STUDI PERANCANGAN STEERING SYSTEM

PADA UNMANNED SURFACE ATTACK BOAT

(USAB) 9 METER BERBASIS

MICRO CONTROLLER

Oleh : Guntur Donny Nugroho

Pembimbing : 1. Ir. Agoes Santoso, M.Sc, M.Phil, Ceng.

2. Ir. Soemartojo WA

Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS

Abstrak

Paradigma lama yang terbentuk dari dulu, perang diidentikkan dengan tentara di garis depan

pertempuran yang didukung artileri dari belakang. Kini seiring dengan perkembangan teknologi yang

begitu canggih, paradigma lama itu berangsur-angsur berubah menjadi paradigma baru yaitu

dikendalikan dari jarak jauh dengan menggunakan remote controller. Salah satu konsepnya adalah

Unmanned Surface Vehicles (USV) atau lebih dikenal dengan sebutan kapal tanpa awak. Vehicles ini

mempunyai beberapa fungsi, salah satunya didalam medan pertempuran digunakan sebagai pengintai

musuh dan juga digunakan sebagai mesin penghancur target sasaran karena sudah dilengkapi dengan

kamera berteknologi tinggi dan dapat pula dipersenjatai dengan rudal-rudal penghancur yang

mempunyai daya ledak maksimal. Oleh karena itu penulis memiliki ide untuk merancang konsep USV

baru bernama Unmanned Surface Attack Boat (USAB), dalam skripsi ini yang dirancang adalah

steering system dan pemilihan tipe rudder.

Kata Kunci : USV, Steering System, Rudder

1. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Indonesia merupakan Negara kepulauan

yang memiliki beribu-ribu pulau dengan

berbagai potensinya yang masih belum

dikembangkan secara maksimal. Untuk

menjaga kedaulatan NKRI dari ancaman

negara tetangga yang melakukan illegal

fishing ataupun klaim sepihak atas pulau

terluar, dibutuhkan sarana pengamanan yang

memadai misalnya pengadaan kapal patroli

yang cukup banyak, karena sebenarnya TNI

AL membutuhkan :

Kapal tempur cepat kelas menengah

ringan dan MTB (Motor Torpedo Boat)

yang stealth (anti radar)

Kapal selam ringan dengan awak kapal

maksimal 12 orang yang bisa memuat

banyak amunisi baik rudal maupun

torpedo

Kapal patroli cepat tanpa awak yang bisa

dikendalikan dan dipersenjatai dengan

rudal, senapan mesin, ataupun torpedo

Ranjau laut system kendali jarak jauh yang

langsung aktif apabila terdeteksi musuh

yang masuk wilayah territorial

(Wikipedia, ”Indonesia Military Force”.

2009)

Namun melihat situasi yang ada di

Indonesia sekarang, baik dari segi SDM,

sarana dan prasarana, serta budget yang

dimilki, TNI AL masih banyak membutuhkan

kelengkapan armada berteknologi tinggi untuk

lebih meningkatkan pertahanan nasional.

Sehubungan dengan hal tersebut, penulis

yang berasal dari Jurusan Teknik Sistem

Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan ITS,

berencana merancang bangun Steering System

sebuah kapal tanpa awak yang difungsikan

sebagai kapal serbu cepat dengan ukuran

panjang kapal 9 meter yang diberi nama

USAB (Unmanned Surface Attack Boat)

untuk dioperasikan di wilayah perairan

Indonesia. Rancang bangun untuk pemilihan

Main Hull USAB ini juga sedang dikerjakan

oleh tim lain dari Jurusan Teknik Sistem

Perkapalan, FTK – ITS.

USAB adalah suatu konsep baru yang

dikembangkan dari USV (Unmanned Surface

Vehicles). Maka dengan adanya kapal patroli

tanpa awak, SDM yang dibutuhkan tidak

begitu banyak dan efisiensi waktu pun akan

meningkat.

Berdasarkan pemikiran di atas, maka

pada Skripsi yang berjudul “Studi

Perancangan Steering System pada

Unmanned Surface Attack Boat (USAB) 9

Meter Berbasis Micro Controller” ini akan

dilakukan perancangan steering system dengan

melakukan optimasi principal dimension

terlebih dahulu, kemudian melakukan

perhitungan, memilih dan membuat design

rudder, serta menentukan spesifikasi system

hidrolis yang dipakai pada USAB.

Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah

tertulis diatas maka perumusan masalah yang

terbentuk adalah bagaimana membuat

perancangan steering system pada konsep baru

kapal tanpa awak yaitu USAB (Unmanned

Surface Attack Boat).

Batasan Masalah Dari permasalahan yang harus diselesaikan

perlu adanya pembatasan masalah serta ruang

lingkup agar mempermudah pada saat

melakukan analisa dan permasalahan tidak

melebar, batasan tersebut adalah :

1. Dalam studi perancangan ini hanya sebatas

perhitungan rudder berdasarkan rules

Bureau Veritas (BV).

2. Steering Gear yang digunakan adalah

Sistem Hidrolis.

3. Tidak menganalisa system propulsi

ataupun system yang lainnya.

4. Otomatisasi menggunakan micro

controller hanya sebatasreferensi dan tidak

perlu dibahas secara detail.

5. Tidak mengkaji analisa ekonomis.

Tujuan Studi ini mempunyai tujuan untuk

merancang steering gear pada USAB dan

mengetahui force terbesar yang diterima

rudder dari beberapa variasi angle.

Luaran yang diharapkan 1. Steering system yang memungkinkan

diaplikasikan pada USAB berdasarkan tipe

rudder yang sudah dihitung dan dirancang.

2. Penulisan Skripsi ini bertujuan untuk

membuat riset tentang perkembangan

kapal-kapal serbu cepat tanpa awak di

Indonesia. Dan tujuan akhir yang

diharapkan adalah dapat memproduksi

secara nyata kapal patroli cepat tanpa

awak yang mungkin merupakan suatu

terobosan untuk pertama kalinya di

Indonesia.

.

2. TINJAUAN PUSTAKA

Deskripsi Kapal Patroli

Karakteristik utama kapal patroli sesuai

dengan fungsi utamanya yaitu menjaga

keamanan dan kedaulatan suatu wilayah

perairan negara tertentu, adalah memiliki

speed yang tinggi, mempunyai system

persenjataan yang cukup lengkap yaitu rudal,

senapan mesin, maupun torpedo. Bentuk

lambung juga mempengaruhi ketangguhan

kapal patroli saat harus melewati ombak dan

cuaca yang ekstrim. Maka seharusnya setiap

negara mempunyai armada kapal yang

memadai. Namun kenyataan yang ada di

Indonesia khususnya daerah Banda Aceh,

kapal patroli yang dimiliki Satuan Polisi Air

Polda Aceh hanya mampu mencapai jarak 12

mil dan tidak mampu menjangkau Zona

Ekonomi Eksklusif (ZEE) yang mencapai 200

mil, itu dikarenakan karena kapal patroli

mereka masih tergolong kelas C.

(http://wordpress Berita Politik Indonesia >>

Kapal Patroli Tak Tembus ZEE)

Gambar 1. Kapal Patroli milik Indonesia

Assymetric War

Paradigma lama yang terbentuk dari dulu,

perang diidentikkan dengan tentara di garis

depan pertempuran. Kini seiring dengan

perkembangan teknologi yang begitu

canggih, paradigm lama itu berangsur-angsur

berubah menjadi paradigma baru yaitu

dilakukan dari jarak jauh dengan

menggunakan remote controller.

Salah satu konsepnya adalah Unmanned

Survace Vehicles (USV) atau lebih dikenal

dengan sebutan kapal tanpa awak. Vehicles

ini dalam medan pertempuran selain

digunakan sebagai pengintai musuh juga

digunakan sebagai mesin penghancur target

sasaran karena sudah dilengkapi dengan

kamera berteknologi tinggi dan dapat pula

dipersenjatai dengan rudal-rudal penghancur

yang mempunyai daya ledak maksimal.

Sedangkan definisi dari Asymmetric War

adalah perang yang tidak seimbang antara

dua kubu dikarenakan perbedaan

kelengkapan armada ataupun equipment yang

dimiliki, itu bisa terjadi karena faktor budget.

Unmanned Surface Vehicles (USV) Design

Protector (USV)

Protector USV dikembangkan oleh

Rafael Israel Advanced Defense Systems dalam

menanggapi munculnya ancaman teroris terhadap

aset maritim , dan merupakan USV tempur

pertama yang telah beroperasi.

Protector USV ini memiliki panjang 9 meter

(30 kaki), dengan kemampuan dapat mengintai

secara sembunyi – sembunyi, cepat dan sangat

mudah bermanuver. Struktur kapal yang

aerodinamis, dan desain platform modular

memungkinkan untuk dikonfigurasi ulang

untuk memenuhi persyaratan perubahan misi,

seperti perlindungan kekuatan, anti-teror,

pengawasan dan pengintaian, serta untuk

peperangan. Lambung kapal berbentuk V,

dengan bagian karet memberikan stabilitas dan

daya tahan. Memiliki mesin diesel tunggal dan

propulsi water jet, memungkinkan kecepatan

hingga 50 knot (92,6 km / jam; 57,5 mph).

Protector USV ini memberikan peningkatan

pengawasan, identifikasi dan kemampuan

intersepsi dengan dilengkapi Mini-Typhoon

Stabilized Weapon System, TOPLITE Electro

Optic dan sistem penargetan dengan

kemampuan siang dan malam melalui

penggunaan perangkat Forward Looking

Infrared, dan ditambah dengan pengukur jarak

laser.

Protector USV ini dikendalikan dari jauh

dan dapat dioperasikan dengan bimbingan dari

seorang komandan dan operator yang berada di

darat atau di kapal lain. Hal ini memungkinkan

untuk menjadikannya sebagai baris pertama

pada pertahanan.

Gambar 2. Kapal Patroli milik Indonesia

Black Eyes Sea (BES)

Amerika Serikat sebagai negara adidaya

memiliki teritorial yang membutuhkan

pertahanan tingkat tinggi. Pemerintah Amerika

Serikat baru-baru ini mengembangkan USV

yang diberi nama BES (Black Eyes Sea) yang

di-design oleh George Boucly. BES

mempunyai panjang 6 meter dengan 3 water

jet sebagai tenaga penggerak, mampu melaju

dengan kecepatan maksimal mencapai 70

knot. BES juga dilengkapi dengan kamera

pengintai, pemindai serta sonar.

(http://woldnews.com BES The Unmanned

Craft For Sea Surveillance - Future

Technology Design)

Gambar 3 BES (Black Eyed Sea) USV milik

Amerika Serikat

Gambar 4 Kamera Pengintai dan Pemindai BES

(Black Eyed Sea)

Kemudi Kapal (Rudder)

Banyak macam alat-alat mekanis yang

dipakai untuk menentukan dan mengatur arah

haluan atau manouvering kapal, salah satunya

adalah kemudi. Fungsi kemudi

Gambar 5 Rudder

adalah memberikan balance pada kapal baik

dalam putaran maupun arah gerak lurus.

Sirkulasi kapal

Perubahan letak kemudi kapal kesamping

kiri atau kanan maka akan terjadi gaya tekanan

normal pada setiap kemudi.gaya tersebut

membuat pergerakan tertentu dari kapal

menuju kearah pusat. Sesudah perubahan letak

kemudi membentuk sudut dari sumbu tangent

maka gerakan kapal akan mengarah pada

gerakan lama dari titk berat kapal dan berputar

mengelilingi titik itu. Jadi luas putaran

territorial gerakan kapal tersebut disebut

sirkulasi.

Waktu sirkulasi terbagi dalam tiga

periode (phase) :

Periode pertama : mulai saat kemudi diputar

sehingga membentuk sudut kemudi, sampai

saat kapal mulai berputar. (waktunya

relatif kecil, dianggap = 0)

Gambar 6 Sirkulasi Periode Pertama

Periode kedua : mulai pada saat ini

kecepatan sudut putar bertambah sampai pada

saat kecepatan sudut konstan

Gambar 7 Sirkulasi Periode Kedua

Periode ketiga : Periode ketiga mulai saat

keseimbangan tercapai percepatan sudut dan

percepatan tangensial; V1 kedua-duanya akan

berhenti dan gaya sentrifugal diimbangi oleh

gaya-gaya tahanan air. Jari-jari lengkungan R

menjadi konstan dan akhirnya titik G akan

keluar dari turning circle, maka periode ketiga

akan berakhir.

Phase ketiga dicapai sesudah haluan

mencapai sudut kira-kira 150o dari arah mula-

mula.

Pada waktu kapal berputar akan terlihat

suatu titik yang seakan-akan titik tersebut

tidak ikut berputar. Titik itu disebut “centre

of pivoting”

Gaya Normal Kemudi

Besarnya gaya yang bekerja pada kemudi

menurut “Guler” adalah :

Pn = k g

F v2 sin2α (Kg)

Dimana: K = Koefisien

∂ = Berat 1 m3 air yang

melewati kemudi

(bd.air)

g = 9,81 m/det

F = Luas kemudi

V = kecepatan kemudi

α = sudut kemudi oleh

“rankie”

Pn = 11F.V2 sin2α (Kg).

Pengaruh baling-baling terhadap kemudi

berdasarkan “rankie’s formula” dengan

koreksi-koresi oleh midden dorf

menghasilkan :

Untuk sciling vessel dan paddel bonts

Pn = 11 F (1,1V)2sin2α (kg).

Untuk screw vessel

Pn = 11F(1,2V)2sin2α (Kg).

Sedangkan menurut Yoessel, gaya normal

dirumuskan

Pn =sin305,0195.0

sin..942.1022

sVF

(untuk kapal-

kapal lambat)

Pn =sin3,02.0

sin..293,522

sVF

(untuk kapal

cepat α> 25o dan Vs>20knot).

Rumus lain dalam satuan inggris

Pn = k.A1,04.Vs1,85 (lbs)

Dimana: A= luas daun kemudi (ft2)

Vs= kecepatan kapal

dalam ft/det.

k= koefisien tergantung

dari :

α 10⁰ 15⁰ 20⁰ 30⁰ 35⁰

k 0,55 0,78 1 1,35 1,52

Sedangkan menurut Bureau Veritas (BV)

gaya yang berlaku pada rudder dapat diketahui

dengan rumus :

CR = 132 nR A V r1 r2 r3

Dimana : CR = rudder force

nR = navigation coef. (lihat

tabel 4.1)

A = total area rudder blade

(m2)

V = service speed

r1 = shape factor, yaitu :

r1 =

sedangkan, λ =

Gambar 8 Geometri Rudder Blade

Pengaruh badan kapal pada kerja kemudi

Pada gerakan maju kapal, pengaruh ini

sangat tergantung pada dua faktor :

1. Adanya aliran arus

2. Adanya belokan arus pada bidang

horisontal

Misalnya :

Pengaruh semua faktor yang terjadi dalam

percobaan kecepatan yang telah dilakukan

pada model-model kapal yang mempunyai 1

atau 2 baling-baling menghasilkan kenyataan

bahwa pengaruh yang paling besar pada

kemudi adalah adanya “aliran arus” laut

dimana aliran tersenut dapat memperkecil

gaya yang bekerja pada kemudi sampai

sekitar 60%. Bentuk dari kemudi tidak begitu

memberikan perubahan pengaruh aliarn arus

pada kemudi.

Kecepatan air bersama-sama dengan letak

kemudi, dapat dihitung dengan rumus

VH = Vo (I-y)

Vo = Kecepatan kapal

Y = Koefisien aliran air pada buritan

kapal

Bentuk Geometris Kemudi

1. Dipandang dari letak sayap kemudi

terhadap porosnya, maka kemudi dibagi :

Kemudi biasa, dimana semua luas

kemudi terletak dibelakang sumbu

putar kemudi

Kemudi balansir, dimana luas sayap

kemudi terbagi dua, bagian dimuka

sumbu putar kemudi dan dibelakang

sumbu putar kemudi. Tergantung pada

letak tangkap lift terhadap kemudi

Kemudi setengah balansir, bagian atas

sayap kemudi termasuk kemudi biasa,

bagian bawah merupakan kemudi

balansir, sedangkan bagian atas dan

bawah merupakan satu bagian).

2. Dipandang dari sulfies (sepaut linggi),

dibagi:

Kemudi meletak

Kemudi menggantung

Kemudi setengah menggantung

3. Dipandang dari konstruksinya, dibagi:

Kemudi plat (satu lapis plat)

Kemudi berongga.

Kemudi special (khusus).

Sistem Hidrolis

Hidrolis adalah sebuah sistem tenaga fluida

yang merupakan salah salah satu sistem yang

memindahkan dan mengontrol energi yang

menggunakan gaya tekan fluida dalam hal ini

fluida cair. Sistem dan prinsip kerja hidrolis ini

hampir sama dengan prinsip kerja dan sistem

pada sistem pneumatis. Perbedaan diantara

kedua sistem tersebut hanya pada jenis fluida

yang digunakan. Pada sistem pneumatis, fluida

yang digunakan adalah fluida udara. Sedangkan

pada sistem hidrolis, fluida yang digunakan

adalah fluida cair yang memiliki kekentalan zat

cair tertentu. Hydroulic actuator ini memiliki

dua sistem gerak atau motion. Yaitu single

acting motion dan double acting motion.

Keduanya hanya dibedakan oleh rangkaian

kerja sistem. Sistem pada hidrolis ini

mempunyai tiga rangkaian kerja yaitu working

cilynder, control devices dan power unit.

Penurunan tekanan

Gaya yang bekerja pada torak hidrolis dapat

dicari dengan persamaan sebagai berikut :

P = A

F

dimana :

A = luas penampang bidang kompresi

pada torak

F = perbedaan tekanan

maka :

F = P . A ..............(N)

Kapasitas Aliran Fluida

Dengan luas penampang bidang kompresi,

kecepatan aktuator dapat diperoleh dengan

persamaan sebagai berikut :

V = t

l ..............(m/s)

Sedangkan untuk kapasitas aliran dapat didapatkan

dari persamaan sebagai berikut :

Q = V . A..............(m3/s)

Dimana : V = kecepatan fluida (m/s)

A = luas penampang bidang

kompresi (m2)

Sedangkan power (P) yang dihasilkan adalah :

Power = F . v..............(Nm/s)

Dimana : F = gaya (N)

v = kecepatan fluida (m/s)

Selain itu, P juga dapat dicari dengan persamaan :

P (kW) = [T(N/m) . ω(rad/s)]/1000 atau

P (kW) = [T(N/m) . N(rpm)]/9550

dan t (s) = 1 / N(rev/min)

Micro Controller

Micro Controller adalah sistem mikroprosesor

lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip.

Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba

guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena

sebuah mikrokontroler umumnya telah berisi

komponen pendukung sistem minimal

mikroprosesor, yakni memori dan interface I/O.

Mikrokontroller yang paling sering digunakan

adalah tipe ATmega8.

Berbeda dengan CPU serba-guna,

mikrokontroler tidak selalu memerlukan memori

eksternal, sehingga mikrokontroler dapat dibuat

lebih murah dalam kemasan yang lebih kecil

dengan jumlah pin yang lebih sedikit.

Sebuah chip mikrokontroler umumnya

memiliki fitur:

Central Processing Unit - mulai dari

prosesor 4-bit yang sederhana hingga prosesor

kinerja tinggi 64-bit.

Input/output antarmuka jaringan seperti

port serial (UART)

Periferal seperti timer dan watchdog

RAM untuk penyimpanan data

Pembangkit clock - biasanya berupa

resonator rangkaian RC

Pengubah analog-ke-digital

Gambar 9. Micro Controller ATmega8

3. METODOLOGI PENELITIAN

Pendahuluan

Pada bab ini akan diuraikan langkah-

langkah sistematis yang dilakukan dalam studi

perancangan ini. Metodologi merupakan kerangka

dasar dari tahapan penyelesaian skripsi.

Metodologi penulisan skripsi mencakup semua

kegiatan yang akan dilaksanakan untuk

memcahkan masalah dan melakukan proses

analisa terhadap permasalahan yang dibahas pada

skripsi ini.

Tahapan Pengerjaan Skripsi

Selama pengerjaan skripsi ini, penulis

membagi dalam beberapa tahap pengerjaan.

Antara lain :

1. Identifikasi Permasalahan Merupakan hasil identifikasi terhadap

permasalahan yang diangkat dalam

pengerjaan skripsi. Dari hasil identifikasi

masalah dapat ditentukan langkah-langkah

yang harus dilakukan dalam pengerjaan

beserta metode yang diterapkan dalam

menyelesaikan masalah yang ada.

2. Studi Literatur Pada tahap ini dilakukan studi literatur

terhadap berbagai referensi terkait dengan

topik penelitian. Studi pustaka ini

dimaksudkan untuk mencari konsep dan

metode yang tepat untuk menyelesaikan

masalah yang telah dirumuskan pada tahap

sebelumnyadan untuk mewujudkan tujuan

yang dimaksudkan. Studi pustaka ini juga

termasuk mencari referensi dan dasar-dasar

teori terkait atau hasil studi/penelitian yang

telah dilakukan sebelumnya.

3. Pengumpulan Data Selama penulisan skripsi ini penulis

melakukan pengumpulan data untuk

pengerjaan skripsi. Data yang didapat untuk

menunjang pengerjaan skripsi ini diperoleh

dari internet, jurnal, maupun kumpulan artikel

yang terkait. Data yang diambil adalah

sebatas data principal dimension kapal-kapal

pembanding USV (Unmanned Surface

Vehicles) yang sudah ada untuk melakukan

optimasi pada tahap selanjutnya.

4. Optimasi Principal Dimension Menentukan principal dimension dari

Unmanned Surface Attack Boat (USAB) yang

akan dirancang sesuai dengan tujuan yang

dimaksud. USAB ini didesain akan mampu

beroperasi pada cuaca dan ombak ekstrim

dengan kecepatan tinggi. Pada pengerjaan

optimasi principal dimension dilakukan

dengan cara regresi linier.

5. Perhitungan & Pemilihan Rudder Setelah mendapatkan principal dimension

yang sesuai dari regresi linier, maka

selanjutnya dilakukan perhitungan serta

pemilihan rudder berdasarkan SOLAS dan

regulasi yang berlaku lainnya.

6. Variasi Angle Rudder Variasi angle rudder dilakukan untuk

mengetahui besar force pada tiap-tiap angle,

yaitu 0˚; 7,5˚; 15˚; 22,5˚ dan 30˚. Simulasi variasi angle rudder menggunakan

software ANSYS CFD.

7. Perhitungan Sistem Hidrolis Steering gear yang digunakan USAB disini

adalah berupa sistem hidrolis, dalam tahap ini

dilakukan perhitungan dan pemilihan

spesifikasi sistem hidrolis.

.

8. Analisa Dan Pembahasan Tahapan terakhir setelah melakukan langkah-

langkah diatas yaitu menganalisa dan validasi

semua data yang telah didaptkan.

9. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan diambil berdasarkan analisa data

dan perhitungan yang dilakukan sebelumnya.

Kesimpulan ini berisi tentang ringkasan dan

poin-poin penting dalam pengerjaan skripsi.

Sedangkan saran merupakan hal-hal apa saja

yang dapat dijadikan masukan dan perbaikan

untuk kedepannya.

4. ANALISA DAN PEMBAHASAN

Data USV

Setelah dilakukan survey dan pencarian data

melalui literature, maka diperoleh data dan

spesifikasi USV yang sudah ada sebelumnya

untuk melakukan optimasi principal dimension,

sebagai berikut :

REKAPITULASI DATA KAPAL PEMBANDING

Nama kapal Disp L(m) B(m) T(m) H(m) Vs BHP

Rafael 4.97 9 3 0.48 1.65 50 450

Sea Hunter 5.3 9.28 3.20 0.54 1.74 43 450

Odyssey 6 9.8 3.3 0.62 2.4 40 440

Challanger 5.4 10 2.70 0.56 1.6 40 660

Silver Marlin 5.7 10.6 3.50 0.60 1.90 44 315

Extreme 2.5 11.3 3.2 0.53 2.2 50 440

33SC 3.4 10.4 2.4 0.6 1.7 54 650

Seastar 6 11 3.5 0.60 2.3 45 940

Inspector 24 1.89 7.9 2.40 0.58 1.3 35 209

Deagel 4.8 11 3.35 0.9 2.1 35 440

Tabel 1 Rekapitulasi data kapal pembanding

4.1.1 Grafik T-Vs

Grafik 1 T-Vs

y = 0.001x2 - 0.113x + 3.267

Vs= 40 T = 0.347

Dengan Vs 40 knot maka didapatkan T = 0,347

4.1.2 Grafik BHP-Vs

Grafik 2 BHP-Vs

y = -1.190x2 + 115.9x - 2247.

Vs 40 Bhp= 485.00

Dengan Vs 40 knot maka didapatkan BHP = 485

4.1.3 Grafik Disp-Vs

Grafik 3 Disp-Vs

y = -0.027x2 + 2.384x - 46.38

Vs = 40

Disp= 5.78

Displacement yang didapatkan adalah 5,78

4.1.4 Grafik L-Vs

Grafik 4 L-Vs

y = -0.004x2 + 0.405x + 0.186

Vs = 40

LOA = 9.6

L disini yang dimaksud adalah LOA, yaitu sebesar

9,6 m

4.1.5 Grafik B-Vs

Grafik 5 B-Vs

y = -0.007x2 + 0.636x - 10.56

Vs= 40 B= 3.68

Maka nilai B yang diperoleh adalah 3,68 m

4.1.6 Grafik H-Vs

Grafik 6 H-Vs

y = -0.003x2 + 0.287x - 4.447

Vs= 40 H = 2.23

H yang didapatkan adalah 2,23 m

Design USAB

Principal Dimension of USAB :

LOA : 9,6 meter

Lwl : 7,62 meter

Lpp : 7,46 meter

B : 2,85 meter

T : 0,65 meter

Cb : 0,32

ß : 25

LCG : 3,12 meter

Vs : 40 knot

Gambar 10 Design USAB menggunakan Maxsurf Pro

Perhitungan Rudder

Gambar 11 Preliminary Design Rudder

A = A1+A2

Dimana A = total area rudder blade (m2)

Maka : A = A1+A2

57cm2 + 55cm2 = 112 cm2

= 1,12 m2

Rudder Force

CR = 132 nR A V r1 r2 r3

Namun untuk mencari rudder force berikut

harus ditemukan dulu parameter-parameter yang

berkaitan.

Dimana : CR = rudder force

nR = navigation coef. (lihat

tabel 4.1)

A = total area rudder blade

(m2)

V = service speed

r1 = shape factor, yaitu :

Gambar 12 Luasan AF pada Rudder

Luasan AF didapatkan dari desain pada AutoCAD berdasarkan bentuk geometri rudder blade pada rules BV.

Maka diperoleh nilai AF = 27 cm2

λ =

λ =

= 1,76

Maka r1 = = 1,25

Karena USAB menggunakan rudder dibelakang

propeller maka diambil coefficient r3 = 1,15

Navigation Notation Navigation Coefficient

nR

Unrestricted navigation 1,00

Summer Zone 0,95

Tropical Zone 0,85

Coastal Area 0,85

Sheltered Area 0,75

Tabel 2 Navigation Coefficient (r1)

CR = 132 nR A V r1 r2 r3

= 132. 0,85. 1,12. 5,14. 1,25. 0,9. 1,15

= 835,64 N

Rudder Torque

MTR total = MTR1 + MTR2

MTR1 = CR1 r1 MTR2 = CR2 r2

Dimana : r = b

Maka : r1 = b1

r1 = 28,31

= 48,12

r2 = b2

r2 = 28,31

= 71,34

Kemudian mencari CR1 dan CR2dengan rumus :

CR1 = CR .

= 835.

= 257 N

CR2 = CR .

= 835.

= 409 N

Setelah itu baru bisa dihitung MTR nya :

MTR1 = CR1 r1

= 275. 48,12

= 13233 N

MTR2 = CR2 r2

= 409. 71,34

= 29718 N

Maka MTR total adalah :

MTR1 + MTR2

= 13233 + 29718

= 42411 N

Variasi Angle Rudder

Force pada rudder angle 15˚ diketahui dari

hasil simulasi CFD sebesar 1007 N.

Gambar 13 Hasil setelah simulasi pada angle 0˚

Force pada rudder angle 7,5˚ diketahui dari

hasil simulasi CFD sebesar 1393 N.

Gambar 14 Hasil setelah simulasi pada angle 7,5˚

Force pada rudder angle 15˚ diketahui dari

hasil simulasi CFD sebesar 2873 N.

Gambar 15 Hasil setelah simulasi pada angle 15˚

Force pada rudder angle 22,5˚ diketahui dari

hasil simulasi CFD sebesar 5181 N.

Gambar 16 Hasil setelah simulasi pada angle 22,5˚

Force terbesar ditemukan pada angle 30˚

(ketika rudder bermanuver secara

penuh/maksimal) sebesar 8500 N.

Gambar 17 Hasil setelah simulasi pada angle 30˚

Berikut tabel rekapitulasi hasil simulasi

pada ANSYS CFD dengan memvariasikan angle.

Angle (◦) Force (N)

0 1007

7.5 1393

15 2973

22.5 5181

30 8500

Grafik 7 Angle vs Force

Dari Grafik Angle vs Force diatas

menunjukkan bahwa semakin besar angle rudder

ketika kapal bermanuver maka semakin besar pula

force (gaya) yang diterima bidang rudder dari

aliran air karena luas permukaannya.

Pemilihan Spesifikasi Piston Hidrolis

Dengan F = 866,75 kg/cm2 harus dicari piston

yang mempunyai spesifikasi yang mampu

mengcover force tersebut, maka dipilih piston

Taiyo 70/140H-5 yang mempunyai spesifikasi

sebagai berikut :

Type 70H-5 mempunyai pressurized area

sebesar 19,6cm2 dengan bore 50mm. Maka dari

sini dapat dihitung F yang mampu di-cover, yaitu :

F = P.A

= 70 . 19,6

= 1372

Sedangkan F dari area rudder ketika angle 30˚

(berbelok maksimal adalah 866 kg/cm2. Maka

spesifikasi piston masih memenuhi.

Kesimpulan

Dari serangkaian langkah perhitungan dan

pembahasan diatas, maka kesimpulan yang dapat

diambil adalah sebagai berikut :

1. Dari hasil perhitungan manual berdasarkan

rules BV didapatkan Rudder Force CR

sebesar 835,54 N.

2. Force terbesar yang diperoleh melalui

variasi angle dari hasil simulasi sebesar

8500 N dengan angle 30˚ (rudder berbelok

maksimum).

3. Besarnya force dari perhitungan manual

berdasarkan rules BV sebesar 835,64 N

(asumsi angle pada 0˚), sedangkan force

yang diperoleh dari simulasi variasi angle

rudder 0˚ sebesar 1007 N.

4. Rated Pressure pada piston sebesar 70

kg/cm2 dengan pressurized area sebesar

19,6 cm2

Saran

1. Adanya perhitungan dan perancangan

yang detail mengenai otomatisasi melalui

micro controller dengan bantuan software,

sehingga USAB dapat dikendalikan dari

jarak jauh.

2. Skripsi ini masih jauh dari sempurna, perlu

dilakukan riset lebih lanjut untuk

perancangan Unmanned Surface Vehicles

(USV) khususnya di Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA

Bureau Veritas (BV), Part B – Hull and

Stability, Chapter 10 – Hull Outfitting,

Section 1 – Rudder. 2005

ABS (American Bureau Shipping) –

High Speed Craft. 2001

Wikipedia, The Future of Unmanned

Fast Patrol Boat”. 2008

Wikipedia, “Indonesia Military Force”.

2009

(http://worldnews.com BES The

Unmanned Craft For Sea Sueveillance-

(Future Technology Design)

(http://wordpress Berita Politik

Indonesia >> Kapal Patroli Tak Tembus

ZEE

Item/Series 70H-5

Rated Pressure 70kg/cm2

Max. Surge Pressure 105kg/cm2

Proof. Pressure 105kg/cm2

Min. Working Pressure Less than 3kg/cm2

Operating Temperature -10ᵒ ~ +80ᵒ C

Max. Operating Speed 300mm/sec

Min. Operating Speed 10mm/sec

Load Pressure Ratio over than 0,9