Studi Perancangan Hovercraft Berkapasitas Angkut 20 Penumpang - ITS Repository

TUGAS AKHIR

•

( KS 1701)

STUDI PERANCANGAN HOVERCRAFT
BERKAPASITAS ANGKUT 20 PENUMPANG

-

k

0~9.?

$et
~

-I

().(r(

OLEH :

IW AN SETIAWAN
4295100 029

JURUSAN TEKNII{ SISTEM PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2000

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN - ITS

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
KAMPUS ITS KEPUTIH SU'.,·/um

'uk up dulukzmJ!.

/ua1

dan rerpJ,ah-pi'llh ol.-h

denj!all 'urana dan pru,arcma

1 WI}!.

memudw Julam ha/tramporla\1. l .'ntuk trampona.sr (Jt'rwran (/aut J.••alah

' Akhir ini
3) lr llari PraSI0\\0, selaku Koordinator dan Dosen Pembimbing Tuga~
Akhtr
4) Seg~nap

do~p•rit

ter~o:ndi

bagi p.:nulis dalam

terbail.,
p.:n)cl~ai

Tnga' A!..h1r Ill•
1J Dan .;cmua p•hak ~ ang b.:rhubungan dengan p.:nulis yang udal. bisa

tc1 ~butl-an

dt "'"

"'

Y,ln£ lcra~hi

J".'nulis men~adri

jauh dan ' t

Sl'&\ T KEPlTl"S.\ '> Pf."GERJA.\ '> Tl'GAS Al{fUR
l.E\lB \R PF\Gf.S \ n \'

-\ BSTlt\h.
KATA P E ~G.\TR

. . . ... .. .. . ii

IJAFT \R 1~ 1
OAFTI~

..

.\

TABEL

•...... .... • ... ..... 1:\

0 .\ F I ,\R GA \11lAR

BAB l
I I

Dkirt T~p,\\1 ANA LfSA

Per.:ncanaan Skirt

5.1

Pcrl11tungan K.:butuhan Daya

61

4.2 I

Dayn untuk Sistem Lifl (Lift Sy~t:m

4.2 I

Tahap flying

6l

Da~

65

LUHuJ..

i ...... .

61

Sl'tem PenggeraJ.. ( Propulsion S)stem)

-4.3

Pemilihan Me~m

-l 3 I

Pemtllhan :VIcsm

dan Perencanaan Fan

66
66

..' ,'-..,

6R

.p ... ,
" ·~

.,

' ..."'- "'

Perencanaan l.tll Fan
P~renca

Thrust Fan ( Kipas Pengra~.

........ fiR

).

.q

Fnginc

Fan Matching .. . ...

-l .: I

Kn:f~

Tahanan f lovercraft dan Tllru:;.l fan (

7i

74
prodl~

1

74
4.4.2

Analba Engine - Fan Matching ..... ... .

.. 7~

\1[

8.-\B \ '

KI::Sl\IPl'L\"

5I

K.:,impulan
Saran

Daftar

l) u~

tak

( Refcrcnsi)

80
. 81

82

LAMPl RAN

\ I ll

DAFT\RTABEL

Hubungan tekanan hover dan kecepatan udara. diul..ur pada kondisi udara

::!-2-1

dengan tcmp.:ratur 70"f .
~ - 6-1

-1-3-1
-1-.l-1

Nla1thru~

P.:rbandmgan ~arkt:is

13

masing-masing type skin

aks1al pada berbagai variasi angle of incident

47
.. 72

Kuna ni la1 K. pada bcrbagai mlai J ...... ... ........ .... ... .. .... ... .... ... 76

1'\

0 .\FTAR GAl\lBAR

1-4-1

Metotdolog1 ~nuli>

:-1-1

Gambaran umum hO\ .:rcraf1 ............... .

:?-:?-1

· Gambaran umum kapal h1drofoil dan airboa(

:.?.:? · Prin~1p
2-2-3

Tug~

gaya anglat pada

A!Jtir . . .. . . . . . . .. .. . . .. . .

ho~craft

6

" 8
q

... ... .. ....... ...... ..

9

Tahap hovering pada ho,·ercraft .

!0

:?-2·4 . Tahap tl) 1ng pada ho\crcrafi ..... .

.. .. .. ...... .... 11

2·3·1 : Gambaran fom1 fac.tor yang ditimbulkan oleh suatu bentuk ... . . . ..

:-4· 1 :Aliran udara pada fan s.:ntrifugal ... ... .. .......... .. ..

II\

. ... ......... ... .... 18

2-4·2 . Gambaranscdcrhanadariblower ...... .. ....................... .. ......... 19
Type-type impclkr pada fanjcnis sentrifugal ... ..

..... .

. ............ 19

2-4-4 · Diagram segitiga kecepatan pada daun fan type backward-swept

20

:>1·5

Diagram scg111ga kcccpatan pada daun fan l)pe radial blade ... ......... :?2

2-4-6

D1agram ~cgiua

:-1.7

Perubahan tckanan dan kecepatan a! iran udara yang melalui propeller

kecepatan pada daun fan type fomard-swept blade . 23

:?8
2-1-R

Daun propeller dengan section dari pangkal sampai ujung :ang berbeda

..
:>.1-9
2-5-l

.. ...
~-

~

...

Diagram ga)a dan lcccpatan pada sebuah section daun propeller .... .. 32
Perpotongan

kurva

J.arakteristik

mesm

dan

kipas

... ..... ..... 35

2-5-2 : Lctak titik pcrcncamum propeller pada kurva light mnning ... .. ..... . . 37

:-~

-3

I ~tak

ti~

CSR dan \1P propeller pada kurva hea': running ...

2-5-4

Leta!. uti I. CSR dan MP propeller terhadap envelope diagram

:'-6-l

Po~i1

l.on~trus1

39
.UI

l>t.:m pcnggerak yang digunakan maupun konstruks1

~ang

mendul..ung hadan kapal. Untuk s1stcm penggerak kapal, analisa )ang

dilakul..an adalah m.:ncal..up unit mcsm po::nggerak, k1pas pengangkat dan kipas
p~ndorg

dan hO\Crcrafl

Scdangkan umuk konstruksi adalah mencakup

konstruksi lambung ( hu ll ) dan konstruksi untuk mendukung system propulsi dari
hovcrcmli
S-:cara lerp,:rinci. analisa yang akan dilakukan penulis adalah tentang
•:• Prclimtnary design dari huv.:rcrafl dengan kapasitas angkut penumpang 20
orang " 11.\\1 .\N
.J~I)'h

-I~J

II f(l\"1 :\Kti!R

lA.

l\letodologi l'('ntncnngan
'vktodologi p.:rancangan yang dilakukan penulis bisa dikelompol..kan

menjadi 2 ( dua ) ba~rn
•:• Stud1

utama )ail\1

L.u~rat

=> Pada tahap 1111 IJ Mcrupakan tahap survey maupun wawancara langsung di lapangan praktis

sc hubungan dengan data-data perancangan yang telah ada yang melipu ti
industn-mdustn yang bcrgerak dalam produksi peralatan system propulsi
dan in>tasl-$~

~ang

mempun}ai kompetensi Jangsung dengan

ho' ere raft.
Beberapa t~mpa

'ang dircncanakan al..an dijadikan obyek dalam studi

Japangan 101 adalah
PT Boma Bl,lllebesar.
\ 't.•
dimanu
J',

I

l"rr

I'A', \'>;' I lAI\' \N

= 60%, ~ Vn

k•..'t·epatwttu)ara auual yang keluur dttrl celah hm·ercraft . ( m s j
k~C. tekanan dan
kecepatan putaran yang d•gunakan Type-type dari impeller yang biasa d1gunakan
oleh para perancang adalah scbaga1 berikm ·

I\'PC·

t~· pe

Gambar 2 4- 3
impeller pada fan jenis senuifugal

Tl riA"\ :\1\.HIH:

TI).JJ.\1 ,-\t\ PI.STAKA -11\

Menu rut ra~w

Iebar I b ) dan d1ameter impeller ( D ) yang digunakan. maka

tan tel..anan rendah b•sa mcnggunakan
l) pe

I) pe

drum atau 1)-pe sircular design Fan

drum umumn)a mempunyai rasio 0.5 sedangkan cncular des1gn

menggunakan ra~io

~ang

lcb1h kecil ~a1tu

0,2 - 0,35 Unn•lc fan tekanan rendah.

kecepatan pcnpheral r IIJllllg lmpegni~ta

Clambar ~ .f - ~
kecepatan pada daun fan type back" ard-swept

Fan type ini mo::mpun)ai daun dengan kemiringan berlawanan dengan arah
putaran impeller. Vektor dan sudut kecepatan ( wdoc1ty mangle) dari ali ran udara
yang digunakan dalnm pcrcncanaan adalah yang terdapat pada daerah entry dan
exit Ara h tangensial dari sudut ini ada lah scsuai dengan arah putaran

.W.'\!\ ~f

1!.'\\A.\.\J

----!If{!:\" \1ln~

( berla,,anan den gun fan ak~1l
""1 dan

" ~ adalah ~am

). Pada !..ond1s1 ideal. arah vcktor kcccpatan rclati f

pada rotor terjadi karena adanya ga)a sentrifugal

p.!ngaruh ahran relau( Besarnya kelja yang terjad1 pada stage

dan kcna1kan tdanan ~tagns1
b~rputa

·;I

dcngan sudut daun pada daerah entry dan exit.

Kenaikan tekanan ~taus
dan juga adn~

Tfl\.1.\IIAN PU~lAM

pada Impeller ditentukan oleh bagian-bagian yang

( co adan co 2 ) dari masing-masing ve!..1or keccpatan absolut c1 dan c2.
Fan dengan impeller I) pc backward-swept blade digunakan untuk aplikasi

d~!nga

t~kan

al1ran udara yang relatif lebih rendah. Rasio Iebar daun terhadap

diameter ampcller yang di pakai untuk fan type ini wnumnya rclatif kccil
( bfl) "' 0.05 - 0.2 ) da n jumlah daun ya ng digunakan ada lah antara 6 sampai 17.

Untuk fa n lypc backward-swept blade bcrl aku .

2.

Fan I) pc Rad ial Blade
Fan t~ pc ani mcmpunya1 Impeller dcngan dengan daun bcrarah radial

Bagaan daun pada daerah inner dari fan ana bisa d1rancang baik secara backward
atau fon,ard ~l!pert

pada gambar da bawah :

T1 ,, "', 1\1-Jill\
~

-

G~mbar

d1agram segi1iga ~cpa1n

-

--

~

I'~J

AL':

\N

PI iSTAKA . ;;

2- 4 . 5
pada daun fan 1ype radial blade

Perancangan secara forward ditunjukkan sepert1 bilah daun sebelah kanan
pada gambar dcngan segiti ga kecepatan yang terbentuk adalah sesuai dengan
vektor keccpatan absolut '"c" dengan arah radial, schingga pada daerah entry tidak
terjadi pusaran Pemncangan yang lain adalah secara backward seperti bilah daun
scbelah kiri pada gambnr.
Sudut 1-.ecepatan pada dacrah outlet unruk untul.. kedua tipe perancangan di
atas adalah sama dengan kecepatan relatif ··":·· mempunya1 arah mdial Dalam
konstrul-.s• sederhana. daun-daun Impeller fan rype ini bisa dirancang secara radial
seperti haln) a Impeller t) pe paddle. Impeller fan im adalab san gat cocok untuk
aplikasi pada dacrah dengan udara yang berdcbu karena benruk impeller yang
datar dan tahan ero~•

debu scrta karat

Uotuk fan type radial blade berlaku :

l\1' •\!'< '~Il\

\\',\!'J

111-..1;\1;;\N J'U'HIIK/\

- - - - - -----'

~)

3. Fan type FOn\ard- wept Blades

Daun tmpellcr dan fan type ini mernpunyai kerniringan searah dengan
putarannya.
L ntul. fan

t~

pe l(m~ard-cpt

berlaku .

Sudut keccpatan yang tcrbcntuk pada daerah entry dan exit bJsa dltun.Jukkan
~ep!rt

i

pada gam bar ben l.ut

Gambdr :
d~agrm

'eyn,ga ~ecpatn

~

- (>

pada daun tan type fon-ard·S\\cpt blade

Daun nnpell.:r dan fan '' pe ini mempunyat bentuk sama dengan daun fan
type bacl."ard-swept blades dengan arah terbalik. Segitiga kecepatan yang
terb~nuk

pada da~rh

mlct mempunyaJ bag1an berpusar ''co,··.

Dalam l.ondisi prakmnya, Inn type ini .1arang digunakan
Kon\'iguras1 dan fan type forward-swept blades adalah gabungan antara
type f·orward dan backward. UJung daun pada daerah entry dan ex1t tetap
I 1\ AN ~

l!.\ W:\~

mcngarah pada arah putaran, yang menyebabkan putaran udara pada dacrah entry
menjadi 0 I nt'l 1 ~cpn1
mengambil
~ehmga

I) pc

pada type backward-swept blades. Ujung daun yang

forward menyebabkan kenatkan pada bagtan terpusar ( coz )

t10 dtamc1cr bo,s tcrhadap UJung impeller b•sa diperbesar untut..
mengha~Jik

luasan yang lebth bcsar bagt aliran yang memasuki stage, sehingga
panJang daun mcn.Jadi lebth pcndet.. sedangJumlah daun lebth banyak

Beberapa per~amn

yang b.:rlaku pada fan sentrifugal sesuai dengan segitiga

keccpatan sepC11i digambarkan di atas adalah scbagai berikut ·
Laju atimn massn udara yang melalui impeller :

r

Luas dacrah mclintang yang teagak lurus tcrhadap komponen kccepatan Crt
dan c,:

Schtngga
m

Komponen l..ccepatan pada daerah entry dan

C'lll

dttentut..an olch ul..umn lcbarnya pada bagtan f
tcr

~ebut

massa Jeni~

dari 1mpcller adalah
W!Cflon 1

melintang

!JntuJ.. fan dcngan kenaikan 1ekanan yang rendah, perubahan
( dcn"t' ) udara adalah bisa d1abaikan dan udara bi$a

dtasums1kan scbaga1 lluida inkompresibel. Sehingga untuk kecepatan
radia l konstan b~:rlaku

= e,

ITS

TNJi\{'AN Jli iSIJ\K..\ • 25

=p cr ( n dz bz )

m

B ~! sar

U\aha yang h:rJadl pada suatu tingkat ( .,tug :

-11\ .\ .\1 ' f· l L\ \\ :\N

~F,

dan 8F,

------ - I" "(iA' ,'J:I I!R

nNJAI~.

l'IISTAK:\ • 3>

St:cara matematis, pcnJabaran ketcrangan tcrsebut adalah ·

13- i\ 0 cos 13

1\F,

~ 1\L sin

/\F)

=t\ L cos 13 +A D sin 13

karen a

\I.

.\0

tan¢

1

a

•

~/)

· (" 1' "'I ldr)
Cup w' ( ldr )

( r,

-

:-...!-

c

~I

I

maka
t.F,

=t\L (sin 13 - tan