RANCANG BANGUN SISTEM BALLAST PADA ROV (REMOTELY UNDERWATER VEHICLE)

(1)

RANCANG BANGUN SISTEM BALLAST

PADA ROV (REMOTELY UNDERWATER VEHICLE)

Yanuar chandra*, Didik Setyo Purnomo**, Endah Suryawati N,**

*Mahasiswa **Dosen Pembimbing

Jurusan Teknik Mekatronika – Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya

Kampus PENS – ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya Telp : +62+031+5947280, Fax +62+031+5946011

ABSTRAK

Robot bawah air memiliki suatu sistem agar robot dapat tenggelam atau mengapung di dalam air. Sistem tersebut di adaptasi dari sistem kapal tongkang, dimana kapal masih dapat mengapung meskipun diberi muatan yang cukup banyak. Sistem yang di adaptasi dari kapal tongkang yaitu sistem ballast. Sistem ballast merupakan suatu sistem untuk memanipulasi berat benda di dalam air.

Sebagai salah satu aplikasi robot penjelajah, pada tugas akhir ini dibuatlah perangkat mekanik pergerakan robot dalam menyelam dan mengapung di dalam air dengan judul.“RANCANG BANGUN SISTEM BALLAST PADA ROV”.

Sistem ballast yang dikembangkan dalam proyek akhir dikontrol dengan penghantar kabel sehingga masukan yang diterima oleh mikrokontroler. Robot bawah air dapat menyelam di dalam air sesuai kedalaman yang diinginkan dan mengapung ke kondisi awal dengan menggunakan sistem ballast. Maka dirancang lah sebuah sistem ballast dengan menggunakan sistem pompa air dengan besar volume ROV sebesar 14,31 dm3_dan besar volume tangki ballast 51 dm3_{. Sistem ballast ini mampu membuat ROV dapat tenggelam dan mengapung} dengan cepat dan efisien dan dapat tenggelam pada kedalaman mencapai 50 cm dengan waktu menyelam dan mengapung sebesar 5 m/s2_.

Kata kunci : ROV, ballast, remote kontrol, mikrokontroler

1. PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Dewasa ini teknologi wahana bawah air tanpa awak (underwater vehicle) semakin banyak dikembangkan. Pada umumnya sistem wahana tersebut dibedakan menjadi

Autonomous Underwater Vehicles (AUV) dan Remoted operated underwater vehicles (ROV).

AUV dapat bergerak secara otomatis yang biasanya beroperasi di permukaan air dan dapat menyelam tetapi tidak terlalu dalam. Sedangkan ROV biasanya beroperasi di laut dalam yang dikontrol dari kapal dengan menggunakan theter. Kedua wahana tersebut secara luas sudah banyak diaplikasikan baik untuk melakukan suatu misi/kegiatan dibawah laut, surveilance, maupun untuk sistem pertahanan dan keamanan. Gambar 1.1 merupakan contoh wahana bawah air tanpa awak.

Gambar 1.1: Contoh wahana bawah air tanpa awak [1]

Pada umumnya wahana bawah air harus memiliki beberapa fitur antara lain sumber tegangan, sistem propulsion ( penggerak wahana bawah air tanpa awak secara vertikal), sistem kontrol, sistem navigasi, sensor, dan sistem yang berfungsi sebagai penggerak wahana bawah air tanpa awak secara horisontal. Fitur fitur tersebut umumnya dimiliki oleh sistem wahana bawah air tanpa awak salah satunya ROV. Gambar 1.2 menunjukkan fitur yang terdapat pada wahana bawah air tanpa awak

(2)

Gambar 1.2: Contoh fitur yang terdapat pada wahana bawah air tanpa awak [3] Pada proyek akhir ini akan dibuat suatu sistem ballast yang dapat menggerakkan ROV bergerak naik dan turun dengan cepat sehingga dapat mempercepat proses naik dan turunnya ROV tersebut

1.2.

Perumusan masalah

Sistem ballast yang dikembangkan ini merupakan sistem yang terdapat pada remotely underwater vehicle yang dikendalikan oleh operator yang berada di daratan. Dengan berbagai kebutuhan dasar

yang harus dipenuhi dalam

pengembangannya, maka beberapa aspek ruangan yang dibutuhkan, peralatan instrumentasi dan pendukung pada sistem

ballast ini untuk dapat mempermudah wahana

bawah air tanpa awak tersebut tenggelam dengan cepat dan mampu mempertahankan posisi dan mengapung dengan cepat. Maka dari pada itu diperlukan suatu sistem desain yang mendukung dalam hal tata letak, instrumen mekanik maupun elektronik bekerja dengan aman.

Dari permasalahan ini dapat dijelaskan beberapa tahapan permasalahan yang harus diselesaikan dalam proyek akir ini adalah :

- Bagaimana sistem ballast ini dapat bekerja dengan baik tenggelam dan dan mengapung

1.3.

Batasan masalah

Agar proyek akhir ini bisa berjalan dengan lancar, menghemat biaya yang dikeluarkan, dan agar tidak melebar dari judul yang telah dibuat, perlu adanya batasan masalah. Batasan masalah yang dimaksudkan diantaranya:

- Pengujian alat diilustrasikan dilakukan pada kolam dan air yang tenang.

- Alat ini berkerja pada sumbu y.

- Pengujian ROV ini dilakukan pada kolam renang yang memiliki kedalaman tertentu.

1.4.

Tujuan dan manfaat

Tujuan utama dari proyek akhir ini adalah untuk membuat suatu sistem ballast yang berfungsi mempertahankan posisi kedalaman menyelam pada wahana bawah air tanpa awak yang mampu tenggelam dan mengapung dengan cepat dan juga dengan biaya pembuatannya murah tetapi memiliki kualitas yang baik. Tujuan ini akan terealisasikan apabila dalam perancangan dilakukan secara integral terhadap beberapa aspek antara lain aspek mekanik yang berhubungan dengan design dari tabung tersebut dan aspek elektronik yang mencakup permasalahan kontrol dan kemudi.

Manfaat yang akan didapatkan dengan adanya pengembangan lebih lanjut dari teknologi ini dapt dilihat dari berbagai sisi diantaranya:

1. Bagi para peneliti

- Alat ini dapat digunakan sebagai suatu kesatuan dari robot bawah air sendiri yang nantinya dapat digunakan untuk meneliti kondisi bawah laut misal:

• Sebagi sarana eksplorasi bawah laut yang mencapai kedalam puluhan kilometer

2. Bagi masyarakat

- Sebagai sarana untuk melihat pemandangan bawah laut dengan kedalaman tertentu.

- Dapat menjadi bagian dari ROV untuk melihat objek bawah laut tanpa menyelam kedasar laut.

3. Untuk kepentingan militer

- Sebagai kesatuan bagian dari ROV dapat digunakan sebagai salah satu peralatan pengganti kapal perang yang mampu mengawasi perbatasan Negara.

1.5. Metodologi

Metodologi yang akan digunakan dalam proyek akhir ini adalah merencanakan, merancang dan membuat sistem sebuah sistem

ballast dari sebuah ROV seperti yang terdapat

(3)

Gambar 1.3: Metode pelaksanaan program

1.6. Sistematika penulisan

Sistematika pembahasan dalam penyusunn laporan Proyek akhir ini adalah sebagai berikut:

Bab I :Pendahuluan

Berisi latar belakang pembuatan, tujuan, batasan masalah yang dikerjakan dan sistematika pembahasan

Bab II :Teori penunjang

Menjelaskan mengenai teori-teori panunjang yang akan dijadikan landasan dan rujukan perhitungan dalam mengerjakan proyeka akhir ini.

Bab III : Perencanaan dan pembuatan

Menjelaskan dan membahas tentang perencanaan dan pembuatan ROV Bab IV : Hasil dan pembahasan

Membahas pengujian sistem komunikasi yaitu sistem kerja perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).

Bab V : Penutup

Berisi kesimpulan dari keseluruhan pengerjaan proyek akhir dan saran-saran untuk memperbaiki kelemahan sistem dari robot yang telah dibuat demi pengembangan dan penyempurnaan di waktu mendatang.

Daftar pustaka

Pada bab ini ber isi referensi yang digunakan dalam proyek akhir ini

TEORI PENUNJANG

Definisikan ROV (Remotely Operated

Vehicle) menurut Marine Technology Society ROV

Committee’s dalam “Operational Guidelines for

ROVs” (1984) dan The National Research Council

Committee’s dalam “Undersea Vehicles and

National Needs” (1996) adalah pada dasarnya

sebuah robot bawah laut yang dikendalikan oleh operator ROV, untuk tetap dalam kondisi yang aman, pada saat ROV bekerja di lingkungan yang berbahaya.

Pada penggunaan RUV tidak berdiri sendiri, tetapi sudah dilengkapi dengan berbagai instrumen yang benar-benar bermanfaat bagi RUV nya. Untuk sistem kendali pada RUV dapat menggunakan kabel ataupun tanpa kabel/remote control . Beberapa penelitian yang mengaplikasikan kendali tanpa kabel (remote control) pada RUV yang dibuat, seperti Robison dan Keary (2000).

Untuk sistem navigasi RUV juga dapat dikendalikan dengan navigasi yang baik dan handal seperti pada RUV ini di dukung dengan kamera yang mempunyai fungsi untuk navigasi. Beberapa peneliti telah mengaplikasikan kamera pada robot buatannya seperti Williams et al. (2006).

2.1 HUKUM ARCHIMEDES

Hukum Archimedes menyatakan sebagai berikut, Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya.

Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida akan mendapatkan

Peninjauan literature

permodelan desain Peninjauan literatur sistem

ballast

Permodelan desain ROV

Permodelan desain sistem

ballast ROV Perancanga n desain bodi ROV Perancangan desain ballast ROV simulasi simulasi Penggabungan dan percobaan alat Perancang an desain ROV Mulai Selesai

(4)

gaya angkat ke atas yang sama besar dengan berat fluida fluida yang dipindahkan. Besarnya gaya ke atas menurut Hukum Archimedes ditulis dalam persamaan :

Fa = ρ v g

(2.1) Keterangan :

Fa = gaya ke atas (N)

V = volume benda yang tercelup (m3) ρ = massa jenis zat cair (kg/m3) g = percepatan gravitasi (N/kg)

Gambar berikut ini gaya yang terjadi pada wahana bawah air tanpa awak

Gambar 2.1: Buoyancy[5]

Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukum newton juga. • Bila gaya archimedes sama dengan gaya berat

W maka resultan gaya =0 dan benda melayang .

• Bila FA>W maka benda akan terdorong keatas akan melayang

• Bila FA<W maka benda akan terdorong kebawah dan tenggelam

Jika massa jenis fluida lebih kecil daripada massa jenis balok maka agar balok berada dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume balok.Artinya tidak seluruhnya berada terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume balok dan rapat massa cairan sama dengan rapat rapat massa benda. Jika rapat massa benda lebih besar daripada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang tidak sama dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam.

Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami

dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (Fa) dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut yaitu seperti berikut.

• Tenggelam

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w) lebih besar dari gaya ke atas (Fa).

w > Fa (2.2) ρb X Vb X g > ρa X Va X g (2.3) ρb > ρa (2.4)

Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair (ρ)

Gambar 2.2: Berat benda > Gaya apung • Melayang

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w)sama dengan gaya ke atas (Fa) atu benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang w = Fa (2.5) ρb X Vb X g = ρa X Va X g (2.6) ρb = ρa (2.7)

Gambar 2.3: Berat benda = Gaya apung • Terapung

(5)

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w) lebih kecil dari gaya ke atas (Fa).

w < Fa (2.8) ρb X Vb X g < ρa X Va X g (2.9) ρb < ρa (2.10)

Gambar 2.4: Berat benda < Gaya apung Selisih antara W dan FA disebut gaya naik (Fn). Fn = FA – W

(2.11)

Benda terapung tentunya dalam keadaan setimbang, sehingga berlaku :

FA’ = W (2.12)

rc . Vb2 . g = rb . Vb . g (2.13)

FA’ = Gaya ke atas yang dialami oleh bagian benda yang tercelup di dalam zat cair.

Vb1 = Volume benda yang berada dipermukaan zat cair.

Vb2 = Volume benda yang tercelup di dalam zat cair.

Vb = Vb1 + Vb 2 (2.14) FA’ = rc . Vb2 . g

(2.15)

Berat (massa) benda terapung = berat (massa) zat cair yang dipindahkan

Gambar 2.5 gaya yang terjadi pada benda di air

Gambar 2.5: Gerak vertikal bouyancy [4] Daya apung (bouyancy) ada 3 macam, yaitu :

1. Daya apung positif (positive bouyancy) : bila suatu benda mengapung.

2. Daya apung negatif (negative bouyancy) : bila suatu benda tenggelam.

3. Daya apung netral (neutral bouyancy) : bila benda dapat melayang..

Setiap objek pada kedalaman tertentu akan memiliki tekanan yang berbeda. Perbedaan tekanan menyebabkan terjadinya daya apung ke atas.Besarnya nilai dari gaya apung keatas dapat deketahui dengan persamaan di bawah ini:

B = -ρ

f

V

disp

g

(2.16)

Dimana ρf adalah densitas dari fluida, Vdisp adalah volume benda yang tercelup air, dan g adalah percepatan gravitasi di lokasi tersebut. Dengan kata lain "gaya apung" pada benda yang berada didalam air akan memiliki gaya tekan ketas berlawanan dengan arah gravitasi bumi sehingga didapatkan persamaan dibawah ini

B = ρ

f

Vg

(2.17)

Gaya total pada benda harus nol seperti prinsip Archimedes berlaku, dan dengan demikian jumlah gaya apung dan berat benda

F = 0 = mg - ρ

f

Vg

(2.18)

Jika daya apung dari suatu obyek (tak terkendali dan unpowered) melebihi berat, ia cenderung naik. Sebuah objek yang beratnya melebihi berat apung ini cenderung tenggelam. Perhitungan gaya ke atas pada objek terendam selama periode percepatan tidak dapat dilakukan oleh prinsip Archimedes sendiri, maka perlu mempertimbangkan dinamika objek yang melibatkan daya apung. Setelah itu

(6)

benda sepenuhnya tenggelam ke dalam cairan atau naik ke permukaan dan mengendap, prinsip Archimedes dapat diterapkan sendiri. Untuk objek mengambang, dengan hanya menggantikan volume terendam air.

Agar prinsip Archimedes digunakan , objek tersebut harus berada dalam keseimbangan oleh karena itu;

mg = ρ

f

Vg

(2.19)

maka

m = ρ

f

V

(2.20)

Menunjukkan bahwa kedalaman dimana objek mengambang akan tenggelam, dan volume cairan akan menggantikan, dan tidak bergantung pada medan gravitasi terlepas dari lokasi geografis. Hal ini dapat terjadi bahwa tidak hanya sekedar gaya apung dan gravitasi ikut bermain. Hal ini terjadi jika benda tersebut tertahan atau tenggelam . Sebuah objek yang cenderung untuk mengapung membutuhkan T menahan ketegangan memaksa agar tetap sepenuhnya terendam. Sebuah objek yang cenderung tenggelam pada akhirnya akan memiliki gaya normal dari kendala N diberikan atasnya oleh lantai yang solid. Gaya kendala dapat ketegangan dalam skala musim semi mengukur berat di fluida, dan adalah bagaimana berat semu didefinisikan.

Jika objek dinyatakan akan mengapung, ketegangan untuk mengendalikan sepenuhnya terendam adalah:

T = ρ

f

Vg

–

mg

(2.21)

sehingga didapatkan gaya normal :

N = mg- ρ

f

V

(2.22)

'Buoyancy gaya = berat benda dalam ruang kosong - berat benda tenggelam dalam fluida'

Gambar 2.6 gaya yang terjadi pada benda di air

Gambar 2.6: Gaya yang terjadi pada benda di air [3]

2.2 SISTEM BALLAST

Pada dasarnya, ada dua cara untuk menenggelamkan kapal selam yaitu dengan cara menyelam secara dinamis dan statis. Banyak model kapal selam menggunakan metode statis dan dinamis saat menyelam pada umumnya digunakan oleh semua kapal selam militer. Sistem dinamis adalah sistem dengan metode penyelaman dinamis dimana kapal selam menggunakan sirip atau biasa disebut dengan hidroplane dan dibantu dengan kecepatan dari kapal selam tersebut untuk membantu pergerakan kapal selam tersebut agar dapat menyelam dan mengapung di air. Sedangkan untuk kapal selam statis yaitu memiliki proses penyelaman dengan cara mengubah berat kapal selam tersebut misalnya dengan cara mengisi tangki ballast yang bertujuan untuk melakukan pergerakan penyelaman dan untuk melakukan pergerakan mengapung dilakukan dengan memompa air dari tangki ballast keluar dari ROV. Dalam proyek akhir ini akan dibuat sebuah sistem

ballast yang merupakan bagian dari model kapal

selam dengan model penyelaman secara statis. Berikut ini adalah contoh gambar proses penyelaman secara dinamik

Gambar 2.7 : Menyelam secara dinamik [4] Berikut ini adalah contoh gambar proses penyelaman secara static dengan menggunakan salah satu model sistem ballast yaitu dengan sistem piston

Gambar 2.8 : Menyelam secara static dengan bantuan sistem ballast [4]

Bouyancy adalah suatu faktor yang sangat

penting di dalam penyelaman. Selama melakukan pergerakan dalam air dengan scuba, penyelam harus dapat mempertahankan posisi neutral atau dalam keadaan mengapung "Buoyancy Positif" terjadi apabila berat kapal lebih kecil dari gaya apung sehinggadapat menyebabkan kapal selam naik ke permukaan. Pada keaadaan "buoyancy

(7)

Negatif" terjadi apabila berat kapal selam lebih besar dari gaya apung dan menyebabkan kapal selam tenggelam. "buoyancy Netral" mengacu pada kondisi di mana berat kapal selam sama p dengan gaya apung, sehingga menglami pergerakan melayang.pada posisi kapal selam dalam keadaan yan disebut dengan "daya apung netral" yaitu dimana posisi yang sangat sulit untuk didapatkan yaitu posisi dimana kapal selam saat istirahat akan naik ke permukaan atau tenggelam ke bawah.Buoyancy pada kapal selam dapat bisa diubah dengan membiarkan air ke dalam tangki

ballast utama Main Ballast Tank (MBT). MBT

dapat ditentukan dalam tiga cara berbeda: (a) di dalam lambung tekanan, (b) di luar hull tekanan sebagai tank tambahan, dan (c) di antara lambung luar dan tekanan lambung.. Kelemahan memiliki MBT tekanan di dalam lambung jelas: tidak memakan ruang yang lain bisa digunakan untuk peralatan, senjata, atau personil. Susunan MBT sering digunakan dan kapal selam lainnya. . Kebanyakan kapal selam militer modern menggunakan ruang yang di-antara hull tekanan dalam dan luar lambung sebagai MBT. Gambar 2.9 dibawah ini adalah penempatan posisi hull pada ROV

Gambar 2.9: Penempatan posisi hull pada ROV.[5]

Gambar 2.10 dibawah ini adalah gambar gerak dari sistem ballast pada kapal selam

Gambar 2.10: Flooding dan Blowing dari sistem

ballast [4].

Proses ini terjadi pada permukaan kapal selam, air dalam MBT adalah dikeluarkan oleh udara bertekanan. Ketika kapal selam ini tenggelam, air dipaksa keluar dengan menggunakan udara bertekanan tinggi untuk mengatasi yang diakibatkan oleh tekanan air. Setelah kapal sudah dekat permukaan, yang bertiup dari hasil yang MBT dengan tekanan udara rendah. Setelah di permukaan, perahu menutup dan kemudian membuka lubang utama kemudian katup menyamakan tekanan udara di MBT dengan atmosfer.

Prinsip kerja sistem ballast ini adalah mengalirkan udara bebas kedalam tabung melalui saluran udara dan dimana udara tadi terperangkap tidak dapat keluar yang nantinya tabung tersebut dipenuhi oleh udara bertekanan tinggi yang menyebabkan posisi wahana bawah air tanpa awak akan tenggelam. Dan untuk mengembalikan posisi wahana bawah air atau bergerak keatas mendekati permukaan udara dalam tabung tersebut dikeluarkan melalui saluran pipa keluaran udara ke tabung yang berukuran lebih besar ini dimaksudkan agar udara mampu mengangkat wahana bawah air ke permukaan. Sistem ini sesuai dengan hukum Archimedes yang menyatakan bahwa udara akan mengalir dari tempat yang bertekanan tinggi menuju ketempat yang bertekanan rendah.

2.3 Mikrokontroler AVR Atmega 16

Mikrokontroler adalah suatu piranti yang digunakan untuk

mengolah data-data biner (digital) yang didalamnya merupakan

gabungan dari rangkaian-rangkaian elektronik yng dikemas dalam

bentuk suatu chip (IC). Pada umumnya mikrokontroler tediri dari

bagian-bagian sebagai berikut: Alamat (address), Data, Pengendali,

Memori (RAM atu ROM), dan bagian input-Output. AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set 16 Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan

Mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATmega16 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan.

(8)

Gambar 2.11 merupakan gambar dari blok diagram arsitektur Atmega16.

Gambar 2.11: Blok Diagram Arsitektur ATmega16 [5]

2.4 Teori Motor DC

Motor DC pada saat ini digunakan pada industri yang memerlukan gerakan dengan kepresisisan yang tinggi untuk pengaturan kecepatan pada torsi yang konstan.

Gambar 2.13 merupakan gambar motor DC.

Gambar 2.13: Motor DC [5]

Motor DC berfungsi mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanis dimana gerak tersebut berupa putaran dari motor. Prinsip dasar dari motor arus searah adalah kalau sebuah kawat berarus diletakkan antara kutub magnet (U-S), maka pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang menggerakan kawat itu. Arah gerakan kawat dapat ditentukan dengan mengguankan kaidah tangan kiri, yang berbunyi sebagai berikut :”Apabila tangan kiri terbuka diletakkan diantara kutub U dan S, sehingga garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus telapak tangan kiri dan arus di dalam kawat mengalir. Searah dengan arah keempat jari, maka kawat itu akan mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah ibu jari”. Prinsip kerja motor DC dapat dilihat pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14: Prinsip kerja motor DC [5]

Pada motor arus searah medan magnet akan dihasilkan oleh medan dengan kerapatan fluks sebesar B. bila kumparan jangkar yang dilingkupi medan magnet dari kumparan medan dialiri arus sebesar I, maka akan menghasilkan suatu gaya F dengan besarnya gaya tersebut adalah:

F = B I L dyne

(2.25) Dimana :

B = kepadatan fluks magnet (Gauss) L = penghantar (cm)

I = arus listrik yang mengalir (Ampere)

Persamaan di atas merupakan prinsip sebuah motor searah, dimana terjadi proses perubahan energi listrik (I) menjadi energi mekanik (F), bila motor DC memiliki jari-jari sepanjang r, maka kopel yang dibangkitkan adalah :

T = F . r = B I L . r

(2.26) 2.4.1 Bagian diam/tetap (stasioner)

Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektromagnetik) atau magnet permanen. Bagian stator terdiri dari bodi motor yang memiliki magnet yang melekat padanya. Untuk motor kecil, magnet tersebut adalah magnet permanen sedangkan untuk motor besar menggunakan elektromagnetik. Kumparan yang dililitkan pada lempeng-lempeng magnet disebut kumparan medan.

Gambar 2.15 di bawah merupakan stator dari sebuah motor :

Gambar 2.15: Stator Motor DC [5] 2.4.2 Bagian berputar (rotor).

Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir.Suatu kumparan motor akan berfungsi apabila mempunyai Kumparan medan,berfungsi sebagai pengahsil medan magnet.Kumparan jangkar, berfungsi sebagai pengimbas GGL pada konduktor yang terletak pada laur-alur jangkar.Celah udara yang memungkinkan berputarnya jangkar dalam medan magnet.

(9)

Gambar 2.16 berikut merupakan gambar dari rotor motor DC

Gambar 2.16: Rotor Motor DC [5] 2.4.3 Torsi

Torsi adalah putaran dari suatu gaya terhadap suatu poros. Hal ini dapat di ukur dengan hasil kali gaya itu dengan jari-jari lingkaran, di mana gaya itu bekerja. Pada suatu pulley dengan jari-jari r meter bekerja suatu gaya F Newton yang menyebabkan pulley berputar dengan kecepatan n putaran per detik.

Torsi (T) = F x r Newton meter (N-m) (2.27)

Usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut pada suatu putaran adalah :

Usaha = gaya x jarak = F x 2pr (2.28)

Daya yang dibangkitkan adalah : Daya = Usaha x n

(2.29)

2.4.4 Jenis-Jenis Motor DC

Berdasarkan sumber arus penguatan magnet, motor DC dapat

dibedakan atas :

1. Motor Penguat Permanen.

2. Motor DC penguatan terpisah, bila arus penguatan magnet diperoleh dari sumber DC diluar motor. Motor DC penguat terpisah memiliki kumparan jangkar dan kumparan medan yang di catu dari sumber yang berbeda. Pengaturan kecepatan dilakukan melalui pengaturan tegangan pada kumparan jangkar.

3. Motor DC dengan penguatan sendiri, bila arus penguatan magnet berasal dari motor itu sendiri.

Sedangkan menurut kontruksinya terdapat tiga jenis motor DC, yaitu :

1. Motor DC Shunt

Motor DC shunt memiliki kumparan medan yang dihubungkan secara paralel dengan kumparan jangkar. Kondisi ini akan banyak menghasilkan kecepatan yang konstan. Pengaturan kecepatan dapat dilakukan dengan pengaturan tegangan secara stabil dengan torsi yang hanya tergantung pada besarnya arus jangkar dan pengaturan tahanan yang dihubungkan seri dengan kumparan jangkar, tetapi cara ini kurang baik sebab rugi-rugi daya pada r akan tergantung pada kecepatan dan torsi beban.

2. Motor DC Seri

Motor DC seri mempunyai medan penguat yang dihubungkan seri dengan medan jangkar. Arus jangkar lebih besar daripada arus jangkar pada motor jenis shunt dan jumlah kumparan N, lebih sedikit. Tahanan pada motor DC seri lebih kecil karena tahanan itu sendiri merupakan bagian dari jumlah lilitan yang sedikit. Kecepatan motor dapat diatur melalui pengaturan catu.

3. Motor Kompond

Motor ini merupakan gabungan dari sifat-sifat dari motor DC shunt dan motor DC seri, tergantung mana yang lebih kuat lilitannya,umumnya motor jenis ini memiliki momen start yang lebih besar seperti motor DC seri. Perubahan kecepatan sekitar 25% terhadap kecepatan tanpa beban. Motor ini dibagi menjadi 2 jenis yaitu motor kompond panjang dan motor kompond pendek

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN

3.1. Instrument mekanik

Pada sub bab instrument mekanik ini akan dibagi menjadi beberapa bagian pembahasan yaitu:

1. Desain ROV

Desain dari ROV yang dibuat berdasarkan dari referernsi yang telah didapatkan sehingga menjadi acuan untuk mendisain ROV.

(10)

Proses pembuatan ROV yang akan dijelaskan yaitu bagamana pembuatan ROV mulai dari bahan mentah sehingga menjadi ROV.

3. Desain dan Pembuatan ballast

Desain dan pembuatan ROV yang telah dibuat dan dijelaskan tentang desain dari sistem ballast yang dibuat dengan sistem kerja dari sistem balast tersebut berserta bahan yag digunakan.

3.1.1 Desain ROV

Pada pembuatan desain ROV ini di buat berdasarkan referensi yang didapatkan pada permodelan ROV dan AUV sendiri yaitu umumnya berbentuk silindris. terlihat dari beberapa referensi bahwa umumnya beberapa desain dari ROV berbentuk silindris yang memungkinkan dapat melakukan pergerakan manuvering dengan mudah dari data dari beberapa sumber tersebut dbutalah desain bentuk auto cad Gambar 3.1 berikut ini merupakan Desain autocad ROV yang akan di bangun

Gambar 3.1: Desain ROV

Gambar 3.2 berikut ini merupakan Desain autocad ROV yang akan di bangun dalam bentuk solid

Gambar 3.2: Desain ROV 3D

Gambar 3.3 berikut ini merupakan Desain autocad ROV yang akan di bangun bentuk solid

Gambar 3.3: Desain 2 ROV 3D

3.1.2 Pembuatan ROV

Dalam pembuatan ROV ini digunakan suatu bahan yang disebut dengan fibreglas mengapa fiberglass ini digunakan sebagai bahan dari pembuatan ROV ini yaitu fiberglass sendiri memiliki keunggulan , diantaranya berat yang lebih ringan, memiliki kekuatan yang sangat tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah. Kekuatan tarik dari fibreglass lebih tinggi daripada semua paduan logam. Berikut ini adalah beberapa bahan yang diperlukan untuk membuat fiberglass terlihat pada gambar 3.4 dibawah ini

Gambar 3.4: Bahan bahan fiberglass

Setelah memalui proses pembuatan dengan menggunakan fiberglass didapatkan hasil desain body ROV ini terlihat pada gambar 3.5 dibawah ini:

Gambar 3.5: Realisasi ROV 3.1.3 Desain dan Pembuatan sistem ballast

a) Desain dan pembuatan system ballast 1 Desain ballast ini didapatkan dari referensi yang didapatkan yaitu piston ballast tank, piston ballast tank dapat digambarkan pada gambar 3.6 sebagai berikut:

(11)

Piston tangki ballast (Gambar 3.6) terdiri silinder dan piston yang dapat bergerak, seperti jarum suntik raksasa. Piston bisa dipindahkan dengan benang, cogwheel dan motor kecil. Akhir silinder luar langsung terhubung ke air sekitarnya. Dalam tangki ballast piston udara tidak hadir. Sama seperti tangki fleksibel tekanan di dalam perahu itu meningkat jika piston tangki diisi dengan air.. Karena stroke piston besar, jenis ini sebagian besar tangki ballast dipasang horizontal. Berikut ini adalah contoh bentuk realisasi dari bentuk piston

ballast tank terlihat pada gambar 3.7 dibawah ini.

Gambar 3.7: Piston ballast tank

Dari beberapa literatur yang ada maka di buatlah desain berdasarkan literatur yang di dapatkan. Berikut ini merupakan desain sistemballast yang akan digunkan seperti yang terlihat pada gambar 3.8 desain ballast 1 dibawah ini

Gambar 3.8: Desain ballast I

Sistem ballast ini terdiri dari 8 buah syringe dengan total volume 240 ml, as ulir, bolt, dan motor dc torsi berikut ini merupakan bentuk realisasi dari desain sistem ballast .gambar 3.9 dibawah ini merupakan gambar dari ballast 1

Gambar 3.9: Ballast I

b) Desain dan pembuatan system ballast 2

Pada desain ballast yang ke dua ini tetap sama menggunkan prinsip dari piston ballast ini. terdiri silinder dan piston yang dapat bergerak, seperti jarum suntik raksasa. Piston bisa dipindahkan dengan benang, cogwheel dan motor kecil. Akhir silinder luar langsung terhubung ke air sekitarnya. berikut ini merupakan Desain ballast 2 yang akan digunakan. Gambar 3.10 dibawah ini merupakan desain sistem ballast 2

Gambar 3.10: Desain ballast II Gambar 3.11 berikut ini merupakan bentuk realisasi dari sistem ballast 2

Gambar 3.11: Ballast II

Desain ini menggunkan sistem yang hampir sama dengan syringe yaitu menggunakan piston dan tangki pvc. Sistem ini terdiri dari motor dc torsi, as ulir, piston, dan tabung berukurun 4 dim dengan panjang 50 cm

c) Desain dan pembuatan system ballast 3 Pada desain ballast yang ke dua ini tetap sama tp yang membedakan disini adalah fungsi dari ulir diganti dengan string gambar 3.12 berikut ini merupakan Desain ballast 2 yang akan digunakan.

Gambar 3.12: Desain ballast III Desain ini merupakan desain yang akan digunakan sebagai sistem ballast pada ROV dikarenakan memiliki effisiensi yang baik dikarenakan tidak membutuhkan tempat yang besar karena digunakannya ulir dan lebih dapat mengdorong air kedalam tabung secara cepat. Sistem ini terdiri atas pipa PVC dengan ukuran 4 dim dan panjang 50 cm, sting dengan kekuatan 20lbs, motor dc torsi. Desain ini dapat bekerja untuk mempertahankan kedalam ROV tetapi sulit untuk memompa air pada sistem ballast setelah di letakkan pada ROV. Gambar 3.13 berikut ini merupakan bentuk realisasi dari sistem ballast 3

(12)

Gambar 3.13: Ballast III

d) Desain dan pembuatan system ballast 4 Pada pembuatan desain ballast yang ke 4 ini digunakan sistem yang berbeda dari sebelumnya sistem ini terdiri dari 2 buah pumpa submersible yang berfungsi sebagai pemompa air dan menguras air pada tangki ballast, kerja dari sistem ini adala pumpa akan memasukkan air dari luar untuk memenuhi tabung ballast yang bertujuan untuk menambah beban ROV untuk dapat tenggelam dan untuk dapat melayang atau mengapung tangki

ballast yang terisi air yang ada didalam ROV akan

dikosongkan dengan memopa air yang ada didalam untuk keluar. Berikut ini adalah contoh dari desain yang akan dibuat dapat dilihat pada gambar 3.14 dibawah ini.

Gambar 3.14: Desain Ballast IV Ini merupakan desain yang akan digunakan sebagai sistem ballast pada ROV dikarenakan memiliki effisiensi yang baik dikarenakan tidak membutuhkan tempat yang besar karena digunakannya ulir dan lebih dapat mengdorong air kedalam tabung secara cepat. Sistem ini terdiri atas pipa PVC dengan ukuran 4 dim dan panjang 50 cm, sting dengan kekuatan 20lbs, motor dc torsi. Desain ini dapat bekerja untuk mempertahankan kedalam ROV tetapi sulit untuk memompa air pada sistem

ballast setelah di letakkan pada ROV. Gambar 3.15

berikut ini merupakan bentuk realisasi dari sistem

ballast 4

Gambar 3.15: Ballast IV

Sehingga didapatkan nilai perhitungan perhitungan yang mendukung dalam pembuatan ROV ini VOLUME ROV Volume tabung = 3,14*r2_*h (3.1) Volume bola = 4/3*3,14*r3 (3.2) Volume krucut = 1/3*3.14*r2_*t (3.3)

r = jari jari lingkaran (cm) h = tinggi (cm)

t = tinggi (cm)

Vtot =(volume tabung)+(½volume bola)+ (volume krucut) Vtot =(3,14*r2_{*h)+(1/2*4/3*3,14*r}3₎ ₊ (1/3*3.14*r2_*t) =(3,14*72_{*80)+(1/2*4/3*3,14*7}3_)+(1/3*3, 14*72_*25) =(12308.8)+(718)+(1282,2)=14309,3 cm3 =14,31 dm3 VOLUME BALLAST vol total= (3,14*r2_*h) (3.4) = (3,14 * 5,72_{*50)=5100,93 cm3} =5,1 dm3

Benda akan tenggelam: w > Fa

ρb X Vb X g > ρa X Va X g (3.5)

ρb > ρa (3.6)

1431 kg/m3_>1000kg/m3

Benda akan mengapung :

w = Fa (3.7)

ρb X Vb X g = ρa X Va X g (3.8)

(13)

920 kg/m3 _{< 1000 kg/m}3

Benda akan melayang:

w = Fa (3.10)

ρb X Vb X g = ρa X Va X g (3.11)

ρb = ρa (3.12)

ρb = 1000 kg/m3

berat total- berat kosong-air yg diperlukan=Fa 1431kg/m3 - 610kg/m3 - x = 1000 kg/m3 508-x = 1000 x=1000 - 508 x=489 kg/m3 x=4,89 kg= 4,89 dm3 = 489 cm3 vol total = (3,14*r*r*h) (3.13) 492 = (3,14*5,7*5,7*h) 492 = (102*h) h = 4,82 cm

LETAK TITIK BERAT ROV silinder pejal - y0= 1/2 *t (3.14) - V=pi*r2_*t (3.15) - Perhitungan - y0= 1/2 * t - =1/2* 90=45 cm -kerucutpejal - y0=1/4*t (3.16) - V=(pi**r*r*t)/3 (3.17) - Perhitungan - y0=1/4*25=5,125 cm setengah bola - y0= 3/8R (3.18) - v=2/3*pi*r*R*R (3.19) - perhitungan - yo=2/3*10,8=7,2 cm

-Titik berat benda

- y0 total=

y1+y2+y3=45+5,125+7,2=57,325 cm

Gambar 3.16 berikut ini merupakan gambar desain autocad berserta nilai ukuran dari ROV beserta nilai dan posisi dari titik tengah dari ROV.

Gambar 3.16: Titik tengah dari ROV Gambar 3.17 dibawah ini merupakan realisasi dari titik tengah pada ROV.

Gambar 3.17: Realisasi titik tengah dari ROV 3.2 Instrument elektronik

Kontroller dibangun berdasarkan sensor dan aktuator untuk mendukung pekerjaan metodologi dan tujuan proyek akhir. Sensor rotary encoder untuk mengontrol posisi dan kecepatan, accelerometer tiga sumbu (x, y, dan z) ditempatkan

(14)

pada titik tengah ROV untuk mengetahui posisi sudut kemiringan pada ROV. Gambar 3.18 dibawah ini merupaka desain darikontol elektronik yang digunakan.

Gambar 3.18: Desain kontrol elektronik Berikut adalah spesifikasi elektronik dari desain sistem ballast yang digunakan:

1. Minimum sistem mikrokontroler ATMega32

Gambar 3.21 dibawah ini menunjukkan Minimum sistem mikrokontroler AT mega yang digunakan disertai dengan rangkaian relay 12V yang berfungsi sebagai pengontrol dari pompa submersible yang digunakan.

Gambar 3.21: Minimum sistem mikrokontroler ATMega

2. Submersible pump

Submersible pump ini berfungsi untuk memompa air dari luar kedalam tangki ballast dan juga digunakan sebagai untuk memompa air dari dalam tangki ballast, submersible pump ini ditujukan bekerja pada daerah dalam air dan tidak dapat bekerja di daratan.

Submersible pump yang digunakan terlihat pada gambar 3.22 dibawah ini.

Gambar 3.22: Submersible pump

3. Push button

Untuk kontrol pada sistem ballast digunakan sistem kontrol seperti gambar 3.23 dibawah ini yang terhubung dengan kabel kemudian dihubungkan dengan rangkaian mikrokontoler ATMEGA

Gambar 3.23: Push button

4. Valve 1 arah

Valve satu arah adalah bagian yang menutup aliran ke satu arah dan melewatkannya ke arah yang berlawanan. Sehingga air yang dialirkan tidak dapat kembali dan hanya dapat melewati 1 arah.gambar 3.24 dibawah ii menunjukkan valve 1 arah yang digunakan.

(15)

5. Inverter dc to ac

Sebuah inverter adalah perangkat listrik yang mengubah arus searah (DC) untuk alternating current (AC), inverter DC to AC diatar diperlukan untuk menyalakan pompa submersible yang ber tipe AC dengan masukan dari baterai DC. Pada gambar 3.25 dibawah ini merupakan inverter dc to ac yang di gunakan.

Gambar 3.25: Inverter dc to ac

6. Posisi input dari rangkaian sistem ballast dengan Pompa submersible dan valve 1 arah

Gambar 3.26: Posisi rangkaian input dari sistem ballast

Hasil penggabungan dari valve 1 arah dengan pompa submersible untuk bagian masukkan disini air dapat masuk melalui valve 1 arah tetapi air yang melawati valve tidak dapat kembali

7. Posisi output dari rangkaian sistem ballast dengan Pompa submersible dan valve 1 arah

Gambar 3.27: Posisi rangkaian output dari sistem ballast

Hasil penggabungan dari valve 1 arah dengan pompa submersible untuk bagian keluar dari sistem ballast

PENGUJIAN DAN ANALISA

Dalam Bab ini akan dibahas tentang pengujian berdasarkan perencanaan dari sistem yang dibuat. Program pengujian disimulasikan di suatu sistem yang sesuai. Pengujian ini dilaksanakan untuk mengetahui kehandalan dari sistem dan untuk mengetahui apakah sudah sesuai dengan perencanaan atau belum. Pengujian pertama-tama dilakukan secara terpisah, dan kemudian ke dalam dilakukan ke dalam sistem yang telah terintegrasi.

4.1 Pengukuran ballast dan ROV

Perhitungan volume ballast dan ROV ini dilakukan untuk mengetahui nilai dan hasil dari pengukuran dari ROV dan ballast itu sendiri. Dari perhitugan dan volume ballast dan ROV didapatkan nilai dibawah ini

Data pengukuran

Tabel 4.1 Data pengukuran ROV

Length: 112 cm

Diameter: 14 cm

Mass (wet) in air: 2,5 kg

Mass (dry): 6,1 kg

Typical speed: 0,035 m/s

Volume: 14,31 dm3

Center of gravity: 76 cm Weight of the ROV in air 61 N Weight of the ROV in

water

25 N

Tabel 4.2 Data pengukuran sistem ballast

Length: 70 cm

Diameter: 11,4 cm

Mass ot the ROV in water (wet):

1.9 kg

(16)

Volume: 5,1 dm3 Center of gravity: 30 cm Weight of the ballast in

air

50 N

Weight of the ballast in

water 19 N

Massa elektro (bateri + elektro) = 3,5 kg Massa ROV penuh = 16 kg

Sesuai dengan perhitungan dan percobaan diatas didapatkan perbandingan nilai voleme ballast dan volume ROV yang sesuai syarat agar ROV dapat mengapung dan tenggelam

4.2 Kekuatan kerangka robot dalam air

Pengujian kerangka robot dilakukan untuk mengetahui kekuatan

dari bahan robot yaitu serat fiber untuk menahan tekanan air. Dari

percobaan kekuatan kerangka robot didapatkan data pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.3 Pengujian kekuatan Kerangka Robot. Percobaan Kedalaman (cm) Kondisi kerangka robot 1 10 Tahan 2 20 Tahan 3 30 Tahan 4 40 Tahan 5 50 Tahan 6 60 Tahan 7 70 Tahan 8 80 Tahan 9 90 Tahan 10 100 Tahan Analisa :

Nilai tekanan yang terjadi pada body ROV berdasaarkan perhitutngan adalah sebagai berikut: Vtot =(volume tabung)+(½volume bola)+

(volume krucut) Vtot =(3,14*r2_{*h)+(1/2*4/3*3,14*r}3₎ ₊ (1/3*3.14*r2_*t) =(3,14*72_{*80)+(1/2*4/3*3,14*7}3_)+(1/3*3, 14*72_*25) =(12308.8)+(718)+(1282,2)=14309,3 cm3 =14,31 dm3 Dimana gaya tekan yang terjadi pada ROV adalah sebagai berikut :

Dimisalkan kita ambil nialai kedalaman ROV saat tenggelam yaitu 100 cm N x V h g F 734 , 13 014 , 0 1 , 0 . 81 , 9 . 1000 . . . 1 = = =

ρ

Gaya tekan yang diterima oleh body adalah sebesar 13,734 N dengan kedalaman 100 cm dan untuk kedalaman kedalaman lainy dapat degan mengganti nilai h

4.3 Kekedapaan kerangka robot dari air Tujuan:

Untuk mengetahui kemampuan isolasi ROV agar dapat kedap dari air atau kebocoran

Peralatan: 1. ROV 2. Karet ban 3. Lilin 4. Silicon 5. Resin

Hasil dan Analisa:

Tabel 4.4 Pengujian isolasi Kerangka Robot. Percobaan Bahan lapisan Kondisi

1 Karet Ban bocor

2 Lilin bocor

3 Silicon Kedap

4 Karet ban + silicon Bocor

5 karet

ban+silicon+resin Kedap Percobaan kekedapan kerangka robot sangatlah sulit hal ini

dikarenakan pada setiap mekanik pada robot bawah air ini langsung

berhubungan dengan air sehingga cukup merepotkan untuk dapat

membuat kedap kerangka robot. Seperti yang telah diketahui bahwa

robot ini harus dapat dibongkar-pasang agar dapat memasukan pirantipiranti elektronika maupun mekanik yang lain, sehingga memiliki tingkat kesulitan yang cukup tinggi untuk dapat membuat kedap ruangan yang ada. Setelah melakukan percobaan untuk dapat membuat kedap kerangka robot didapatkan data pada tabel diatas

(17)

4.4 Pengujian perbandingan pemberat dengan gaya ke atas

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan pemberat agar dapat menenggelamkan udara di dalam air. Dari percobaan pengujian perbandingan berat besi dengan gaya ke atas udara di dalam air didapatkan data pada tabel 4.5.

Table 4.5 Pengujian Perbandingan pemberat Dengan Gaya Ke Atas

Udara Di Dalam Air Percobaan Berat pemberat (kg) Kondisi di air 1 3 Terapung 2 6 Terapung 3 9 Terapung 4 12 Terapung 5 15 ½ body ROV berada dalam air 6 18 ½ body ROV berada dalam air 7 21 ½ body ROV berada dalam air 8 24 Melayang 9 27 Tenggelam 10 30 Tenggelam Analisa :

Massa jenis dari ROV sendii dengan berat 6,1 kg dan volume total adalah 0,014 m3_{sehingga didapat} nilai massa jenisnya yaitu

Massajenis ROV = 6,1 kg / 0,014 m3_{= 435,71} kg/m3

Massa jenis air = 1000 kg/m3 Sehingga benda akan mengapung Benda mengapung :

w = Fa

ρb X Vb X g = ρa X Va X g ρb < ρa

435,71 kg/m3 _{< 1000 kg/m}3

dikarenakan ROV ini memiliki ruangan kosong sehingga ROV ini tidak tenggelam sehingga dibutuhkan pemberat agar ROV ini dapat tenggelam. Sehingga diperlukan berat sebesar

beban yang dibutuhkan = massa jenis air x volume total ROV

beban yang dibutuhkan = 1000 x 0,014 = 14 kg semakin berat pemberat ROV lebih dari 14 akan semakin besar bagian volume ROV yang tenggelam di air

gaya tekan keatas yang dialami oleh ROV adalah sebagai berikut

FA = ρ x g x V Keterangan

FA : gaya ke atas (N)

V : volum zat cair yang didesak (m3₎ ρ : massa jenis (kg/m3₎ g : percepatan gravitasi (N/kg) dimana FA = ρ x g x V FA = 1000 x 10 x 0,014 = 140 N

4.5 Pengujian rangkaian penggerak motor dc dan sistem ballast 1

Untuk mengetahui kecepatan memasukkan dan mengeluarkan air dilakukan percobaan dengan mengukur lama sistem ballast mengisi tabung dengan total volume 120 cc

Gambar 4.1: sistem ballast 1 Tabel 4.6 hasil pengujian sistem ballast 1 Waktu (detik) Volume air yang masuk

5 40 10 80 15 120 20 160 25 200 30 240

(18)

Grafik :

Ket

• 1 mililiter = 1 cm3 = 1 cc  1000 kg= 1 m3

 Vol Shrynge @1=60cc

 Total vol srynge = 240 cc= 240 cm3 = 0,24dm3=0,24 kg

 Kecepatan hisap air = panjang syringe / waktu

= 30 / 30 = 1 cm/s Sehingga didapatkan total baret ROV tanpa Ballast yaitu sebagai berikut

Total ROV – vol ballast = 14,31 – 0,24 = 14,07 kg Dengan berat ROV sebesar itu sistem Ballast tidak mampu untuk menenggelamkan ROV dikarenakan sistem ballast hanya dapat memasukkan air sebesar 0,24 kg dan sistem ballast ini membutuhkan ruangan yang cukup besar sehingga dapat mengurangi berat dari ROV tersebut

Untuk mengetahui kecepatan memasukkan dan mengeluarkan air pada sistem ballast 2 dilakukan percobaan dengan mengukur lama sistem ballast mengisi tabung atau memompa tabung dengan total volume 5 liter

Gambar 4.2: Sistem ballast 2 Tabel 4.7 hasil pengujian sistem ballast 2 Waktu (detik) Volume air yang masuk

5 99 ml 10 199 ml 15 299 ml 20 399 ml 25 499 ml Vballast = (3,14*r2_*h) = (3,14 * 5,72_{*30) = 536,94 cm3} =0,51 dm3 _{= 0,51 kg}

Kecepatan memompa air = panjang pipa / waktu = 30 / 25 =1,2 cm/s Sehingga didapatkan total berat ROV tanpa Ballast yaitu sebagai berikut

Total ROV – vol ballast = 14,31 – 0,51 = 13,80 kg Dengan berat ROV sebesar itu sistem Ballast tidak mampu untuk membuat ROV menyelam dan mengapung dikarenakan sistem ballast hanya dapat memasukkan air sebesar 0,51 kg dan sistem ballast ini membutuhkan ruangan yang cukup besar sehingga dapat mengurangi berat dari ROV tersebut

Untuk mengetahui kecepatan memasukkan dan mengeluarkan air pada sistem ballast3 dilakukan percobaan dengan mengukur lama sistem ballast mengisi tabung dengan total volume 4 liter

Gambar 4.3: sistem ballast 3 Tabel 4.8 hasil pengujian sistem ballast 3 Waktu (detik) Volume air yang masuk

5 990ml

10 1995ml

15 2990ml

(19)

Tabel 4.9 hasil pengujian sistem ballast 3

Waktu (detik) Volume air yang keluar

5 1000ml 10 1998ml 15 2990ml 20 3990ml  r= 5,7 cm  h= 50 cm  Vballast = (3,14*r2_*h)  = (3,14 * 5,72_{*50)=5100,93 cm3}  =5,1 dm3_{=5.1 kg} Kecepatan memompa air = panjang pipa / waktu

= 50/ 20 =2,5 cm/s sistem ballast dapat menghisap 4000 ml air selama 20 detik dan sistem ballast 3 ini dapat mendorong air sebanyak 4000 ml dari tangki ballast selama 20 detik, sistem ini memiliki mekanisme yang tidak membutuhkan banyak ruangan dan efisien

4.8 Pengujian pompa submersible Tujuan:

Untuk mengetahui kemampuan submersible pump untuk memompa air yang masuk kedalam sistem ballast berdasarkan posisi letak valve. Peralatan: 1. Baterai 2. Inverter 12V DC to 220V AC 3. Submersible pump 4. Gelas ukur Persiapan :

1. Memasang rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 4.4

2. Mengamati data yang dihasilkan Blok Diagram

Gambar 4.4: Blok Diagram Pengujian submersible pump

Tabel 4.10 Hasil pengujian pompa submersible

waktu Volume air

5 s 2 L 10 s 4 L 15 s 6 L 20 s 8 L 25 s 10 L Grafik :

Didapatkan banyaknya jumlah air yang mampu di pumpa dalam setiap detik,setaip 5 detik pumpa dapat memompa air sebesar 2l untuk 10 detik didapatkan jumlah total air yg dipompa sebesar 4L begitu pula saat detik kelipatannya sehingga setiap 5 detik pompa submersible dapat mengalirkan 2L air,pompa ini sangat efisien dikarenakan dapat memompa air secara cepat

4.9 Pengujian sistem ballast 3 pada ROV Tujuan:

Untuk mengetahui posisi kedalaman dari ROV pada saat di dalam air

Peralatan:

1. System ballast 2. Driver motor

3. Minimum system mikrokontroler ATMega16 4. DC power supply

Baterai Submersible pump Inverter

(20)

5. Seperangkat downloader Atmel ISP dan program editor CodeVisionAVR

6. CodeVisionAVR. 7. PC

Persiapan :

2. Mengetik program pengujian pada Code VisionAVR dalam bahasa C untuk program pada ATmega 16

3. Mengompile program pada CodeVisionAVR. 4. Mendownload program dengan ISP

Programmer melalui CodeVisionAVR. 5. Menjalankan program uji.

6. Mengamati data yang dihasilkan. Blok Diagram

Gambar 4.5 : Blok Diagram Pengujian sistem

ballast 3 pada ROV

Gambar 4.6 Pengujian sistem ballast 3 pada ROV

Grafik :

berat ROV = 16 kg berat ballast = 5 kg

gaya keatas saat ballast penuh dengan air

FA= ρ x g x V

FA = 1000 x 10 x 0,014

= 140 N

gaya keatas saat ballast kososng

FA= ρ x g x V FA = 1000 x 10 x 0,009 = 90 N kecepatan menyelam s = v t 50 = v 20 V = 2,5 cm/s

Saat kondisi awal ROV dimana saat itu sistem

ballast dalam keadaan kosong dan tak berisi air

maka kondisi ROV akan mengapung

Benda akan mengapung : w = Fa

920 kg/m3 _{< 1000 kg/m}3

Dengan menggunakan sistem ballast ini ROV dapat tenggelam dengan baik akan tetapi ROV tidak dapat mengapung kembali dikarenakan gaya yang masuk pada tangki ballast lebih besar dibandingkan gaya dorong motor dc torsi dengan berat ROV.

FA= ρ x g x h

FA = 1000 x 10 x 0,05

= 500 N

dengan dilai gaya tekan sebesar 500 N dibandingkan dengan gaya dorong yang dimiliki motor torsi maka motor tidak dapat mendorong air keluar

ρb X Vb X g > ρa X Va X g ρb > ρa

1431 kg/m3_>1000kg/m3

4.10 Pengujian sistem ballast 4 terhadap ROV

(21)

Untuk mengetahui posisi dari ROV pada saat di dalam air

Peralatan: 1. Batterai

2. Minimum system mikrokontroler ATMega32 3. Inverter AC to DC

4. Submersible pump 5. Valve satu arah

6. Seperangkat downloader Atmel ISP dan program editor CodeVisionAVR

7. CodeVisionAVR. 8. PC

Persiapan :

2. Mengetik program pengujian pada Code VisionAVR dalam bahasa C untuk program pada ATmega 16

3. Mengompile program pada CodeVisionAVR. 4. Mendownload program dengan ISP

Programmer melalui CodeVisionAVR. 5. Menjalankan program uji.

6. Mengamati data yang dihasilkan

Blok Diagram

Gambar 4.7: Blok diagram pengujian sistem

ballast 4 pada ROV

Gambar 4.8: Pengujian sistem ballast 4 pada ROV

Grafik :

berat ROV = 21 kg berat ballast = 5 kg

gaya keatas saat ballast penuh dengan air

FA= ρ x g x V

FA = 1000 x 10 x 0,014

= 140 N

gaya keatas saat ballast kososng

FA= ρ x g x V FA = 1000 x 10 x 0,009 = 90 N kecepatan menyelam s = v t 50 = v 20 V = 2,5 cm/s

Saat kondisi awal ROV dimana saat itu sistem

ballast dalam keadaan kosong dan tak berisi air

maka kondisi ROV akan mengapung Benda akan mengapung :

w = Fa

920 kg/m3 _{< 1000 kg/m}3

Dengan menggunakan sistem ballast ini ROV dapat tenggelam dengan baik akan tetapi ROV tidak dapat mengapung kembali dikarenakan gaya yang masuk pada tangki ballast lebih besar

Push button Mikrokontroler

ATMEGA 32

Pompa submersible

(22)

dibandingkan gaya dorong motor dc torsi dengan berat ROV

FA= ρ x g x h

FA = 1000 x 10 x 0,05

= 500 N

dengan dilai gaya tekan sebesar 500 N dibandingkan dengan gaya dorong yang dimiliki motor torsi maka motor tidak dapat mendorong air keluar

ρb X Vb X g > ρa X Va X g ρb > ρa

1431 kg/m3_>1000kg/m3

Dengan penambahan berat pada body ROV sebesar 20 kg maka ROV dapat dengan mudah melakukan gerak tenggelam dan mengapung pada saat tenggelam ROV dapat dengan cepat melakukan proses penyelaman dan pada saat proses pengapung ROV diangkat beberapa cm dari permukaan dikarenakan pumpa tidak dapat melawan gaya tekan yang terjadi pada posisi kedalaman tertentu

PENUTUP

Pada Bab V ini akan dibahas mengenai kesimpulan percobaan yang

telah dilakukan serta saran untuk pengembangan sistem yang lebih baik.

5.1 KESIMPULAN

Setelah melakukan perencanaan dan pembuatan system ballast kemudian dilakukan pengujian dan analisa, maka dapat diambil beberapa kesimpulan kinerja dari sistem ballast yang digunakan yaitu sebagai berikut:

1. Diperlukan perhitungan yang tepat untuk dapat membuat sistem ballast tersebut untuk dapat bekerja pada ROV sehingga dapa melakukan pergerakan naik dan turun dengan nilai volume ROV sebesar 14,31 dm3_{dan volume ballast sebesar 5,1} dm3_{maka pada kondisi ini ROV} memenuhi untuk melakukan gerak mengapung dan tenggelam disetrtai nilai titik tengah yang dipergunakan untuk menjaga stabilitas ROV yaitu 57,325 cm

2. Dalam setiap pembuatan berbagai desain dari sistim ballast ini diwajibkan unutk mengetahui nilai dari massa ROV, volume ROV, volume sisteim ballast dan jumlah

berat yang mampu untuk

menelenggelamkan ROV, sesuai dengan data yang didapat diatas dengan melakukan percobaan untuk mencapai berat ROV pada kondisi melayang yaitu sebesar 24 kg beban yang harus diisikan pada ROV sehingga ROV dapat dengan mudah melakukan gerak tenggelam dan mengapung dikarenakan air yang masuk dapat dengan cepat menenggelamkan ROV dan mengeluarkan air untuk dapat mengapung

3. Sistem ballast pada kapal dapat diterapkan pada robot penjelajah bawah air ini. Hal ini dikarenakan untuk dapat mengapung dan tenggelam dibutuhkan manipulasi berat dari suatu benda yang berada di dalam air. Secara keseluruhan sistem

ballast yang dibuat sudah bekerja baik,

dengan tingkat keberhasilan mencapai 85 %.

4. Untuk dapat menghambat air masuk ke dalam rangka robot tiap lapisan kerangka robot harus diberi lapisan karet, lilin dan resin, hal ini dilakukan untuk mencegah masuknya air dan merusak rangkaian yang ada didalamnya dan diperlukan isolasi dari elektro juga.

5. Didapatkan dari pengujian diatas ballast yang mampu membuat ROV tenggelam dan mengapung adalah sistem ballast 4 dengan jangkauan menyelam dan mengapung mencapai 50 cm, sementara untuk sistem ballast3 sistem ini hanya dapat membuat ROV tenggelam dan tidak dapat mengapung dan un tuk sistem

ballast 2 dan 1 dinyatakan gagal

dikarenakan sistem ini memerlukan tempat yang besar sehingga mempengaruhi berat ROV yang dipenuhi. 5.2 SARAN – SARAN

Untuk menghindari gaya tekan maupun gaya tarik yang sangat besar dibutuhkan pemilihan desain yang tepat, sehingga ROV dapat tenggelam dan mengapung. Dalam perancangan juga diharuskan disertai perhitungan yang tepat agar ROV dapat berjalan sesua rencana . Semoga apa yang telah kami sampaikan di sini dapat berguna untuk para pembaca sekalian. Segala kritik, saran, serta masukan yang bersifat membangun sangat kami harapkan untuk kesempurnaan proyek ini nantinya.

(23)

[1]www.expresspcb.com/Feedback/ROV/ROV .htm

[2]www.heiszwolf.com/subs/tech/tech01.html [3]www.mbari.org/auv/mappingauv/vehicle_s pecs.htm

[4] Nurul Fauzi,M: Sistem navigasi pada

wahana bawah air tanpa awak,politeknik elektronika negeri surabaya

[5] www.wikipedia.org/wiki/BuoyancyAlvin, H., 1998. 3000 Solved Problems in Phisics, New York:McGraw-Hill Book Company. J. Cadiou, S. Coudray, P. Léon and M. Perrier, "Control

architecture of a deep scientific ROV: VICTOR 6000", in http://konversi.wordpress.com/2009/06/12/seki las-rotary-encoder/ http://puremtc.com/info_faq/ballast_system/ind ex.htm http://pierreyerokine.perso.sfr.fr/Ballast_EV.ht m

“Remotely Operated Vehicles of the World”, 98/99 edition,

published by Oilfield Publications Limited, UK.

R. Bachmayer, S. Humphris, dkk. 1999.” A New Remotely

Operated Underwater Dynamics for Wynamics and Control

Research.

Robinson, H. and Keary, A. (2000) : Remote

Control of Unmanned Undersea Vehicle,

International Unmanned Undersea Vehicle Symposium

Rutherford, k : Evolution of an AUV design

strategy, university

of Southampton

Smallwood, D., Bachmayer, R., and Whitcomb, L. (1999) : A New Remotely