SKRIPSI
PENGARUH VARIASI BENTUK NOSE DAN SIRIP TERHADAP
GAYA DRAG DAN GAYA LIFT PADA ROKET
Oleh :
DEWA GEDE ANGGA PRANADITYA
NIM : 0704305027
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2012
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat Beliau penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh
Variasi Bentuk Nose Dan Sirip Terhadap Gaya Drag Dan Gaya Lift Pada Roket“.
.Dalam penyusunan skripsi ini penulis tidak sedikit mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Made Suarda, M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. I Gusti Bagus Wijaya Kusuma, selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan proposal skripsi ini.
3. Bapak I Made Widyarta, ST, M.Sc, Ph.D, selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan proposal skripsi ini.
4. Bapak I Dewa Made Krishna Muku, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana.
6. Rekan – rekan Jurusan Teknik Mesin, keluarga dan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian proposal skripsi.
Penulis menyadari bahwa proposal skripsi ini jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila terdapat kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi ini.
Bukit Jimbaran, Januari 2012
viii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL………. i
LEMBAR PENGESAHAN……….. ii
LEMBAR PERSETUJUAN……….. iii
PERNYATAAN………... iv
ABSTRAKSI……… v
ABSTRACT………. vi
KATA PENGANTAR………... vii
DAFTAR ISI……….………… viii
DAFTAR GAMBAR……… xi
DAFTAR TABEL………. xiii
DAFTAR LAMPIRAN……… xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang……….... 1 1.2 Rumusan Masalah………... 3 1.3 Batasan Masalah………. 3 1.4 Tujuan Penelitian……….... 3 1.5 Manfaat Penelitian……….. 3
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Prinsip Kerja Roket...……..………. 5
2.2 Kecepatan Mach...………...8
2.3 Kemunculan Shock..………... 8
2.4 Aliran Eksternal..……… 11
2.5 Boundry Layer……….... 11
2.6 Airfoil...……….. 13
2.7 Pola Aliran di Permukaan Body………... 13
2.8 Tekanan Dinamis Aliran Bebas……….. 14
2.9 Pengukuran Tekanan Statis……….... 15
2.10 Skin Friction koefisien ………... 16
2.11 Gaya angkat (Fl) dan Gaya hambat/seret (Fd) ...…... 17
2.12 Bilangan Reynold ……….. 19
ix
2.14 Kecepatan Udara Pada Wind Tunnel...21
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Metode Penelitian………... 24
3.2 Variabel Yang Diukur……… 24
3.3 Alat dan Bahan……….. 24
3.4 Bentuk Prototipe Roket Tes ...………... 26
3.5 Prosedur Penelitian ……...………. 27
3.6 Tempat Pelaksanaan Penelitian……….. 30
3.7 Jadwal Kegiatan Penelitian……… 28
3.8 Skema Pengujian... 29
3.9 Dimensi Roket Tes... 30
3.10 Diagram Alir Penelitian... 32
BAB IV HASIL DAN ANALISA 4.1 Data... 33
4.2 Pengolahan Data... 39
4.2.1 Menghitung Luas Permukaan nose cone... 39
4.2.2 Menghitung Luas Permukaan Nose Elliptical... 39
4.2.3 Menghitung Luas Permukaan nose Parabolic... 41
4.2.4 Menghitung luas frontal sirip simple delta...42
4.2.5 Menghitung luas frontal sirip cropped delta...42
4.2.6 Menghitung luas Permukaan sirip simple delta... 43
4.2.7 Menghitung luas Permukaan sirip cropped delta... 44
4.2.8 Menghitung Kecepatan Angin... 44
4.2.9 Menghitung tekanan statis...45
4.2.10 Menghitung tekanan Dinamis...46
4.2.11 Menghitung Koefisien Pressure... 46
4.2.12 Menghitung Darcy friction factor... 46
4.2.13 Menghitung Fanning Friction Faktor... 46
4.2.14 Menghitung Koefisien Drag... 46
4.2.15 Menghitung Gaya Drag...47
4.2.16 Menghitung Koefisien Lift... 47
x 4.2.18 Analisa Grafik... 57 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 59 5.2 Saran... 59 DAFTAR PUSTAKA………... 60
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Gaya pada roket………... 5
Gambar 2.2 Bentuk nose pada roket... 6
Gambar 2.3 Bentuk sirip delta... 8
Gambar 2.4 Aliran subsonic.……... 8
Gambar 2.5 Aliran Transonic……..………..………... 9
Gambar 2.6 Munculnya shock pada airfoil... 9
Gambar 2.7 Aliran supersonic... 10
Gambar 2.8 Aliran hypersonic... 10
Gambar 2.9 Aliran external pada airfoil... 11
Gambar 2.10 Boundry layer pada pelat datar... 12
Gambar 2.11Gaya-gaya pada airfoil... 18
Gambar 2.12Uji Wind tunnel... 21
Gambar 2.13 Aliran fluida dalam pipa... 22
Gambar 2.14 Inclined manometer... 23
Gambar 3.1 Wind Tunnel………...………... 25
Gambar 3.2 Variasi Nose dan Sirip.………...……… 25
Gambar 3.3 Blower... 26
Gambar 3.4 Prototipe roket test... 26
Gambar 3.5 Skema Pengujian... 29
Gambar 3.6 Dimensi Roket Tes... 30
Gambar 3.7 Diagram Alir Penelitian... 32
Gambar 4.1 titik-titik pengukuran model roket nose cone sirip cropped delta... 33
Gambar 4.2 titik-titik pengukuran model roket nose cone sirip simple delta... 34
Gambar 4.3 titik-titik pengukuran model roket nose ellips sirip cropped delta.. 35
Gambar 4.4 titik-titik pengukuran model roket nose ellips sirip simple delta... 36
Gambar 4.5 titik-titik pengukuran model roket nose parabolic sirip cropped delta.. 37
Gambar 4.6 titik-titik pengukuran model roket nose parabolic sirip simple delta.... 38
Gambar 4.7 dimensi nose cone... 39
Gambar 4.8 Dimensi nose elliptical... 39
Gambar 4.9 Dimensi nose parabolic... 41
xii
Gambar 4.11 sirip cropped delta... 42
Gambar 4.12 sirip cropped delta... 43
Gambar 4.13 simple delta... 44
Gambar 4.14Inclined Manometer... 44
Gambar 4.15Grafik Gaya Drag Model Roket Nose Cone Sirip Cropped Delta... 54
Gambar 4.16Grafik Gaya Drag Model Roket Nose Cone Sirip Simple Delta... 54
Gambar 4.17Grafik Gaya Drag Model Roket Nose Elips Sirip Cropped Delta... 55
Gambar 4.18Grafik Gaya Drag Model Roket Nose Elips Sirip Cropped Delta...55
Gambar 4.19Grafik Gaya Drag Model Roket Nose Parabolic Sirip Cropped Delta. 56 Gambar 4.20Grafik Gaya Drag Model Roket Nose ParabolicSirip Cropped Delta. 56 Gambar 4.21Grafik Perbandingan Gaya Drag Model Roket Nose Cone, Nose Ellips dan Nose Parabolic Sirip Cropped Delta... 57
Gambar 4.22Grafik Perbandingan Gaya Drag Model Roket Nose Cone, Nose Ellips dan Nose Parabolic Sirip Simple Delta... 58
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Equivalent roughness value... 17
Tabel 4.1 Data hasil penelitian (roket nose cone sirip cropped delta)... 33
Tabel 4.2 Data hasil penelitian (roket nose eliptical sirip cropped delta)... 34
Tabel 4.3 Data hasil penelitian (roket nose parabolic sirip cropped delta)... 35
Tabel 4.4 Data hasil penelitian (roket nose cone sirip cropped delta)... 36
Tabel 4.5 Data hasil penelitian (roket nose elliptical sirip cropped delta)... 37
Tabel 4.6 Data hasil penelitian (roket nose parabolic sirip cropped delta)... 38
Tabel 4.7 Gaya Drag Nose cone Sirip cropped delta... 48
Tabel 4.8 Gaya Lift Nose cone Sirip cropped delta... 48
Tabel 4.9 Gaya Drag Nose cone Sirip simple delta... 49
Tabel 4.10 Gaya Lift Nose cone Sirip simple delta... 49
Tabel 4.11 Gaya Drag Nose ellips Sirip cropped delta... 50
Tabel 4.12 Gaya Lift Nose ellips Sirip cropped delta... 50
Tabel 4.13 Gaya Drag Nose ellips Sirip simple delta... 51
Tabel 4.14 Gaya Lift Nose ellips Sirip simple delta... 51
Tabel 4.15 Gaya Drag Nose parabolic Sirip cropped delta... 52
Tabel 4.16 Gaya Lift Nose parabolic Sirip cropped delta... 52
Tabel 4.17 Gaya Drag Nose parabolic Sirip simple delta... 53
Tabel 4.18 Gaya Lift Nose parabolic Sirip simple delta... 53
Tabel 4.19 Gaya lift sirip crooped delta... 58
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L.1, Prototype roket tes nose ellips sirip cropped delta……… 61
Gambar L.2 Prototype roket tes nose ellips sirip simple delta……… 61
Gambar L.3 (a) (b) (c) Pemasangan pipa pitot diameter 2mm pada Prototype roket tes nose ellips ……….. 61
Gambar L.4 Prototype roket tes nose cone sirip cropped delta………. 62
Gambar L.5 Prototype roket tes nose cone sirip simple delta………... 62
Gambar L.6 (a) (b) (c) Pemasangan pipa pitot diameter 2mm pada Prototype roket tes nose cone……….. 62
Gambar L.7 Prototype roket tes nose parabolic sirip cropped delta……… 63
Gambar L.8 Prototype roket tes nose parabolic sirip simple delta……….. 63
Gambar L.9 (a) (b) (c) Pemasangan pipa pitot diameter 2mm pada Prototype roket tes nose parabolic……….. 63
Gambar L.10 Inclined Manometer……… 64
Gambar L.11 Blower dengan kecepatan 5,18m/s………. 64
Gambar L.12 Sudu-sudu pada blower……… 64
Gambar L.13 Blower tampak depan……… 64
Gambar L.14 Spesifikasi pada Blower……… 64
Gambar L.15 Bentuk nose ellips, parabolic dan cone………. 65
Gambar L.16 Bentuk sirip cropped delta dan simple delta……….. 65
Gambar L.17 Bentuk body model roket tes ………. 65
xv
DAFTAR PUSTAKA
Anderson Jr., John D., (2007), Fundamental of Aerodynamics, Mc Graw-Hill, New York.
Benson, Tom, (2010), ‘’Nose Cones Volume’’, National Aeronautics and Space Administration, Langley, Virginia
Cengel, Yunus A. and Cimbala, John M., (2006), Fluid Mechanics Fundamental and
Applications, Mc Graw-Hill, New York.
Crowell Sr. Gary A., (1996), The Descriptive Geometry Of Nose Cones
Hardhienata, Dr. Ing. Soewarto (2010),
‘’Diseminasi-Perkembangan-Roket-Dan-Satelit’’, Deputi Teknologi Dirgantara Lapan Pusat Teknologi Satelit
(Pusteksat), Bandung
Ihyaudin, (2010), ‘’Kompetisi Muatan Roket Indonesia (Komurindo’’). Lembaga Antariksa dan Penerbangan Nasional.
