yang dipanaskan dengan burner.
3) Pengujian kinerja untuk mengetahui kemampuan mengangkat beban.
3
METODE PELAKSANAAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2014 sampai April 2015.
Pembuatan rangka akan dibuat di kampus IPB Dramaga. Pengujian alat dilaksanakan
di Jl. Tanjung 10 Dramaga IPB kampus IPB dan Laboratorium Lapangan Siswadhi
Soepardjo di Leuwikopo Bogor. Diagram alir penelitian dapat dilihat di Gambar 1.
Gambar 1 Diagram Alir Proses Penelitian
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
Kertas karton A0
Aluminium siku
Paku rivet
Selang gas kecil
Mur dan baut
Tabung gas (untuk burner)
Kain nylon
Resleting
Seling dan pengait
Gas mini
4
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :
Laptop
Meteran
Software SolidWork 2012
Gunting
Software Pepakura Designer
Timbangan
Gergaji tangan
Blower
Bor tangan
Korek api
Tang
Kamera digital
Prosedur Penelitian
Perhitungan Kebutuhan Udara Panas
Pada penelitian ini digunakan beberapa standar perhitungan yaitu
menggunakan The Standard Atmosfer (ISA) dan The Royal Aeronautical Society.
Pada penelitian ini digunakan sistem penerbangan menggunakan balon udara dengan
udara panas. Dari perencanaan, balon udara direncanakan dapat mengangkat beban
sebesar 10 kg. Kebutuhan udara panas bisa diperoleh dengan rumus berikut (The
Standard Atmosfer (ISA)) :
F = (ρ udara normal – ρ udara panas) x Vudara panas
(1)
V udara panas = F /((ρ udara normal – ρ udara panas)
Dimana :
F :gaya angkat (kg)
ρ : densitas udara (kg/m3)
V : volume (m3)
Desain Bentuk Balon
Desain bentuk balon dibuat dengan bentuk elipsoid. Rumus untuk mendesain bentuk
balon diperoleh dari bawah ini (The Royal Aeronautical Society 1986) :
Gambar 2 Desain Bentuk Balon
5
Dimana :
b = 0.25a (m)
D = 2b
L = 2a
Vt = volume (m3)
St = luas area (m2)
D = diameter (m)
L = panjang total (m)
Perhitungan Gaya Lift dan Drag
Kebutuhan gaya lift dan gaya drag pada saat alat diterbangkan dapat
diperoleh dari rumus berikut : (Kiran 2014)
FL = 0.5 CL ρ V2/3u2
(2)
FD = 0.5 CD ρ V2/3u2
(3)
Dimana:
FL dan FD
CL
CD
= gaya lift dan drag (N)
= koefisien lift
= koefisien drag
ρ
V
u
= desitas udara (kg/m3)
= volume balon (m3)
= kecepatan maju balon (m/s)
Perhitungan Rangka
Perancangan rangka ini dirancang seringkas mungkin untuk mengurangi
beban yang berlebih pada rangka, tapi dalam perancangan tetap memperhitungkan
segala aspek yang diperlukan dalam perancangan. Selain itu dalam pembuatan
rangka ini juga mempertimbangkan proses perawatan yang sangat penting untuk
suatu alat.
Pada analisis rangka ini, data dari rangka beban statis utamanya adalah :
1. Cairan pestisida
2. Rangka
3. Komponen lainnya
Beban masing-masing di atas penempatannya simetris sama, maka secara
riil tiap-tiap penyangga baik samping kanan maupun kiri mendapat pembebanan
yang sama pula.
Pembuatan Alat
Setelah semua aspek dianalisis maka dilakukan pembuatan model
menggunakan desain 3D yaitu Solidwork 2012. Pembuatan model dilakukan untuk
mempermudah dalam pembuatan alat, alat-alat yang dibuat diantaranya adalah
balon, rangka pembawa cairan, dan burner. Alur pembuatan alat dapat dilihat pada
gambar 3.
6
Modelling dan
drafting
Pembuatan
mal balon
Pembuatan
balon
Pembuatan
rangka
Perakitan
alat
Uji coba
alat
Pembuatan
burner
Gambar 3 Alur Pembuatan Alat
Pengujian Fungsional dan Pengujian Kinerja
Pengujian fungsional dilakukan pada saat prototipe sudah dibuat semua dan
uji ini dilakukan dengan cara menguji kemampuan mengangkat beban. Pengujian
kinerja dilakukan saat pengujian fungsional sudah berjalan sesuai dengan yang
direncanakan, uji ini dilakukan dengan cara menerbangkan alat dengan membawa
beban sampai maksimal.
Prosedur pengujian kinerja yang pertama adalah meyiapkan semua alat dan
bahan yang dibutuhkan. Kemudian balon (masih dalam keadaan kempes)
dibetangkan. Rangka dipasang pada bagian tengah balon (telah tersedia) dan seling
dipasang pada rangka dan bagian atas balon sebagai pengait. Burner telah terpasang
pada bagian rangka. Setelah itu, balon ditiup menggunakan blower sampai terisi
penuh. Pengukuran waktu penggelembungan dimulai pada saat blower dinyalakan
sampai balon terisi penuh. Pada saat balon telah terisi penuh, maka burner mulai
dinyalakan. Dari burner dinyalakan sampai balon terbang, maka diperoleh waktu
pembakaran udara.
Parameter yang diukur pada pengujian ini antara lain: 1) waktu
penggelembungan dan pemanasan udara, 2) beban angkat, 3) suhu luar dan dalam
balon, 4) gaya drag. Alat ukur yang digunakan adalah stop watch, termometer infra
merah, dan timbangan pegas.
Pengukuran waktu dengan cara mengukur waktu dari awal balon kempes dan
diisi udara sampai menggelembung, kemudian waktu dicatat pada saat burner mulai
dinyalakan sampai balon terangkat. Pengukuran beban angkat (gaya lift) dilakukan
dengan cara menambah timbangan pegas di bawah rangka, dan pada timbangan
pegas diberi beban. Pada saat balon mengangkat maka timbangan pegas akan
menunjukkan nilai kemampuan angkat beban. Suhu luar dan dalam dilakukan dengan
cara menembakkan laser dari termometer ke dalam dan luar balon. Penembakan
dilakukan pada bagian tengah dan setiap ujung balon. Gaya drag diperoleh dengan
cara menambahkan seling di depan rangka dan pada ujung rangka ditambah
timbangan pegas, kemudian timbangan pegas ditarik ke arah depan, maka timbangan
akan menunjukkan gaya drag maksimal pada saat balon diam.
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kebutuhan Udara Panas
Udara panas digunakan untuk mengangkat beban alat yang akan dibawa.
Volume yang diperoleh merupakan volume penuh udara panas yang nanti akan
mengisi balon udara. Kebutuhan beban perencanaan sebesar 10 kg, hal ini
diperkirakan beban yang akan dibawa yaitu cairan sebesar 5 kg, rangka dan
komponen-komponen lainnya sebesar 5 kg. Secara umum ρ udara = 1.293 kg/m3 pada
tekanan 1 atm (interpolasi tabel ISA (Standard Atmospher) pada altitude 3 m
= 1.225 kg/m3
ρ udara panas = 0.95 kg/m3 (100
ρudara
).
Diperoleh Volume sebesar 36.4 m3 ≈ 40 m3
Desain Bentuk Balon
Bentuk balon dibuat membentuk elipsoid (The Royal Aeronautical Society 1986)
V1, S1
V2, S2
Gambar 4 Desain Bentuk Balon 2
Diperoleh : (Lampiran 1)
Vt = (4/3) πab2
(4)
3
Vt = 40 m
a = 5.4 m
b = 1.35 m
D = 2.7 m
L = 10.8 m
Balon udara dibuat dengan dimensi panjang total 10.8 m dan diameter
maksimum 2.7 m dan kapasitas (volume) penuh balon udara sebesar 40 m3
(Lampiran 2).
8
(5)
St = 147.54 m2
Balon udara yang akan dibuat membutuhkan bahan dengan luasan area
minimal 147.54 m2.
Gaya Lift
Gambar 5 Grafik Hubungan Kecepatan Maju Balon dan Gaya Lift
Gaya lift memiliki nilai yang bergantung pada bentuk balon, dimana gaya lift
merupakan gaya angkat dinamis pada saat balon bergerak diudara. Berdasarkan
literatur (Kiran 2014) bentuk balon elipsoid memiliki nilai koefisien lift sebesar
0.030. Gaya lift disimulasikan dengan kecepatan maju balon dari 0.1 – 2 m/s. Dari
simulasi tersebut diperoleh nilai gaya lift. Semakin besar kecepatan maju maka gaya
lift juga semakin besar. Hubungan kecepatan maju dan gaya lift dapat dilihat pada
gambar 5 dengan persamaan FL = 0.5 CL ρ V2/3u2.
Gaya Drag
Gambar 6 Grafik Hubungan Kecepatan Maju Balon dan Gaya drag
9
Gaya drag memiliki nilai yang bergantung pada bentuk balon, dimana gaya
drag merupakan gaya hambat udara pada saat balon bergerak diudara. Berdasarkan
literatur (Kiran 2014) bentuk balon elipsoid memiliki nilai koefisien drag sebesar
0.025. Gaya drag disimulasikan dengan kecepatan maju balon dari 0.1 – 2 m/s. Dari
simulasi tersebut diperoleh nilai gaya drag. Semakin besar kecepatan maju maka
gaya drag juga semakin besar. Hubungan kecepatan maju dan gaya drag dapat
dilihat pada gambar 6 dengan persamaan FD = 0.5 CD ρ V2/3u2.
Data dan Spesifikasi Rangka
Gambar 7 Rangka Sprayer
Spesifikasi rangka yang akan dibuat :
a.
Panjang
= 57.5 cm
b.
Lebar
= 60 cm
c.
Tinggi
= 40 cm
d.
Tebal siku
= 0.2 cm
Perhitungan Rangka
Keterangan :
A, B
a, b
W1
W2
= titik tumpu rangka (kait pada balon)
= titik tumpu penampang
= beban komponen terbang
= beban cairan
10
Gambar 8 Diagram Pembebanan
Pada analisis rangka ini, data dari rangka dan beban statis utamanya adalah :
a. Komponen terbang
b. Cairan
c. Rangka
Penempatan pembebanan masing-masing diatas simetris sama, maka maka
secara riil tiap-tiap kait kiri maupun kanan mendapat pembebanan yang sama. Dari
hasil perhitungan diperoleh beban pada setiap titik kait sebesar 2 kg. Total kait
sebanyak 4 kait, maka total beban yang diperoleh kait pada balon sebesar 8 kg
(Lampiran 3).
Ditinjau Dari Tegangan Geser
Bahan rangka aluminium paduan 1100 dengan teganga tarik 90-170 MPa =
9.17 kg/mm2. Angka keamanan 8; 9.17/8 = 1.146 kg/mm2. Tegangan geser ijin
bahan g = 0.8; ijin = 0.8x1.146 = 0.92 kg/mm2. Dari hasil perhitungan diperoleh
sebesar 0.13 kg/mm2 < ijin dan sebesar 0.044 kg/mm2 < ijin. Dari hasil tersebut
maka rangka dinyatakan layak (Lampiran 3). Simulasi stress rangka menggunakan
Solidwork dapat dilihat pada lampiran 4.
Analisis Titik Berat
(a)
(b)
Gambar 9 Rangka Tampak Samping (a) dan Atas (b)
11
Dari hasil perhitungan diperoleh letak titik berat rangka berada pada titik
(x,y,z) (30, 15, 18.3) dari titik O (Lampiran 5).
Sambungan Rangka
Sambungan yang digunakan adalah sambungan rivet (diameter 3 mm), pada
rangka terdapat dua macam sambungan yaitu sambungan tunggal dan sambungan
ganda, maka dilakukan dua kali perhitungan (Lampiran 5).
Spesifikasi paku rivet :
Jarak antar rivet (p)
= 6 mm = 0.6 cm (sambungan ganda)
Diameter (d)
= 3 mm = 0.3 cm
t
plat
paku rivet
c
paku rivet
tebal plat (t)
= 0.92 kg/mm2 = 920 N/cm2
= 700 N/cm2 (Irawan, AP. 2009)
= 1400 N/cm2 (Irawan, AP. 2009)
= 2 mm = 0.2 cm
Dari hasil perhitungan diperoleh data sebagai berikut (Lampiran 5) :
Tabel 1 Data Beban Maksimal Sambungan Rangka
Sambungan tunggal
Sambungan ganda
Ft (N)
55.2
55.2
Fs (N)
49.455
197.8
Fc (N)
84
168
Fmax (N)
110.04
110.04
η (%)
45
50
Pembuatan Alat
Pembuatan alat dilakukan setelah semua analisis dilakukan. Ada beberapa komponen
yang dibuat pada keseluruhan alat ini yaitu :
a. Balon
Proses pertama pembuatan balon adalah menentukan parameter-parameter
yang telah dihitung. Parameter-parameter tersebut dijadikan acuan sebagai
pembuatan model 3D menggunakan software SolidWork. Setelah model telah
dibuat maka, file disimpan dalam format .prt dalam file SolidWork dan format
.pdo untuk di-eksport ke software Pepakura Designer. File .pdo kemudian dieksport ke software Pepakura Designer untuk dilakuakn pembuatan potonganpotongan sampai menjadi mal atau cetakan untuk pembuatan balon. Mal yang
sudah dibuat kemudian dicetak ke kertas berukuran A0. Setelah dicetak maka
kertas dipotong sesuai bentuk yang telah dicetak. Kertas yang telah dipotong
kemudian dijadikan sebagai cetakan untuk kain. Kain dipotong sesuai ukuran
cetakan. Kain yang telah dipotong kemudian disatukan menggunakan mesin jahit.
Pada bagian tengah bawah balon diberi resleting sesuai dengan ukuran rangka.
12
Resleting ditambah lagi di sebelah belakang dan samping resleting awal untuk
tempat memasukkan udara dengan blower dan tempat penyalaaan burner. Pada
bagian atas dan bawah dipasang ring sebanyak masing-masing empat ring untuk
pengait seling. Setelah semua selesai maka balon siap untuk digabung dengan
rangka dan seling.
(a)
(b)
Gambar 10 Sketsa Balon, Rangka, dan Posisi Seling Dalam (a) dan Luar (b)
a. Rangka
Pembuatan rangka pertama dilakukan dengan mendesain 3D menggunakan
SolidWork 2012 dan kemudian dicetak dalam bentuk 2D. Hasil cetakan 2D
ini digunakan sebagai acuan dalam pembuatan rangka. Bahan yang
digunakan adalah bahan siku aluminium dan penyambungannya
menggunakan paku rivet. Bahan aluminium dipotong sesuai ukuran dan dibor
kemudian disambungkan dengan paku rivet.
b. Burner
Burner dibuat dari bahan bekas kaleng gas kecil dan instalasinya
menggunakan peralatan kompor gas mini lapangan.
Setelah semua alat dibuat, maka semua alat tersebut dirakit menjadi
satu dan kemudian siap untuk uji fungsional dan uji kinerja.
13
Uji Fungsional
Uji fungsional yang pertama dilakukan adalah mencoba mengisi balon
menggunakan udara. Pengisian udara dilakukan menggunakan hand blower dan
membutuhkan waktu 1 jam sampai balon penuh. Pengujian ini dilakukan untuk
mengecek kemungkinan adanya kebocoran pada balon dan jahitan yang kurang
sempurna.
a. Balon yang masih kempes ditiup dengan blower
b. Balon penuh udara, dibakar dengan burner
Gambar 11 Sketsa Penggelembungan Balon dan Pembakaran Udara
Pengujian selanjutnya adalah uji menerbangkan balon, pada uji terbang
pertama gagal karena ada kesalahan pada tempat pemasukan udara dan tempat
mengaitkan rangka utama, maka dilakukan perubahan pada balon dengan cara
ditambah dua lubang pemasukan lagi yaitu sebagai pemasukan udara dan sebagai
pengecek kondisi api.
Setelah balon diperbaiki maka dilakukan pengujian terbang kembali.
Pengujian ini kembali gagal karena burner mengalami kerusakan pada lubang output
gasnya sehingga perlu diganti. Pada pengujian ini terjadi beberapa kecelakaan yang
membuat sebagian balon bagian bawah terbakar sehingga balon bolong dan harus
diperbaiki.
Setelah lubang output gas burner diganti dan balon diperbaiki, maka
dilakukan uji terbang kembali dan kali ini uji terbang berhasil mengangkat balon.
Waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan udara sampai balon terbang adalah 30
menit. Setelah uji terbang maka selanjutnya dilakukan uji kinerja.
14
Uji Kinerja
Uji kinerja dilakukan dengan cara menerbangkan balon dan ditambah beban
sampai balon tidak bisa mengangkat lagi. Dari hasil pengujian diperoleh massa balon
ditambah rangka dan burner sebesar 8 kg dan data pada tabel dan sketsa pengukuran
dapat dilihat di bawah ini :
a. Pengujian Gaya Lift Statis
b. Pengujian Gaya Drag
Gambar 12 Sketsa Pengujian Gaya Lift dan Gaya Drag
Tabel 2 Waktu Pengoperasian
Ulangan
I
II
III
IV
V
Waktu (menit)
penggelembungan
pemanasan
55
20
40
15
43
17
50
5.29
52
6.09
Rata-rata
17.33
5.69
Keterangan
Api sedang
Api sedang
Api sedang
Api besar
Api besar
15
Dari hasil pengujian diperoleh bahawa rata-rata penggelembungan balon
membutuhkan waktu 48 menit dan pemanasan 17 menit pada api sedang dan 5.6
menit pada api besar. Pada pengujian ulangan I – III diperoleh waktu yang lebih
lama, hal ini disebabkan karena api yang digunakan untuk memanaskan udara adalah
api kecil. Sedangkna pada ulangan IV-V diperoleh waktu yang lebih cepat karena api
yang digunakan adalah api besar. Dari hasil percobaan dengan gas LPG 3 kg mampu
bertahan selama 40 menit. Sketsa pengujian dan hasil pengukuran dapat dilihat di
bawah ini :
Tabel 3 Gaya Lift dan Gaya Drag
Gaya Drag (kg )
Ulangan Gaya Lift statis (kg)
Depan Samping
I
3.5
1
4
II
4
2
3
III
3.5
1
3
IV
4
2
4
V
4
2
3
Rata-rata
3.8
1.6
3.4
(a)
(b)
16
(c)
Gambar 13 (a),(b) Pengujian Gaya Lift dan (c) Pengujian Gaya Drag
Dari hasil pengujian diperoleh rata-rata gaya lift statis sebesar 3.8 kg dan
gaya drag sebesar 1.6 kg. Gaya lift statis sangant jauh dari perencanaan yaitu 10 kg.
hal ini disebabkan karena beban untuk mengangkat balon udara dan rangka sudah
cukup besar yaitu sebesar 8 kg, sehingga hal ini sangat berpengaruh pada
kemampuan angkatnya. Dibutuhkan balon dengan volume 105.3 m3 untuk dapat
mengangkat beban 10 kg. Volume ini merupakan volume udara panas, jika
menggunakan isi gas yang berbeda maka akan memiliki volume yang berbeda seperti
penggunaan gas He dan H2. Gas He dan H2 merupakan gas pengisi yang lebih ringan
dari udara panas sehingga penggunaan kedua gas ini akan memiiliki volume yang
lebih kecil dari udara panas. Gas He da H2 memiliki densitas berturut-turut sebesar
0.0899 dan 0.1785 kg/m3.
Gaya drag yang diperoleh merupakan gaya untuk dapat meggerakkan balon
udara. Dari hasil ini maka bisa ditentukan kecepatan maju maksimal agar balon udara
tetap stabil. Maka diperoleh kecepatan maksimal dengan nilai CD = 0.14 (lampiran 8)
sebesar :
FD = 0.5 CD ρ V2/3u2
u2 = FD / 0.5 CD ρ V2/3
= 1.6 / 0.5 x 0.14 x 1.225 x 402/3
u = 4.3 m/s
Ulangan
I
II
III
IV
V
Rata-rata
Tabel 4 Suhu Dalam dan Suhu Luar
Suhu (°C)
Dalam
Luar
Depan Tengah Belakang Depan Tengah Belakang
91.9
89.8
104.3
51.8
58.0
60.0
87.2
90.5
95.4
52.8
61.4
53.1
94.6
93.6
93.7
52.1
58.8
55.9
91.1
95
93.6
60.1
60.1
56.8
92.4
94.3
93.4
61
58.3
58.8
91.4
92.6
96.1
55.6
59.3
56.9
93.4
57.3
17
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Gambar 14 (a), (b), (c) Pengujian Suhu Dalam, dan (d), (e), (f) Pengujian Suhu Luar
Dari pengujian diperoleh rata-rata suhu dalam dan luar berturut-turut sebesar
93.4 °C dan 57.3 °C. Suhu dalam dan luar sangat berbeda karena suhu diluar
dipengaruhi oleh suhu lingkungan dimana relatif lebih rendah dari pada suhu dalam
balon. Nilai suhu dalam memiliki perbadaan sebesar 6.6 °C dari perencanaan yaitu
sebesar 100 °C. Tetapi hal ini masih cukup sesuai karena pada ulangan I suhu dalam
belakang mencapai 104.3 °C yang melebihi suhu perencanaan.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
a. Rancang bangun penerbang alat penyemprot padi tipe balon dengan bentuk
zeppelin (elipsoid) diperoleh dengan dimensi panjang total, diameter, dan volume
berturut-turut sebesar 10.8 m, 2.7 m, dan 40 m3.
b. Pada pengujian kemampuan mengangkat beban tidak mencapai target yaitu
sebesar 10 kg, namun balon tersebut hanya mampu mengangkat beban sebesar 3.8
kg. Dibutuhkan balon dengan volume 105.3 m3 untuk mengangkat beban 10 kg.
c. Dari uji kinerja diperoleh rata-rata drag maksimal sebesar 1.6 kg sehingga
diperoleh kecepatan izin maksimal sebesar 4.3 m/s.
18
d. Sebaran suhu dalam balon (depan, tengah, dan belakang ) berturut-turut sebesar
91.4 °C, 92.6 °C, dan 96.1 °C. Sedangkan sebaran suhu dalam balon (depan,
tengah, dan belakang ) berturut-turut sebesar 55.6 °C, 59.3 °C, dan 56.9 °C.
Saran
Perlu dilakukan penelitian dengan gas pengisi balon He dan H2 yang memiliki
densitas lebih kecil dari udara panas agar diperoleh volume yang lebih kecil dan
mampu mengangkat beban sesuai kebutuhan.
DAFTAR PUSTAKA
Aak. 1990. Agronomi Tanaman Padi I. Teori pertumbuhan dan meningkatkan hasil
padi.Lembaga Pusat Penelitian Pertanian Perwakilan Padang.68 hal
Anonim. Airship Design and Operation – Present and Future. Volume I + II. London:
The Royal Aeronautical Society, 1986.
Anonim.1997. Laporan Hasil Pengkajian Sistem Usahatani Padi Berbasis Padi
dengan Wawasan Agribisnis (SUTPA) di Bali.Instalasi Penelitian dan
Pengkajian Teknologi Pertanian (IP2TP) Denpasar.
Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. 2002. Teknik Budidaya Padi
Sawah. Bogor
Boon, N K. 2004. Mini Airship Patrol Craft. Singapore. Department of Mechanical
Engineering, National University of Singapore.
Irawan, AP. 2009. Diktat Elemen Mesin. Jakarta. Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Tarumanegara.
Kiran, Babu K M and Subha, M. 2014. Computational Analysis of Load on Envelope
of MAGLEV Propelled Transportation Airship using FSI. Coimbatore.
IJETAE. 4(2):117-120.
Lutz, C and Rüegg, M. 1998. The Airship “Simon”, The Design and Construction of
a Radio Controlled Blimp. Realgymnasium Rämibühl 8001 Zürich.
Poernomo D, Sidopekso S, dan Susilo T. 2009. Menghitung Distribusi Tekanan
Udara dan Gaya Hambat Kepala Pesawat BOEING 777-200. Jakarta; Jurnal
Fisika dan Aplikasinya. 5(1):1-6.
Pradel dan Gilbert. 2007. Modelling and Development of a quadrotor UAV.Toulouse.
Stockbridge C, Cerruti A, & Marzocca P. 2012. Airship Research and Development
in the Areas of Design, Structures, Dynamics and Energy Systems. Int’l J. of
Aeronautical & Space Sci. 13(2), 170–187 (2012)
Suryana, A dan Kariyasa K.1997.Efisiensi Usahatani padi Melalui Pengembangan
SUTPA.Forum Penelitian Agro Ekonomi.Vol.15 No.1&2, Desember
1997.Pusat Penelitian Sosial Ekonomi Pertanian. Bogor. halaman 67–81.
19
LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan Volume
Lampiran 2 Perhitungan Luas Area
V1 = V2
Vt = V1 + V2
= 2V1
S1 = S2
St = S1+S2
= 2S1
Vt = (4/3) πab2
Lampiran 3 Distribusi Beban Statis
a. Beban komponen terbang didistribusikan ke sisi kanan dan kiri rangka, dengan
data sebagai berikut :
W1 = 3 kg,
l1 = l2 = 15 cm
W1
l1
O
a1
l2
a2
∑Ma1
=0
W1.l1 – a2 (l1 + l2)
=0
20
3.15 – a2(15 +15)
=0
a2
= 45/30
a2
= 1.5 kg
a1 = a2 = 1.5 kg
MO
= 1.5 x 15
= 22.5 kg.cm
b. Beban cairan didistribusikan ke sisi kanan dan kiri rangka, dengan data sebagai
berikut :
W2 = 5 kg,
l1 = l2 = 15 cm
W2
l1
O
l2
b1
b2
∑Mb1
=0
W2.l1 – b2 (l1 + l2)
=0
5.15 – a2(15 +15)
=0
b2
= 75/30
b2
= 2.5 kg
b1 = b2 = 2.5 kg
MO
= 2.5 x 15
= 37.5 kg.cm
c. Reaksi tumpuan pada rangka utama pada titik tumpu A dan B (kait pada balon).
Dari beban yang telah dihitung, maka dapat digunakan sebagai perhitungan.
a2 = 1.5 kg,
l1 = l2 = 20 cm
a2
l1
A2
O2
l2
B2
21
∑MA2
=0
a2.l1 – B2 (l1 + l2)
=0
1.5x20 – B2(20 +20) = 0
B2
= 30/40
B2
= 0.75 kg
B2 = A2 = 0.75 kg
MO2 = 0.75 x 20
= 15 kg.cm
b3 = b1 = 2.5 kg,
l1 = l2 = 20 cm
b3
l1
∑MA3
O3
A3
l2
B3
=0
b1.l1 – B3 (l1 + l2)
=0
2.5x20 – B2(20 +20) = 0
B3
= 50/40
B3
= 1.25 kg
B3 = A3 = 1.25 kg
MO2 = 1.25 x 20
= 25 kg.cm
Jadi total beban yang diperoleh titik A dan B adalah sebagai berikut :
A
B
=A1 = A2 + A3
= 0.75 + 1.25
= 2 kg
=A
= 2 kg
22
Ditinjau dari tegangan geser
Luas bahan rangka :
A
B
25 mm
2 mm
15 mm
Gambar 15 Luas Penampang Rangka
Bangun
A
B
Iy
A(mm2) x bar (mm)
50
1
26
8.5
Total
Iybar (mm4)
2604.17
8.67
2612.83
Ax2 (mm4)
50
1878.5
1928.5
= Iybar + Ax2
= 2612.83 + 1928.5
= 4541.33 mm4
Fmax
= 10 kg
lmax
= 20 mm
Kekuatan rangka :
= Fmax/A
Tegangan bengkok :
σ
= Mc/Iy
= 10/76
= (Fmax x lmax)/Iy
= 0.13 kg/mm2
= (10 x 20)/ 4541.33
= 0.044 kg/mm2
23
Lampiran 4 Simulasi Stress Rangka
Name
Type
Min
Max
Stress
VON: von Mises Stress
2.7606e-006
N/mm^2 (MPa)
Node: 17452
29.8285 N/mm^2
(MPa)
Node: 23325
RANGKASIMULASI-SimulationXpress Study-Stress-Stress
Name
Type
Min
Max
Displacement
URES: Resultant
Displacement
0 mm
Node: 777
0.673493 mm
Node: 1897
RANGKASIMULASI-SimulationXpress Study-Displacement-Displacement
24
Lampiran 5 Analisis Titik Berat
Gambar 16 Rangka Tampak Samping dan Atas
Bangun I ( limas segitiga ):
x
y
z
= 0.5 (xt)
= 20 cm
= 0.5 (20)
y = 0.5 (30)
= 10 cm
= 15 cm
= 0.5 (30)
z = 1/2 (t)
= 15 cm
= 1/2 (30)
= 1/3 (t)
= 15 cm
= 1/3 (10)
= 3.3 cm
Bangun II (limas segitiga) :
x = 2/3 (xt)
= 2/3 (15)
= 10 cm
y = 0.5 (30)
= 15 cm
z = 1/2 (t)
= 1/2 (30)
= 15 cm
Bangun III (balok) :
x = 0.5 (xt)
= 0.5 (40)
Letak titik berat ditinjau dari titik O
adalah :
x = xII + xIII
= 10 + 20
= 30 cm ( dari titik O )
y = yI/II/III
= 15 cm ( dari titik O)
z = zI + zII
= 3.3 + 15
= 18.3 cm ( dari titik O)
Jadi letak titik berat rangka berada
pada titik (x,y,z) (30, 15, 18.3) dari
titik O.
25
Lampiran 6 Perhitungan Kekuatan Sambungan
Ketahanan plat terhadap robekan (tearing)
Ft = (p−d)t.
t
= (0.6−0.3)0.2x920
= 55.2 N
Ketahanan geser pada rivet (Shearing resistance)
Fs = (π/4)d2.
Fs = nx2(π/4)d2.
= (π/4)0.32x700
= 2x2(π/4)0.32x700
= 49.455 N (sambungan tunggal)
= 197.82 N (sambungan ganda)
Ketahanan patah pada rivet (Crushing resistance)
Fc = d.t.
Fc = n.d.t.
c
c
= 0.3x0.2x1400
= 2x0.3x0.2x1400
= 84 N (sambungan tunggal)
= 168 N (sambungan ganda)
Efisiensi diambil dari ketahan yang paling kecil yaitu ketahanan geser (Fs)untuk
sambungan tunggal dan ketahanan plat terhadap robekan (Ft) pada sambungan
ganda.
Beban maksimum yang diterima oleh plat :
Fmax = p.t.
t
= 0.6x0.2x920
=110.4 N
Efisiensi sambungan paku keling
(sambungan tunggal) :
Efisiensi sambungan paku keling
(sambungan ganda) :
η = Fs / Fmax
η = Ft / Fmax
= 49.455/110.4
= 55.2/110.4
= 0.45
= 0.5
= 45 %
= 50 %
26
Lampiran 7 Data Gaya Lift dan Gaya Drag (teoritis)
Volume
(m)
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
CL
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
CD
ρudara
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
(kg/m)
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
Lampiran 8 Simulasi Koefisien Drag
Kecepatan
(m/s)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
Gaya Lift statis
N
0.002
0.009
0.019
0.034
0.054
0.077
0.105
0.138
0.174
0.215
0.260
0.309
0.363
0.421
0.484
0.550
0.621
0.696
0.776
0.860
kg
0.0002
0.0009
0.0019
0.0034
0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
0.02
0.03
0.03
0.04
0.04
0.05
0.06
0.06
0.07
0.08
0.09
Gaya Drag
N
0.002
0.007
0.016
0.028
0.044
0.063
0.086
0.113
0.143
0.176
0.213
0.254
0.298
0.345
0.397
0.451
0.509
0.571
0.636
0.705
kg
0.0002
0.0007
0.0016
0.0028
0.0044
0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
0.02
0.03
0.03
0.03
0.04
0.05
0.05
0.06
0.06
0.07
27
Tabel 5 Data Hasil Simulasi Gaya Drag
Goal Name
GG Force (X) 1
SG Av Static Pressure 1
SG Av Total Pressure 1
SG Av Velocity 1
SG Av Velocity (X) 1
SG Normal Force (X) 1
Drag Coefficient
Unit
[N]
[Pa]
[Pa]
[m/s]
[m/s]
[N]
[]
Lampiran 9 Pembuatan Alat dan Pengujian Alat
Value
1.394121762
101319.1851
101319.1851
0
0
0.87
0.14
28
29
29
Lampiran 10 Gambar Teknik
29
30
30
31
31
32
32
33
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pamekasan, Madura pada 19
Juli 1992 dari ayah Suparto dan ibu Siti Djuhairiyah.
Penulis adalah putra kedua dari tiga bersaudara. Pada tahun
2007 penulis lulus dari SMPN 1 Pamekasan dan diterima di
SMAN 1 Pamekasan. Penulis lulus dari SMA pada tahun
2010 dan pada tahun yang sama penulis diterima di IPB
melalui jalur USMI di Departemen Teknik Mesin dan
Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi
asisten praktikum terpadu Mekanika dan Kekuatan bahan semester ganjil tahun
ajaran 2013/2014. Penulis juga pernah menjadi Asisten Praktikum Bela Negara
Mahasiswa PPP Diploma IPB pada semester ganjil tahun ajaran 2014/2015.
Selain itu penulis aktif dalam organisasi mahasiswa diantaranya menjadi Wakil
Komandan Kompi Resimen Mahasiswa IPB 2013/2014.
RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN BALON UDARA PANAS
ALAT PENYEMPROT PADI TIPE BALON
NURAHMAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
ii
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun dan
Pengujian Balon Udara Panas Alat Penyemprot Padi Tipe Balon adalah benar karya
saya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa
pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi
ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Nurahman
NIM F14100063
iv
v
ABSTRAK
NURAHMAN. Rancang Bangun dan Pengujian Balon Udara Panas Alat Penyemprot
Padi Tipe Balon. Dibimbing oleh RADITE PRAEKO AGUS SETIAWAN.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menguji kinerja balon udara panas
berbentuk elipsoid (zeppelin) sebagai pembawa alat penyemprot padi. Perancangan
balon tersebut mengacu pada The Standard Atmosphere (ISA) dan The Royal
Aeronautical Society untuk penentuan dimensi balon. Dari hasil perhitungan diperoleh
dimensi balon udara dengan bentuk elipsoid yaitu volume, panjang total, dan diameter
terbesar berturut-turut sebesar 40 m3, 10.8 m, dan 2.7 m. Analisis kekuatan rangka
diperoleh sebesar 0.13 kg/mm2 < ijin dan sebesar 0.044 kg/mm2 < ijin, dan efisiensi
sambungan paku rivet sebesar 50% dan rangka dinyatakan layak. Hasil uji kemampuan
angkat beban oleh udara panas dengan suhu dalam dan luar rata-rata berturut-turut
sebesar 93.4 oC dan 57.3 oC mampu mengangkat beban total sebesar 3.8 kg. Dari hasil
pengujian dapat dinyatakan balon udara panas tidak mampu mengangkat beban sesuai
rencana yaitu 10 kg. Diperlukan balon dengan volume 105.3 m3 untuk dapat
mengangkat beban 10 kg.
Kata kunci : elipsoid, balon udara panas, sprayer tipe balon
ABSTRACT
NURAHMAN. Design and Performance Test of Hot Air Balloon for Paddy Sprayer
Ballon Type. Supervised by RADITE PRAEKO AGUS SETIAWAN.
The objective of this research was to design an airship and conduct the performance
test. The design was refered to The Standard Atmosphere (ISA) and The Royal
Aeronautical Society for determination of airship’s dimensions. Analysis resulted the
dimensional volume, lenght, and diameter were 40 m3, 10.8 m, dan 2.7 m respectively.
Analysis of the frame has shown the value = 0.13 kg/mm2 < allowed dan = 0.044
kg/mm2 < allowed, and efficiency of the rivet’s joint was 50 %. The performance test
shows the hot air (93.4 oC and 57.3 oC) can be lifted the load up to 3.8 kg. Based on the
results it was not feasible in accordance with the plan that can be lifted 10 kg. Balloon
with volume 105.3 m3 could lift the load 10 kg.
Keywords : Airship, hot air ballon, sprayer balloon type
vi
vii
RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN BALON UDARA PANAS
ALAT PENYEMPROT PADI TIPE BALON
NURAHMAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
vi
vii
Judul Skripsi : Rancang Bangun dan Pengujian Balon Udara Panas Alat Penyemprot
Padi Tipe Balon
Nama
: Nurahman
NIM
: F14100063
Disetujui oleh
Dr Ir Radite Praeko Agus Setiawan, MAgr
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
viii
ix
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2 0 1 4 sampai
April 2015 ini ialah rancang bangun alat dengan judul Rancang Bangun Dan
Pengujian Balon Udara Panas Alat Penyemprot Padi Tipe Balon. Terima kasih
penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Radite Praeko Agus Setiawan, MAgr selaku
pembimbing, kedua orang tua penulis, dan rekan-rekan mahasiswa Departemen
Teknik Mesin dan Biosistem IPB angkatan 2010.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2015
Nurahman
x
vii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Rumusan Masalah
2
Tujuan
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE PELAKSANAAN
3
Waktu dan Tempat Penelitian
3
Alat dan Bahan
3
Prosedur Penelitian
4
Perhitungan Kebutuhan Udara Panas
4
Desain Bentuk Balon
4
Perhitungan Gaya Lift dan Drag
5
Perhitungan Rangka
5
Pembuatan Alat
5
Pengujian Fungsional dan Pengujian Kinerja
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Kebutuhan Udara Panas
7
Desain Bentuk Balon
7
Gaya Lift
8
Gaya Drag
8
Data dan Spesifikasi Rangka
9
Perhitungan Rangka
9
Ditinjau Dari Tegangan Geser
10
Analisis Titik Berat
10
Sambungan Rangka
11
Pembuatan Alat
11
Uji Fungsional
13
Uji Kinerja
14
viii
SIMPULAN DAN SARAN
17
Simpulan
17
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
18
LAMPIRAN
19
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Diagram Alir Proses Penelitian
3
Gambar 2 Desain Bentuk Balon
4
Gambar 3 Alur Pembuatan Alat
6
Gambar 4 Desain Bentuk Balon 2
7
Gambar 5 Grafik Hubungan Kecepatan Maju Balon dan Gaya Lift
8
Gambar 6 Grafik Hubungan Kecepatan Maju Balon dan Gaya drag
8
Gambar 7 Rangka Sprayer
9
Gambar 8 Diagram Pembebanan
10
Gambar 9 Rangka Tampak Samping (a) dan Atas (b)
10
Gambar 10 Sketsa Balon, Rangka, dan Posisi Seling
12
Gambar 11 Sketsa Penggelembungan Balon dan Pembakaran Udara
13
Gambar 12 Sketsa Pengujian Gaya Lift dan Gaya Drag
14
Gambar 13 (a),(b) Pengujian Gaya Lift dan (c) Pengujian Gaya Drag
16
Gambar 14 (a), (b), (c) Pengujian Suhu Dalam, dan (d), (e), (f) Pengujian Suhu Luar
17
Gambar 15 Luas Penampang Rangka
22
Gambar 16 Rangka Tampak Samping dan Atas
24
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Data Beban Maksimal Sambungan Rangka
Tabel 2 Waktu Pengoperasian
Tabel 3 Gaya Lift dan Gaya Drag
Tabel 4 Suhu Dalam dan Suhu Luar
Tabel 5 Data Hasil Simulasi Gaya Drag
11
14
15
16
27
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan Volume
Lampiran 2 Perhitungan Luas Area
Lampiran 3 Distribusi Beban Statis
Lampiran 4 Simulasi Stress Rangka
Lampiran 5 Analisis Titik Berat
Lampiran 6 Perhitungan Kekuatan Sambungan
Lampiran 7 Data Gaya Lift dan Gaya Drag (teoritis)
19
19
19
23
24
25
26
ix
Lampiran 8 Simulasi Koefisien Drag
Lampiran 9 Pembuatan Alat dan Pengujian Alat
Lampiran 10 Gambar Teknik
26
27
29
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia adalah negara yang memiliki iklim tropis dimana kegiatan sehariharinya tidak terlepas dari pertanian. Pertanian adalah salah satu kegiatan yang sering
dilakukan di Indonesia terutama pertanian padi. Padi merupakan salah satu kegiatan
penting karena merupakan bahan makanan pokok masyarakat Indonesia. Beberapa
faktor yang mempengaruhi dalam produksi padi adalah pemilihan bibit, pupuk,
lingkungan tumbuh, dan pemeliharaan tanaman khususnya menjaga dari hama dan
penyakit.
Hama dan penyakit merupakan salah satu faktor yang sangat berpengaruh
pada proses budidaya padi di Indonesia. Saat ini perkembangan teknologi pertanian
didukung dengan dengan inovasi-inovasi teknologi telah mempermudah mengatasi
hama dan penyakit tanaman. Contohnya adalah alat atau mesin penyemprot pestisida
yang dioperasikan dengan traktor untuk tanaman padi di sawah. Namun mesin-mesin
konvensional tersebut tidak bisa beroperasi karena lahan sawah di Indonesia tidak
memiliki lapisan keras pada dasar sawah atau tidak terkonsolidasi.
Alternatif dari permasalahan tersebut adalah dengan penyemprotan tanpa
kontak dengan tanah, yaitu penyemprotan melalui udara. Penyemprotan melalui
udara sudah dilakukan pada tahun 1921 oleh Departemen Pertanian US bekerja sama
dengan US Army Signal Corps menggunakan pesawat Curtis JN4 yang sudah
dimodifikasi, melakukan penyemprotan dari udara yang membasmi ulat sphinx di
daerah pertanian Troy, Ohio. Pada era 1970-an, di Indonesia sempat mencuat
penggunaan pesawat penyemprot, yaitu ketika terjadi ledakan hama belalang di Kep.
Sangirtaulaud dimana pesawat satuan TNI AU melakukan penyemprotan secara
berkala dengan pesawat gelatik. Seiring perkembangan dunia dirgantara, pesawat
seperti ini sekarang sudah dibuat secara khusus dengan nama agricultural aircraft.
Pada alternatif ini memiliki beberapa kekurangan yaitu, pesawat harus diterbangkan
dari lahan yang cukup luas yang bebas dari tiang listrik dan pepohonan tinggi. Selain
itu pesawat harus mampu terbang serendah mungkin.
Alternatif lain adalah adalah menggunakan radio control, seperti pesawat,
helikopter dan multikopter. Alternatif ini bisa digunakan di lahan yang relatif lebih
sempit dan tidak terganggu dengan tiang listrik maupun pepohonan. Teknologi ini
juga mampu melaksanakan tugas secara otomatis dengan memprogram sistem
mikrokontrolernya sehingga lebih mudah penggunaannya dibandingkan dengan
pesawat, namun penggunaan teknologi ini masih relatif mahal.
Selain pengunaan alternatif tersebut, ada satu alternatif yang relatif murah
dengan memanfaatkan teknologi penerbangan yaitu adalah balon udara. Balon udara
yang sering digunakan adalah balon udara berbentuk elipsoid (zeppelin). Balon
zeppelin ini lebih sering disebut dengan airship. Airship memiliki massa yang lebih
ringan dari udaradimana tidak seperti pesawat maupun helikopter pada umumnya
yaitu menggunakan sayap tetap dan baling-baling, tapi menggunakan daya apung
(buoyancy) sebagai daya angkat utama bukan menggunakan sayap maupun baling-
2
baling. Daya angkat diperoleh dari gas pengisi balon dan memiliki densitas lebih
kecil daripada udara seperti helium, hirogen, udara panas, dan lain-lain. Bentuk
paling umum adalah bentuk menyerupai tetesan air mata ( teardrop ) atau zeppelin
dan dapat diklasifikasikan ke bentuk non-rigid, semi-rigid, dan rigid (Casey
Stockbridge, Alessandro Cerruti, & Pier Marzocca, 2012).
Maka dengan melihat permasalahan tersebut diperlukan teknologi terbaru
yang dapat menyelesaikan masalah dalam penyemprotan padi itu sendiri dengan
memanfaatkan prinsip penyemprotan dari udara. Teknologi baru tersebut
memungkinkan mesin penyemprot pestisida beroperasi tanpa ada kontak dengan
tanah melainkan dengan cara melayang di udara. Selain itu teknologi baru tersebut
harus relatif lebih murah dari alternatif yang telah ada.
Rumusan Masalah
Diperlukan suatu alternatif mesin penyemprot yang dapat menyemprot padi
dari udara agar operasinya tidak terganggu dengan kondisi lahan di Indonesia. Balon
udara panas dapat menjadi alternatif karena relatif murah dan mudah diperoleh.
Tujuan
Penelitian ini dilakukan untuk beberapa tujuan. Adapun tujuan-tujuan
tersebut sebagai berikut :
1) Merancang bangun bagian pengangkat alat penyemprot padi tipe balon udara.
2) Menguji kemampuan membawa beban balon udara panas.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat, yaitu:
1) Memberikan alternatif alat penyemprot padi yang lebih efisien.
2) Memberikan rekomendasi desain alat penyemprot padi dalam segi kelayakan
di lahan.
3) Menjadi bahan pertimbangan dalam penentuan metode dan penerapan
teknologi penyemprotan.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah:
1) Desain balon dan bahan gas pengisi dibuat sesuai The Standard Atmosfer
(ISA) dan The Royal Aeronautical Society.
2) Gas pengisi adalah udara yang dipanaskan dengan burner.
3) Pengujian kinerja untuk mengetahui kemampuan mengangkat beban.
3
METODE PELAKSANAAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2014 sampai April 2015.
Pembuatan rangka akan dibuat di kampus IPB Dramaga. Pengujian alat dilaksanakan
di Jl. Tanjung 10 Dramaga IPB kampus IPB dan Laboratorium Lapangan Siswadhi
Soepardjo di Leuwikopo Bogor. Diagram alir penelitian dapat dilihat di Gambar 1.
Gambar 1 Diagram Alir Proses Penelitian
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
Kertas karton A0
Aluminium siku
Paku rivet
Selang gas kecil
Mur dan baut
Tabung gas (untuk burner)
Kain nylon
Resleting
Seling dan pengait
Gas mini
4
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :
Laptop
Meteran
Software SolidWork 2012
Gunting
Software Pepakura Designer
Timbangan
Gergaji tangan
Blower
Bor tangan
Korek api
Tang
Kamera digital
Prosedur Penelitian
Perhitungan Kebutuhan Udara Panas
Pada penelitian ini digunakan beberapa standar perhitungan yaitu
menggunakan The Standard Atmosfer (ISA) dan The Royal Aeronautical Society.
Pada penelitian ini digunakan sistem penerbangan menggunakan balon udara dengan
udara panas. Dari perencanaan, balon udara direncanakan dapat mengangkat beban
sebesar 10 kg. Kebutuhan udara panas bisa diperoleh dengan rumus berikut (The
Standard Atmosfer (ISA)) :
F = (ρ udara normal – ρ udara panas) x Vudara panas
(1)
V udara panas = F /((ρ udara normal – ρ udara panas)
Dimana :
F :gaya angkat (kg)
ρ : densitas udara (kg/m3)
V : volume (m3)
Desain Bentuk Balon
Desain bentuk balon dibuat dengan bentuk elipsoid. Rumus untuk mendesain bentuk
balon diperoleh dari bawah ini (The Royal Aeronautical Society 1986) :
Gambar 2 Desain Bentuk Balon
5
Dimana :
b = 0.25a (m)
D = 2b
L = 2a
Vt = volume (m3)
St = luas area (m2)
D = diameter (m)
L = panjang total (m)
Perhitungan Gaya Lift dan Drag
Kebutuhan gaya lift dan gaya drag pada saat alat diterbangkan dapat
diperoleh dari rumus berikut : (Kiran 2014)
FL = 0.5 CL ρ V2/3u2
(2)
FD = 0.5 CD ρ V2/3u2
(3)
Dimana:
FL dan FD
CL
CD
= gaya lift dan drag (N)
= koefisien lift
= koefisien drag
ρ
V
u
= desitas udara (kg/m3)
= volume balon (m3)
= kecepatan maju balon (m/s)
Perhitungan Rangka
Perancangan rangka ini dirancang seringkas mungkin untuk mengurangi
beban yang berlebih pada rangka, tapi dalam perancangan tetap memperhitungkan
segala aspek yang diperlukan dalam perancangan. Selain itu dalam pembuatan
rangka ini juga mempertimbangkan proses perawatan yang sangat penting untuk
suatu alat.
Pada analisis rangka ini, data dari rangka beban statis utamanya adalah :
1. Cairan pestisida
2. Rangka
3. Komponen lainnya
Beban masing-masing di atas penempatannya simetris sama, maka secara
riil tiap-tiap penyangga baik samping kanan maupun kiri mendapat pembebanan
yang sama pula.
Pembuatan Alat
Setelah semua aspek dianalisis maka dilakukan pembuatan model
menggunakan desain 3D yaitu Solidwork 2012. Pembuatan model dilakukan untuk
mempermudah dalam pembuatan alat, alat-alat yang dibuat diantaranya adalah
balon, rangka pembawa cairan, dan burner. Alur pembuatan alat dapat dilihat pada
gambar 3.
6
Modelling dan
drafting
Pembuatan
mal balon
Pembuatan
balon
Pembuatan
rangka
Perakitan
alat
Uji coba
alat
Pembuatan
burner
Gambar 3 Alur Pembuatan Alat
Pengujian Fungsional dan Pengujian Kinerja
Pengujian fungsional dilakukan pada saat prototipe sudah dibuat semua dan
uji ini dilakukan dengan cara menguji kemampuan mengangkat beban. Pengujian
kinerja dilakukan saat pengujian fungsional sudah berjalan sesuai dengan yang
direncanakan, uji ini dilakukan dengan cara menerbangkan alat dengan membawa
beban sampai maksimal.
Prosedur pengujian kinerja yang pertama adalah meyiapkan semua alat dan
bahan yang dibutuhkan. Kemudian balon (masih dalam keadaan kempes)
dibetangkan. Rangka dipasang pada bagian tengah balon (telah tersedia) dan seling
dipasang pada rangka dan bagian atas balon sebagai pengait. Burner telah terpasang
pada bagian rangka. Setelah itu, balon ditiup menggunakan blower sampai terisi
penuh. Pengukuran waktu penggelembungan dimulai pada saat blower dinyalakan
sampai balon terisi penuh. Pada saat balon telah terisi penuh, maka burner mulai
dinyalakan. Dari burner dinyalakan sampai balon terbang, maka diperoleh waktu
pembakaran udara.
Parameter yang diukur pada pengujian ini antara lain: 1) waktu
penggelembungan dan pemanasan udara, 2) beban angkat, 3) suhu luar dan dalam
balon, 4) gaya drag. Alat ukur yang digunakan adalah stop watch, termometer infra
merah, dan timbangan pegas.
Pengukuran waktu dengan cara mengukur waktu dari awal balon kempes dan
diisi udara sampai menggelembung, kemudian waktu dicatat pada saat burner mulai
dinyalakan sampai balon terangkat. Pengukuran beban angkat (gaya lift) dilakukan
dengan cara menambah timbangan pegas di bawah rangka, dan pada timbangan
pegas diberi beban. Pada saat balon mengangkat maka timbangan pegas akan
menunjukkan nilai kemampuan angkat beban. Suhu luar dan dalam dilakukan dengan
cara menembakkan laser dari termometer ke dalam dan luar balon. Penembakan
dilakukan pada bagian tengah dan setiap ujung balon. Gaya drag diperoleh dengan
cara menambahkan seling di depan rangka dan pada ujung rangka ditambah
timbangan pegas, kemudian timbangan pegas ditarik ke arah depan, maka timbangan
akan menunjukkan gaya drag maksimal pada saat balon diam.
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kebutuhan Udara Panas
Udara panas digunakan untuk mengangkat beban alat yang akan dibawa.
Volume yang diperoleh merupakan volume penuh udara panas yang nanti akan
mengisi balon udara. Kebutuhan beban perencanaan sebesar 10 kg, hal ini
diperkirakan beban yang akan dibawa yaitu cairan sebesar 5 kg, rangka dan
komponen-komponen lainnya sebesar 5 kg. Secara umum ρ udara = 1.293 kg/m3 pada
tekanan 1 atm (interpolasi tabel ISA (Standard Atmospher) pada altitude 3 m
= 1.225 kg/m3
ρ udara panas = 0.95 kg/m3 (100
ρudara
).
Diperoleh Volume sebesar 36.4 m3 ≈ 40 m3
Desain Bentuk Balon
Bentuk balon dibuat membentuk elipsoid (The Royal Aeronautical Society 1986)
V1, S1
V2, S2
Gambar 4 Desain Bentuk Balon 2
Diperoleh : (Lampiran 1)
Vt = (4/3) πab2
(4)
3
Vt = 40 m
a = 5.4 m
b = 1.35 m
D = 2.7 m
L = 10.8 m
Balon udara dibuat dengan dimensi panjang total 10.8 m dan diameter
maksimum 2.7 m dan kapasitas (volume) penuh balon udara sebesar 40 m3
(Lampiran 2).
8
(5)
St = 147.54 m2
Balon udara yang akan dibuat membutuhkan bahan dengan luasan area
minimal 147.54 m2.
Gaya Lift
Gambar 5 Grafik Hubungan Kecepatan Maju Balon dan Gaya Lift
Gaya lift memiliki nilai yang bergantung pada bentuk balon, dimana gaya lift
merupakan gaya angkat dinamis pada saat balon bergerak diudara. Berdasarkan
literatur (Kiran 2014) bentuk balon elipsoid memiliki nilai koefisien lift sebesar
0.030. Gaya lift disimulasikan dengan kecepatan maju balon dari 0.1 – 2 m/s. Dari
simulasi tersebut diperoleh nilai gaya lift. Semakin besar kecepatan maju maka gaya
lift juga semakin besar. Hubungan kecepatan maju dan gaya lift dapat dilihat pada
gambar 5 dengan persamaan FL = 0.5 CL ρ V2/3u2.
Gaya Drag
Gambar 6 Grafik Hubungan Kecepatan Maju Balon dan Gaya drag
9
Gaya drag memiliki nilai yang bergantung pada bentuk balon, dimana gaya
drag merupakan gaya hambat udara pada saat balon bergerak diudara. Berdasarkan
literatur (Kiran 2014) bentuk balon elipsoid memiliki nilai koefisien drag sebesar
0.025. Gaya drag disimulasikan dengan kecepatan maju balon dari 0.1 – 2 m/s. Dari
simulasi tersebut diperoleh nilai gaya drag. Semakin besar kecepatan maju maka
gaya drag juga semakin besar. Hubungan kecepatan maju dan gaya drag dapat
dilihat pada gambar 6 dengan persamaan FD = 0.5 CD ρ V2/3u2.
Data dan Spesifikasi Rangka
Gambar 7 Rangka Sprayer
Spesifikasi rangka yang akan dibuat :
a.
Panjang
= 57.5 cm
b.
Lebar
= 60 cm
c.
Tinggi
= 40 cm
d.
Tebal siku
= 0.2 cm
Perhitungan Rangka
Keterangan :
A, B
a, b
W1
W2
= titik tumpu rangka (kait pada balon)
= titik tumpu penampang
= beban komponen terbang
= beban cairan
10
Gambar 8 Diagram Pembebanan
Pada analisis rangka ini, data dari rangka dan beban statis utamanya adalah :
a. Komponen terbang
b. Cairan
c. Rangka
Penempatan pembebanan masing-masing diatas simetris sama, maka maka
secara riil tiap-tiap kait kiri maupun kanan mendapat pembebanan yang sama. Dari
hasil perhitungan diperoleh beban pada setiap titik kait sebesar 2 kg. Total kait
sebanyak 4 kait, maka total beban yang diperoleh kait pada balon sebesar 8 kg
(Lampiran 3).
Ditinjau Dari Tegangan Geser
Bahan rangka aluminium paduan 1100 dengan teganga tarik 90-170 MPa =
9.17 kg/mm2. Angka keamanan 8; 9.17/8 = 1.146 kg/mm2. Tegangan geser ijin
bahan g = 0.8; ijin = 0.8x1.146 = 0.92 kg/mm2. Dari hasil perhitungan diperoleh
sebesar 0.13 kg/mm2 < ijin dan sebesar 0.044 kg/mm2 < ijin. Dari hasil tersebut
maka rangka dinyatakan layak (Lampiran 3). Simulasi stress rangka menggunakan
Solidwork dapat dilihat pada lampiran 4.
Analisis Titik Berat
(a)
(b)
Gambar 9 Rangka Tampak Samping (a) dan Atas (b)
11
Dari hasil perhitungan diperoleh letak titik berat rangka berada pada titik
(x,y,z) (30, 15, 18.3) dari titik O (Lampiran 5).
Sambungan Rangka
Sambungan yang digunakan adalah sambungan rivet (diameter 3 mm), pada
rangka terdapat dua macam sambungan yaitu sambungan tunggal dan sambungan
ganda, maka dilakukan dua kali perhitungan (Lampiran 5).
Spesifikasi paku rivet :
Jarak antar rivet (p)
= 6 mm = 0.6 cm (sambungan ganda)
Diameter (d)
= 3 mm = 0.3 cm
t
plat
paku rivet
c
paku rivet
tebal plat (t)
= 0.92 kg/mm2 = 920 N/cm2
= 700 N/cm2 (Irawan, AP. 2009)
= 1400 N/cm2 (Irawan, AP. 2009)
= 2 mm = 0.2 cm
Dari hasil perhitungan diperoleh data sebagai berikut (Lampiran 5) :
Tabel 1 Data Beban Maksimal Sambungan Rangka
Sambungan tunggal
Sambungan ganda
Ft (N)
55.2
55.2
Fs (N)
49.455
197.8
Fc (N)
84
168
Fmax (N)
110.04
110.04
η (%)
45
50
Pembuatan Alat
Pembuatan alat dilakukan setelah semua analisis dilakukan. Ada beberapa komponen
yang dibuat pada keseluruhan alat ini yaitu :
a. Balon
Proses pertama pembuatan balon adalah menentukan parameter-parameter
yang telah dihitung. Parameter-parameter tersebut dijadikan acuan sebagai
pembuatan model 3D menggunakan software SolidWork. Setelah model telah
dibuat maka, file disimpan dalam format .prt dalam file SolidWork dan format
.pdo untuk di-eksport ke software Pepakura Designer. File .pdo kemudian dieksport ke software Pepakura Designer untuk dilakuakn pembuatan potonganpotongan sampai menjadi mal atau cetakan untuk pembuatan balon. Mal yang
sudah dibuat kemudian dicetak ke kertas berukuran A0. Setelah dicetak maka
kertas dipotong sesuai bentuk yang telah dicetak. Kertas yang telah dipotong
kemudian dijadikan sebagai cetakan untuk kain. Kain dipotong sesuai ukuran
cetakan. Kain yang telah dipotong kemudian disatukan menggunakan mesin jahit.
Pada bagian tengah bawah balon diberi resleting sesuai dengan ukuran rangka.
12
Resleting ditambah lagi di sebelah belakang dan samping resleting awal untuk
tempat memasukkan udara dengan blower dan tempat penyalaaan burner. Pada
bagian atas dan bawah dipasang ring sebanyak masing-masing empat ring untuk
pengait seling. Setelah semua selesai maka balon siap untuk digabung dengan
rangka dan seling.
(a)
(b)
Gambar 10 Sketsa Balon, Rangka, dan Posisi Seling Dalam (a) dan Luar (b)
a. Rangka
Pembuatan rangka pertama dilakukan dengan mendesain 3D menggunakan
SolidWork 2012 dan kemudian dicetak dalam bentuk 2D. Hasil cetakan 2D
ini digunakan sebagai acuan dalam pembuatan rangka. Bahan yang
digunakan adalah bahan siku aluminium dan penyambungannya
menggunakan paku rivet. Bahan aluminium dipotong sesuai ukuran dan dibor
kemudian disambungkan dengan paku rivet.
b. Burner
Burner dibuat dari bahan bekas kaleng gas kecil dan instalasinya
menggunakan peralatan kompor gas mini lapangan.
Setelah semua alat dibuat, maka semua alat tersebut dirakit menjadi
satu dan kemudian siap untuk uji fungsional dan uji kinerja.
13
Uji Fungsional
Uji fungsional yang pertama dilakukan adalah mencoba mengisi balon
menggunakan udara. Pengisian udara dilakukan menggunakan hand blower dan
membutuhkan waktu 1 jam sampai balon penuh. Pengujian ini dilakukan untuk
mengecek kemungkinan adanya kebocoran pada balon dan jahitan yang kurang
sempurna.
a. Balon yang masih kempes ditiup dengan blower
b. Balon penuh udara, dibakar dengan burner
Gambar 11 Sketsa Penggelembungan Balon dan Pembakaran Udara
Pengujian selanjutnya adalah uji menerbangkan balon, pada uji terbang
pertama gagal karena ada kesalahan pada tempat pemasukan udara dan tempat
mengaitkan rangka utama, maka dilakukan perubahan pada balon dengan cara
ditambah dua lubang pemasukan lagi yaitu sebagai pemasukan udara dan sebagai
pengecek kondisi api.
Setelah balon diperbaiki maka dilakukan pengujian terbang kembali.
Pengujian ini kembali gagal karena burner mengalami kerusakan pada lubang output
gasnya sehingga perlu diganti. Pada pengujian ini terjadi beberapa kecelakaan yang
membuat sebagian balon bagian bawah terbakar sehingga balon bolong dan harus
diperbaiki.
Setelah lubang output gas burner diganti dan balon diperbaiki, maka
dilakukan uji terbang kembali dan kali ini uji terbang berhasil mengangkat balon.
Waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan udara sampai balon terbang adalah 30
menit. Setelah uji terbang maka selanjutnya dilakukan uji kinerja.
14
Uji Kinerja
Uji kinerja dilakukan dengan cara menerbangkan balon dan ditambah beban
sampai balon tidak bisa mengangkat lagi. Dari hasil pengujian diperoleh massa balon
ditambah rangka dan burner sebesar 8 kg dan data pada tabel dan sketsa pengukuran
dapat dilihat di bawah ini :
a. Pengujian Gaya Lift Statis
b. Pengujian Gaya Drag
Gambar 12 Sketsa Pengujian Gaya Lift dan Gaya Drag
Tabel 2 Waktu Pengoperasian
Ulangan
I
II
III
IV
V
Waktu (menit)
penggelembungan
pemanasan
55
20
40
15
43
17
50
5.29
52
6.09
Rata-rata
17.33
5.69
Keterangan
Api sedang
Api sedang
Api sedang
Api besar
Api besar
15
Dari hasil pengujian diperoleh bahawa rata-rata penggelembungan balon
membutuhkan waktu 48 menit dan pemanasan 17 menit pada api sedang dan 5.6
menit pada api besar. Pada pengujian ulangan I – III diperoleh waktu yang lebih
lama, hal ini disebabkan karena api yang digunakan untuk memanaskan udara adalah
api kecil. Sedangkna pada ulangan IV-V diperoleh waktu yang lebih cepat karena api
yang digunakan adalah api besar. Dari hasil percobaan dengan gas LPG 3 kg mampu
bertahan selama 40 menit. Sketsa pengujian dan hasil pengukuran dapat dilihat di
bawah ini :
Tabel 3 Gaya Lift dan Gaya Drag
Gaya Drag (kg )
Ulangan Gaya Lift statis (kg)
Depan Samping
I
3.5
1
4
II
4
2
3
III
3.5
1
3
IV
4
2
4
V
4
2
3
Rata-rata
3.8
1.6
3.4
(a)
(b)
16
(c)
Gambar 13 (a),(b) Pengujian Gaya Lift dan (c) Pengujian Gaya Drag
Dari hasil pengujian diperoleh rata-rata gaya lift statis sebesar 3.8 kg dan
gaya drag sebesar 1.6 kg. Gaya lift statis sangant jauh dari perencanaan yaitu 10 kg.
hal ini disebabkan karena beban untuk mengangkat balon udara dan rangka sudah
cukup besar yaitu sebesar 8 kg, sehingga hal ini sangat berpengaruh pada
kemampuan angkatnya. Dibutuhkan balon dengan volume 105.3 m3 untuk dapat
mengangkat beban 10 kg. Volume ini merupakan volume udara panas, jika
menggunakan isi gas yang berbeda maka akan memiliki volume yang berbeda seperti
penggunaan gas He dan H2. Gas He dan H2 merupakan gas pengisi yang lebih ringan
dari udara panas sehingga penggunaan kedua gas ini akan memiiliki volume yang
lebih kecil dari udara panas. Gas He da H2 memiliki densitas berturut-turut sebesar
0.0899 dan 0.1785 kg/m3.
Gaya drag yang diperoleh merupakan gaya untuk dapat meggerakkan balon
udara. Dari hasil ini maka bisa ditentukan kecepatan maju maksimal agar balon udara
tetap stabil. Maka diperoleh kecepatan maksimal dengan nilai CD = 0.14 (lampiran 8)
sebesar :
FD = 0.5 CD ρ V2/3u2
u2 = FD / 0.5 CD ρ V2/3
= 1.6 / 0.5 x 0.14 x 1.225 x 402/3
u = 4.3 m/s
Ulangan
I
II
III
IV
V
Rata-rata
Tabel 4 Suhu Dalam dan Suhu Luar
Suhu (°C)
Dalam
Luar
Depan Tengah Belakang Depan Tengah Belakang
91.9
89.8
104.3
51.8
58.0
60.0
87.2
90.5
95.4
52.8
61.4
53.1
94.6
93.6
93.7
52.1
58.8
55.9
91.1
95
93.6
60.1
60.1
56.8
92.4
94.3
93.4
61
58.3
58.8
91.4
92.6
96.1
55.6
59.3
56.9
93.4
57.3
17
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Gambar 14 (a), (b), (c) Pengujian Suhu Dalam, dan (d), (e), (f) Pengujian Suhu Luar
Dari pengujian diperoleh rata-rata suhu dalam dan luar berturut-turut sebesar
93.4 °C dan 57.3 °C. Suhu dalam dan luar sangat berbeda karena suhu diluar
dipengaruhi oleh suhu lingkungan dimana relatif lebih rendah dari pada suhu dalam
balon. Nilai suhu dalam memiliki perbadaan sebesar 6.6 °C dari perencanaan yaitu
sebesar 100 °C. Tetapi hal ini masih cukup sesuai karena pada ulangan I suhu dalam
belakang mencapai 104.3 °C yang melebihi suhu perencanaan.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
a. Rancang bangun penerbang alat penyemprot padi tipe balon dengan bentuk
zeppelin (elipsoid) diperoleh dengan dimensi panjang total, diameter, dan volume
berturut-turut sebesar 10.8 m, 2.7 m, dan 40 m3.
b. Pada pengujian kemampuan mengangkat beban tidak mencapai target yaitu
sebesar 10 kg, namun balon tersebut hanya mampu mengangkat beban sebesar 3.8
kg. Dibutuhkan balon dengan volume 105.3 m3 untuk mengangkat beban 10 kg.
c. Dari uji kinerja diperoleh rata-rata drag maksimal sebesar 1.6 kg sehingga
diperoleh kecepatan izin maksimal sebesar 4.3 m/s.
18
d. Sebaran suhu dalam balon (depan, tengah, dan belakang ) berturut-turut sebesar
91.4 °C, 92.6 °C, dan 96.1 °C. Sedangkan sebaran suhu dalam balon (depan,
tengah, dan belakang ) berturut-turut sebesar 55.6 °C, 59.3 °C, dan 56.9 °C.
Saran
Perlu dilakukan penelitian dengan gas pengisi balon He dan H2 yang memiliki
densitas lebih kecil dari udara panas agar diperoleh volume yang lebih kecil dan
mampu mengangkat beban sesuai kebutuhan.
DAFTAR PUSTAKA
Aak. 1990. Agronomi Tanaman Padi I. Teori pertumbuhan dan meningkatkan hasil
padi.Lembaga Pusat Penelitian Pertanian Perwakilan Padang.68 hal
Anonim. Airship Design and Operation – Present and Future. Volume I + II. London:
The Royal Aeronautical Society, 1986.
Anonim.1997. Laporan Hasil Pengkajian Sistem Usahatani Padi Berbasis Padi
dengan Wawasan Agribisnis (SUTPA) di Bali.Instalasi Penelitian dan
Pengkajian Teknologi Pertanian (IP2TP) Denpasar.
Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. 2002. Teknik Budidaya Padi
Sawah. Bogor
Boon, N K. 2004. Mini Airship Patrol Craft. Singapore. Department of Mechanical
Engineering, National University of Singapore.
Irawan, AP. 2009. Diktat Elemen Mesin. Jakarta. Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Tarumanegara.
Kiran, Babu K M and Subha, M. 2014. Computational Analysis of Load on Envelope
of MAGLEV Propelled Transportation Airship using FSI. Coimbatore.
IJETAE. 4(2):117-120.
Lutz, C and Rüegg, M. 1998. The Airship “Simon”, The Design and Construction of
a Radio Controlled Blimp. Realgymnasium Rämibühl 8001 Zürich.
Poernomo D, Sidopekso S, dan Susilo T. 2009. Menghitung Distribusi Tekanan
Udara dan Gaya Hambat Kepala Pesawat BOEING 777-200. Jakarta; Jurnal
Fisika dan Aplikasinya. 5(1):1-6.
Pradel dan Gilbert. 2007. Modelling and Development of a quadrotor UAV.Toulouse.
Stockbridge C, Cerruti A, & Marzocca P. 2012. Airship Research and Development
in the Areas of Design, Structures, Dynamics and Energy Systems. Int’l J. of
Aeronautical & Space Sci. 13(2), 170–187 (2012)
Suryana, A dan Kariyasa K.1997.Efisiensi Usahatani padi Melalui Pengembangan
SUTPA.Forum Penelitian Agro Ekonomi.Vol.15 No.1&2, Desember
1997.Pusat Penelitian Sosial Ekonomi Pertanian. Bogor. halaman 67–81.
19
LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan Volume
Lampiran 2 Perhitungan Luas Area
V1 = V2
Vt = V1 + V2
= 2V1
S1 = S2
St = S1+S2
= 2S1
Vt = (4/3) πab2
Lampiran 3 Distribusi Beban Statis
a. Beban komponen terbang didistribusikan ke sisi kanan dan kiri rangka, dengan
data sebagai berikut :
W1 = 3 kg,
l1 = l2 = 15 cm
W1
l1
O
a1
l2
a2
∑Ma1
=0
W1.l1 – a2 (l1 + l2)
=0
20
3.15 – a2(15 +15)
=0
a2
= 45/30
a2
= 1.5 kg
a1 = a2 = 1.5 kg
MO
= 1.5 x 15
= 22.5 kg.cm
b. Beban cairan didistribusikan ke sisi kanan dan kiri rangka, dengan data sebagai
berikut :
W2 = 5 kg,
l1 = l2 = 15 cm
W2
l1
O
l2
b1
b2
∑Mb1
=0
W2.l1 – b2 (l1 + l2)
=0
5.15 – a2(15 +15)
=0
b2
= 75/30
b2
= 2.5 kg
b1 = b2 = 2.5 kg
MO
= 2.5 x 15
= 37.5 kg.cm
c. Reaksi tumpuan pada rangka utama pada titik tumpu A dan B (kait pada balon).
Dari beban yang telah dihitung, maka dapat digunakan sebagai perhitungan.
a2 = 1.5 kg,
l1 = l2 = 20 cm
a2
l1
A2
O2
l2
B2
21
∑MA2
=0
a2.l1 – B2 (l1 + l2)
=0
1.5x20 – B2(20 +20) = 0
B2
= 30/40
B2
= 0.75 kg
B2 = A2 = 0.75 kg
MO2 = 0.75 x 20
= 15 kg.cm
b3 = b1 = 2.5 kg,
l1 = l2 = 20 cm
b3
l1
∑MA3
O3
A3
l2
B3
=0
b1.l1 – B3 (l1 + l2)
=0
2.5x20 – B2(20 +20) = 0
B3
= 50/40
B3
= 1.25 kg
B3 = A3 = 1.25 kg
MO2 = 1.25 x 20
= 25 kg.cm
Jadi total beban yang diperoleh titik A dan B adalah sebagai berikut :
A
B
=A1 = A2 + A3
= 0.75 + 1.25
= 2 kg
=A
= 2 kg
22
Ditinjau dari tegangan geser
Luas bahan rangka :
A
B
25 mm
2 mm
15 mm
Gambar 15 Luas Penampang Rangka
Bangun
A
B
Iy
A(mm2) x bar (mm)
50
1
26
8.5
Total
Iybar (mm4)
2604.17
8.67
2612.83
Ax2 (mm4)
50
1878.5
1928.5
= Iybar + Ax2
= 2612.83 + 1928.5
= 4541.33 mm4
Fmax
= 10 kg
lmax
= 20 mm
Kekuatan rangka :
= Fmax/A
Tegangan bengkok :
σ
= Mc/Iy
= 10/76
= (Fmax x lmax)/Iy
= 0.13 kg/mm2
= (10 x 20)/ 4541.33
= 0.044 kg/mm2
23
Lampiran 4 Simulasi Stress Rangka
Name
Type
Min
Max
Stress
VON: von Mises Stress
2.7606e-006
N/mm^2 (MPa)
Node: 17452
29.8285 N/mm^2
(MPa)
Node: 23325
RANGKASIMULASI-SimulationXpress Study-Stress-Stress
Name
Type
Min
Max
Displacement
URES: Resultant
Displacement
0 mm
Node: 777
0.673493 mm
Node: 1897
RANGKASIMULASI-SimulationXpress Study-Displacement-Displacement
24
Lampiran 5 Analisis Titik Berat
Gambar 16 Rangka Tampak Samping dan Atas
Bangun I ( limas segitiga ):
x
y
z
= 0.5 (xt)
= 20 cm
= 0.5 (20)
y = 0.5 (30)
= 10 cm
= 15 cm
= 0.5 (30)
z = 1/2 (t)
= 15 cm
= 1/2 (30)
= 1/3 (t)
= 15 cm
= 1/3 (10)
= 3.3 cm
Bangun II (limas segitiga) :
x = 2/3 (xt)
= 2/3 (15)
= 10 cm
y = 0.5 (30)
= 15 cm
z = 1/2 (t)
= 1/2 (30)
= 15 cm
Bangun III (balok) :
x = 0.5 (xt)
= 0.5 (40)
Letak titik berat ditinjau dari titik O
adalah :
x = xII + xIII
= 10 + 20
= 30 cm ( dari titik O )
y = yI/II/III
= 15 cm ( dari titik O)
z = zI + zII
= 3.3 + 15
= 18.3 cm ( dari titik O)
Jadi letak titik berat rangka berada
pada titik (x,y,z) (30, 15, 18.3) dari
titik O.
25
Lampiran 6 Perhitungan Kekuatan Sambungan
Ketahanan plat terhadap robekan (tearing)
Ft = (p−d)t.
t
= (0.6−0.3)0.2x920
= 55.2 N
Ketahanan geser pada rivet (Shearing resistance)
Fs = (π/4)d2.
Fs = nx2(π/4)d2.
= (π/4)0.32x700
= 2x2(π/4)0.32x700
= 49.455 N (sambungan tunggal)
= 197.82 N (sambungan ganda)
Ketahanan patah pada rivet (Crushing resistance)
Fc = d.t.
Fc = n.d.t.
c
c
= 0.3x0.2x1400
= 2x0.3x0.2x1400
= 84 N (sambungan tunggal)
= 168 N (sambungan ganda)
Efisiensi diambil dari ketahan yang paling kecil yaitu ketahanan geser (Fs)untuk
sambungan tunggal dan ketahanan plat terhadap robekan (Ft) pada sambungan
ganda.
Beban maksimum yang diterima oleh plat :
Fmax = p.t.
t
= 0.6x0.2x920
=110.4 N
Efisiensi sambungan paku keling
(sambungan tunggal) :
Efisiensi sambungan paku keling
(sambungan ganda) :
η = Fs / Fmax
η = Ft / Fmax
= 49.455/110.4
= 55.2/110.4
= 0.45
= 0.5
= 45 %
= 50 %
26
Lampiran 7 Data Gaya Lift dan Gaya Drag (teoritis)
Volume
(m)
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
CL
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
CD
ρudara
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
0.0246
(kg/m)
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
1.225
Lampiran 8 Simulasi Koefisien Drag
Kecepatan
(m/s)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
Gaya Lift statis
N
0.002
0.009
0.019
0.034
0.054
0.077
0.105
0.138
0.174
0.215
0.260
0.309
0.363
0.421
0.484
0.550
0.621
0.696
0.776
0.860
kg
0.0002
0.0009
0.0019
0.0034
0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
0.02
0.03
0.03
0.04
0.04
0.05
0.06
0.06
0.07
0.08
0.09
Gaya Drag
N
0.002
0.007
0.016
0.028
0.044
0.063
0.086
0.113
0.143
0.176
0.213
0.254
0.298
0.345
0.397
0.451
0.509
0.571
0.636
0.705
kg
0.0002
0.0007
0.0016
0.0028
0.0044
0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
0.02
0.03
0.03
0.03
0.04
0.05
0.05
0.06
0.06
0.07
27
Tabel 5 Data Hasil Simulasi Gaya Drag
Goal Name
GG Force (X) 1
SG Av Static Pressure 1
SG Av Total Pressure 1
SG Av Velocity 1
SG Av Velocity (X) 1
SG Normal Force (X) 1
Drag Coefficient
Unit
[N]
[Pa]
[Pa]
[m/s]
[m/s]
[N]
[]
Lampiran 9 Pembuatan Alat dan Pengujian Alat
Value
1.394121762
101319.1851
101319.1851
0
0
0.87
0.14
28
29
29
Lampiran 10 Gambar Teknik
29
30
30
31
31
32
32
33
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pamekasan, Madura pada 19
Juli 1992 dari ayah Suparto dan ibu Siti Djuhairiyah.
Penulis adalah putra kedua dari tiga bersaudara. Pada tahun
2007 penulis lulus dari SMPN 1 Pamekasan dan diterima di
SMAN 1 Pamekasan. Penulis lulus dari SMA pada tahun
2010 dan pada tahun yang sama penulis diterima di IPB
melalui jalur USMI di Departemen Teknik Mesin dan
Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi
asisten praktikum terpadu Mekanika dan Kekuatan bahan semester ganjil tahun
ajaran 2013/2014. Penulis juga pernah menjadi Asisten Praktikum Bela Negara
Mahasiswa PPP Diploma IPB pada semester ganjil tahun ajaran 2014/2015.
Selain itu penulis aktif dalam organisasi mahasiswa diantaranya menjadi Wakil
Komandan Kompi Resimen Mahasiswa IPB 2013/2014.