1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Salah satu alutsista laut yang strategis dan sarat dengan muatan teknologi tinggi, serta mempunyai efek psikologis yang tinggi terhadap lawan adalah kapal selam. Telah diketahui, bahwa selama ini pengadaan alutsista kapal selam dilakukan dengan cara membeli langsung dari luar negeri. Sejak tahun 2007 bersama Dinas Penelitian dan Pengembangan TNI-AL, pemerintah Indonesia melakukan penelitian tentang kapal selam di Unit Pelaksana Teknis Balai Pengkajian dan Penelitian Hidrodinamika (UPT. BPPH), sayang program tersebut sempat terhenti selama 2 tahun karena adanya krisis ekonomi pada tahun 2008. Dengan dukungan Kementerian Riset dan Teknologi dan Kementerian Pertahanan, maka tahun 2010 penelitian dimulai kembali.
Pada awal 2014 pemerintah menjalin kerja sama dengan Korea Selatan, yaitu pembelian 3 buah kapal selam untuk menambah kekuatan pertahanan nasional. Sejalan dengan program Komite Kebijakan Industri Pertahanan yang Undang-Undang baru saja disahkan oleh DPR tahun 2012 lalu, maka proses pembelian 3 buah kapal selam di Korea Selatan harus diiringi dengan proses Transfer of Technology (TOT) dengan PT. PAL Indonesia. Nantinya kedepan PT. PAL akan mampu membuat sendiri kapal selam made in Indonesia.
2 Dari penjabaran di atas dapat di ambil kesimpulan betapa pentingnya teknologi maritime saat ini. Sehingga pada kesempatan ini penulis mengangkat tema tugas akhir mengenai prototipe kapal selam (submarine).
Sebuah kapal selam terdiri dari 3 bagian yaitu bagian belakang, depan dan tengah. Pada bagian depan kapal selam terdapat ruang istirahat, bagasi komando pengendali, ruang antena, torpedo, lambung, kubah hidung, dan bola sonar. Pada bagian ruang tengah terdiri ruang mesin, dan kemudi. Adapun pada bagian belakang kapal selam terdiri dari ruangan tangki ballast (tangki trim), baling – baling (propeller), dan hydroplane. Hydroplane adalah perangkat-perangkat yang bisa bergerak berbentuk sayap pendek di bagian buritan kapal selam untuk membantu mengatur arah penyelaman. ketika kapal ingin menyelam, sudut depan hydroplane ini diarahkan menukik kedepan, dirubah secara perlahan lahan hingga kapal selam sampai pada posisi kedalaman yang diinginkan setelah itu hydroplane diposisikan seperti semula. Untuk menjaga kapal selam pada suatu tingkat kedalaman, kapal selam menjaga keseimbangan antara udara dan air di dalam tanki penyeimbang sehingga massa jenis keseluruhannya sama besar dengan massa jenis air di sekelilingnya (gaya apung netral).
Kapal selam bisa dikemudikan di dalam air dengan menggunakan kemudi ekor untuk berbelok ke kanan atau ke kiri dan dengan hydroplane untuk mengatur arah depan-belakang kapal untuk tenggelam maupun untuk muncul ke permukaan. Berdasarkan uraian diatas, pada tugas akhir ini akan di fokuskan dalam pembahasan otomatisasi sistem arah kemudi pada kapal selam, yang mana sistem disini sudah termasuk diantaranya hydroplane, kemudi ekor, dan juga propeller sebagai pendorong kapal selam untuk bergerak. Sistem ini akan dirancang secara otomatis dengan menggunakan Arduino Uno.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasar uraian di atas masalah yang timbul dari tugas akhir ini adalah, 1. Bagaimana cara membuat kapal selam agar dapat bermanuver secara
otomatis ?
3
1.3 Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula, dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan. Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut,
1. Ruang lingkup pembahasan dari tugas akhir ini diarahkan pada sistem kerja dari hydroplane, kemudi ekor, dan propeller
2. Bagian-bagian kapal selam yang lain, contohnya seperti sistem navigasi dan cara tenggelam maupun terapungnya kapal selam, walaupun mempengaruhi pergerakan hydroplane tidak akan di bahas lebih jauh pada tugas akhir ini.
3. Kapal selam yang dibuat berupa prototype yang memiliki dimensi 130 cm x 23 cm x 23 cm.
4. Ujicoba akan dilakukan pada kolam renang dengan menggunakan air tawar, bukan dengan air laut.
1.4 Maksud dan Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah:
1. Membuat kapal selam agar dapat bermanuver secara otomatis.
2. Mengatur kemiringan sudut hydroplane yang sesuai pada pergerakan manuver kapal selam
1.5 Metodologi
1. Studi Literatur
Yaitu melakukan pengkajian berdasarkan data – data yang didapat dari perpustakaan atau sumber lainnya yang berupa buku, internet, ataupun dari buku laporan penelitian.
2. Studi Lapang
4 3. Perancangan sistem.
a) Perancangan sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitu:
1. Perancangan mikrokontroller sebagai pengontrol utama sistem yang akan digunakan.
2. Perancangan desain mekanik hydroplane dan kemudi ekor yang akan digerakkan dengan motor direct current (DC) dan motor servo.
b) Pembuatan sistem dalam tugas akhir ini meliputi:
1. Pembuatan hardware yang meliputi dari mikrokontroller dan mekanik kapal selam.
2. Perencanaan software yang digunakan untuk mengontrol kapal selam.
c) Pengujian sistem ini meliputi:
1. Pengujian rangkaian minimum sistem yang digunakan dalam hal inimenggunakan Arduino Uno.
2. Pengujian setelah bagian pengontrol dan yang dikontrol digabungkan.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika pembahasan pada tugas akhir “Otomatisasi Sistem Arah Kemudi pada Kapal Selam” adalah sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan
Pada Bab I ini akan menguraikan secara garis besar terhadap permasalahan yang terdiri dari latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metodologi pembahasan, sistematika pembahasan.
BAB II Landasan Teori
5 BAB III Perancangan dan Pembuatan Sistem
Pada Bab III ini akan membahas tentang perancangan sistem otomatisasi arah kemudi kapal selam serta motor penggeraknya.
BAB IV Implementasi dan Pengujian
Pada Bab IV ini akan membahas tentang hasil pengujian kapal selam yang telah dirancang sebelumnya di Bab III. Pengujian ini berupa respon motor terhadap pergerakan kapal selam berdasarkan sensor-sensor yang telah di gunakan.
BAB V Penutup
OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA
KAPAL SELAM
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh : YUDI PRANA PUTERA
201010130311001
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
ii
LEMBAR PENGESAHAN
OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA KAPAL
SELAM
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
M. Chasrun Hasani, ST., MT.
Malang, 29 April 2015 penulis
Yudi Prana Putera
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena hanya atas limpahan rahmat dan hidayah-Nyalah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah membimbing kita. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas Akhir yang disusun oleh penulis berjudul “OTOMATISASI SISTEM ARAH KEMUDI PADA KAPAL SELAM”.
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN. ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN. ... iv
ABSTRAKSI. ... v
ABSTRACT. ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang ... 1
1.2.Rumusan Masalah ... 2
1.3.Batasan Masalah ... 3
1.4.Maksud dan Tujuan Penelitian ... 3
1.5.Metodologi ... 3
1.6.Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1.Kapal Selam ... 6
2.1.1 Pengertian Kapal Selam ... 6
2.1.3 Kemudi Ekor Kapal Selam ... 8
2.1.4 Propeller ... 8
2.2.Arduino ... 9
2.2.1 Pengertian Arduino ... 9
2.2.2 Arduino UNO ... 9
2.2.3 Memory ... 11
2.2.4 Input dan Output ... 11
2.2.5 Komunikasi Serial ... 12
2.3.Motor DC ... 13
2.3.1 Pengertian Motor DC ... 13
2.3.2 Prinsip Kerja Motor DC ... 13
2.3.3 Jenis-jenis Motor DC ... 14
2.4 Motor Servo ... 15
2.5 Driver Motor ... 16
2.6 Sensor Light Dependent Resistor (LDR) ... 17
2.6.1 Prinsip Kerja LDR ... 18
2.6.2 Karakteristik LDR ... 19
2.7 Kapal Selam ... 19
2.7.1 Komponen Sistem Pembentuk Kapal Selam ... 20
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1.Instrument Mekanik ... 24
3.1.1 Desain Kapal Selam ... 24
3.1.2 Pembuatan Kapal Selam ... 27
3.1.3 Pembuatan Hydroplane dan Kemudi Ekor ... 28
3.2.Instrument Elektronik ... 29
3.2.1 Sistem Penggerak Hydroplane ... 30
3.2.2 Sistem Penggerak Kemudi Ekor ... 31
3.2.3 Sistem Penggerak Propeller... 31
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
4.1.Hasil Pembuatan Mekanik Arah Kemudi Ekor ... 34
4.2.Pengujian Sudut Maksimal dan Minimal Arah Kemudi ... 35
4.2.1 Prosedur Pengujian ... 36
4.2.2 Hasil Pengujian Sudut Maksimal dan Minimal Arah Kemudi ... 36
4.3.Pengujian Pembacaan ADC pada LDR Sebagai Data Masukan Arah Kemudi Ekor ... 37
4.3.1 Prosedur Pengujian ... 38
4.3.2 Hasil Pengujian Pembacaan ADC pada LDR sebagai data masukan arah kemudi ekor ... 38
4.4 Pengujian Hydroplane Belakang Kapal Selam ... 40
4.4.1 Prosedur Pengujian ... 40
4.4.2 Hasil Pengujian Hydroplane Belakang Kapal Selam ... 40
4.5 Pengujian Driver Motor DC ... 41
4.5.1 Prosedur Pengujian ... 41
4.5.2 Hasil Pengujian Driver Motor DC ... 41
4.6 Pengujian Kecepatan Motor DC ... 42
4.6.1 Prosedur Pengujian ... 42
4.6.2 Hasil Pengujian Kecepatan Motor DC ... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 44
5.2. Saran ... 44
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Desain Prothotype Kapal Selam ... 25
Gambar 3.2 Prothotype Kapal Selam Tampak Samping ... 25
Gambar 3.3 Prothotype Kapal Selam Tampak Atas ... 25
Gambar 3.4 Dimensi dan Tata Letak Komponen ... 26
Gambar 3.5 Resin merah ... 27
Gambar 3.6 Matt atau serat fiber ... 27
Gambar 3.7 Hasil Pembuatan Badan Kapal Menggunakan Serat Fiber... 28
Gambar 3.8 Hasil Pembuatan Kapal Setelah di Dempul ... 28
Gambar 3.9 Hydroplane dan Kemudi Ekor ... 29
Gambar 3.10 Diagram Blok Sistem Keseluruhan ... 30
Gambar 3.11 Diagram Blok Sistem Penggerak Hydroplane ... 30
Gambar 3.12 Diagram Blok Sistem Penggerak Kemudi Ekor ... 31
Gambar 3.13 Diagram Blok Sistem Penggerak Propeller ... 31
Gambar 3.14 Rangkaian Elektronik Driver Motor DC ... 32
Gambar 4.1 Sistem Penggerak Kemudi Ekor dan Hydroplane Tampak Atas ... 34
Gambar 4.2 Sistem Penggerak Kemudi Ekor dan Hydroplane ... 34
Gambar 4.3 Sistem Penggerak Arah Kemudi Ekor ... 35
Gambar 4.4 Arah Kemudi dan Pembacaan ADC ... 39
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi tentang arduino uno ... 10
Tabel 2.2 Pengoperasian H-Bridge ... 17
Tabel 3.1 Dimensi Hasil Pembuatan Hydroplane dan Kemudi Ekor ... 29
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sudut Maksimal dan Minimal Arah Kemudi ... 36
Tabel 4.2 Pengujian Pembacaan ADC Pada LDR Sebagai Data Masukan Arah Kemudi Ekor ... 38
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Hydroplane Belakang Kapal Selam ... 40
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Driver Motor DC ... 41
DAFTAR PUSTAKA
Bernard & Graefe Verlag, 2000. Submarine Design. Austria : Wiener Verlag.
Bishop, O. 2004, Dasar-dasar Elektronika, Penerbit, PT. Gelora Aksara Pratama, Jakarta.
Budiharto, Widodo, dkk, 2007. Belajar Sendiri 12 Proyek Mikrokontroler untuk Pemula, Jakarta : PT. Elex Media
Burcher, Roy. 1999. Concepts In Submarine Design. Cambridge: Cambridge University Press.
Hugh D. Young & Roger A. Freedman, 23 Oktober 2001, “Fisika Universitas”, Penerbit: Erlangga.
