RANCANG BANGUN ROKET REX-22: KAJI KEKUATAN STRUKTUR TABUNG MOTOR ROKET

(1)

RANCANG BANGUN ROKET REX-22: KAJI

KEKUATAN STRUKTUR TABUNG MOTOR ROKET

DESIGN AND MANUFACTURING OF ROCKET REX-22 : ANALYSIS OF

MOTOR ROCKET TUBE STRUCTURAL STRENGTH

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan

Diploma III Program Studi Teknik Aeronautika

Di Jurusan Teknik Mesin

Oleh:

DENI APRIYADI

091221006

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

(2)

RANCANG BANGUN ROKET REX-22 : ANALISIS

KEKUATAN STRUKTUR TABUNG MOTOR ROKET

Penulis:

Deni Apriyadi

NIM: 091221006

Penguji:

1. Ketua

: Nur Rachmat, Dipl.Ing.,M.Sc

2. Anggota

: Syarif Hidayat, Dipl.Ing.,MT

3. Anggota

: Moh. Luthfi, Dipl.Ing.,MT.,M.Sc

Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 18 Juli 2012 dan disahkan sesuai

ketentuan.

Pembimbing I

Singgih Satrio Wibowo, ST.,MT

NIP: 198007262008121006

Pembimbing II

Tria Ma’riz Arief, SST.,MT

NIP:197101142003121001

Ketua Jurusan,

Ir. Ali Mahmudi, M.Eng

NIP:19580606199031001

(3)

Curriculum Vitae

Data Pribadi

Nama Lengkap

: Deni Apriyadi

Tempat, Tgl. Lahir

: Garut, 30 April 1991

Umur

: 21 Tahun

Jenis Kelamin

: Pria

Agama

: islam

Email

: deniapriyadi@ymail.com

Golongan darah

: O

No. Telepon

: 085720089932

Pendidikan Formal

No. Tingkat

Tahun

Lembaga

Prodi/Jurusan

IPK

1 Politeknik 2009 – 2012 Politeknik Negeri Bandung Teknik Aeronautika 3.17

2 SMA

2006 – 2009 SMA Negeri 1 Tarogong IPA

-

3 SMP

2003 – 2006 SMP Negeri 1 Garut

-

4 SD

1997 – 2003 SD Paminggir VI

-

Pengalaman Organisasi

No. Organisasi

Periode

Posisi

1 IMT Aeronautika

2010 – 2011

Ketua

(4)

Saat usaha menggapai mimpi terhenti oleh masalah.

Pejamkan mata.

Dan bayangkan senyuman orang yang kita cintai.

Saat mereka melihat kita keluar dari masalah tersebut.

“THERE IS NO FORCE

OUTSIDE YOUR CONTROL”

Tugas akhir ini saya persembahkan untuk kedua orang tua, nenek, dan saudara.

Serta teman teman. Semoga kita semua bertemu lagi dalam keadaan yang lebih baik.

(5)

(6)

KATA PENGANTAR

Puji serta syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah Subhannahu Wa

Ta’ala atas berkat rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

laporan Tugas Akhir ini selesai tepat pada waktunya. Dan tak lupa penulis panjatkan

shalawat serta salam sebanyak banyaknya semoga selalu tercurah kepada junjungan

kita nabi besar, Muhammad SAW, kepada keluarganya, sahabatnya, serta kepada kita

semua selaku umatnya.

Dalam penulisan laporan ini, hambatan yang dirasakan oleh penulis adalah

penentuan judul laporan tugas akhir, penyusunan-penyusunan kalimat dalam

penyusunan laporan tugas akhir.

Penulis telah membuat laporan karya Tugas Akhir ini dengan judul : rancang

bangun roket REX-22 : kaji kekuatan struktur tabung motor roket. Tujuan dari

penulisan Tugas akhir ini selain sebagai syarat kelulusan adalah untuk mengabadikan

Tugas akhir yang penulis buat kedalam bentuk tulisan.

Bandung, Juli 2012

Penulis

(7)

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini tidak akan

selesai tanpa adanya bantuan, dukungan, serta bimbingan dari berbagai pihak yang

telah sangat membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh

karena itu maka dengan kerendahan diri, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu penulis sehingga laporan

Tugas Akhir ini penulius dapat selesaikan tepat pada waktunya.

1. Orang Tua serta segenap keluarga penulis yang telah banyak membantu dan

mendukung penulis baik secara materil dan moril.

2. Bapak Singgih Satrio Wibowo.ST.MT, sebagai pembimbing pertama penulis

yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membimbing penulis selama

mengerjakan Tugas Akhir ini sampai selesai.

3. Bapak Tria Maariez Arief, S.ST.,MT.selaku pembimbing kedua dan Ketua

Program Studi Teknik Aeronautika. Yang senatiasa tanpa bosan membimbing

penulis dengan sabar.

4. Bapak Ali Mahmudi selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin yang senantiasa

memberikan dukungan dalam kelancaran pengerjaan Tugas Akhir.

5. Bapak Budi Hartono selaku Dosen Wali yang senantiasa memberikan dukungan

kepada penulis.

6. Ibu Maria F. Soetanto selaku Dosen Wali yang sesantiasa memberikan dukungan

kepada penulis.

7. Bapak Sugianto selaku Koordinator Tugas Akhir yang senantiasa memberikan

arahan dalam pelaksanaan Tugas Akhir.

(8)

8. Seluruh Dosen dan Staf Program Studi Teknik Aeronautika yang telah

memberikan ilmu, nasehat, serta pengajaran akademik dan moril baik secara

formal dan non formal.

9. Bapak Ade Warman, Bapak M. Ilyas ( Seyli ), Bapak Sep Dase Taryana, Ibu

Amalia Saraswati yang senatiasa membantu penulis dalam kelancaran pengerjaan

tugas akhir.

10. Aditya Pramudhita dan Irwan Sandy Setiawan selaku rekan seperjuangan penulis

dalam pengerjaan Tugas Akhir. Berjuanglah kawan. Masih ada perjalanan

panjang yang harus kita selesaikan.

11. Fadlih Ramdhan selaku teman baik penulis.

12. Teman-teman sekelas dan seperjuangan penulis Aero 2009 yang telah banyak

memberikan motivasi dan bantuannya.

13. Adik kelas tercinta, Aero 2010 dan Aero 2011.

14. Arti Resha Novianti yang telah banyak sekali memberikan bantuan dan senantiasa

memberikan motivasi lebih kepada penulis serta kabaikannya yang telah

meminjamkan penulis laptop.

15. Serta kepada semua pihak yang telah membantu penulis dan tidak dapat

disebutkan satu persatu Karen keterbatasan penulis, sehingga laporan Tugas

Akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya.

Penulis dengan mengucapkan terima kasih yang sebanyak-banyaknya, semoga

Allah SWT dapat memberikan balasan kebaikan yang berlimpah melebihi apa yang

telah mereka berikan kepada penulis. Dan semoga penulis masih diberikan kesempatan

dan kemampuan untuk membalas jasa-jasa mereka walaupun sedikit.

Amin Ya Rabbal

Allamin.

.

(9)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

UCAPAN TERIMA KASIH ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

ABSTRAKSI ... ix

ABSTRACT ... x

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan ... 2

1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ... 3

1.5 Metodologi ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 5

2.1 Pengertian Roket ... 5

2.2 Sejarah Roket ... 5

2.3 Manfaat Roket ... 6

2.4 Struktur Umum Roket ... 6

2.5 Chamber Pressure ... 9

2.6 Kekuatan Struktur Motor Roket ... 12

2.7 Tegangan pada Tabung Bertekanan ... 12

BAB III Perancangan dan Pembuatan Roket REX-22 ... 15

3.1 Identifikasi Masalah ... 15

(10)

3.1.1 Kriteria Pengoperasian Roket ... 16

3.2 Perancangan Prototipe Roket REX-22 ... 16

3.3 Perancangan Roket REX-22 ... 18

3.4 Penentuan Letak CG ( Center of Gravity )... 26

3.5 Proses Uji Tarik Spesimen Motor Roket ... 26

3.5.1 Proses pengujian tarik ... 27

3.5.2 Perhitungan Spesimen 1. ... 28

3.5.3 Perhitungan Spesimen 2 ... 29

3.5.4 Perhitungan spesimen 3 ... 30

3.6 Perhitungan Chamber Pressure ... 31

3.7 Perhitungan Hoop Stress ... 32

3.8 Longitudinal Stress ... 33

BAB IV PROSES PEMBUATAN DAN ASSEMBLY ROKET REX-22 ... 34

4.1 Pembuatan Nose Cone ... 34

4.1.1 Pembuatan Model ... 34

4.1.2 Pembuatan Cetakan Nose Cone ... 36

4.1.3 Pembuatan Nose Cone ... 37

4.2 Pembuatan Body ... 38

4.2.1 Pembuatan Fin REX-22 ... 38

4.3 Pembuatan Fin ... 41

4.4 Proses Pembuatan Nosel ... 42

4.5 Proses Pembuatan Bulkhead ... 42

4.5.1 Proses Pembuatan Center Ring ... 43

4.5.2 Pembuatan tabung motor roket. ... 43

4.5.3 Proses pembuatan penopang ... 43

4.6 Proses Assembly REX-22 ... 45

4.6.1 Proses Assembly Motor Roket ... 45

4.6.2 Proses AssemblyBody Roket ... 45

4.7 Proses assembly motor roket... 47

4.8 Proses pengecatan ... 48

(11)

4.9 Proses assembly motor roket dengan body roket ... 48

4.10 Pengujian statik ... 48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 49

6.1 Kesimpulan ... 49 6.2 Saran ... 49 DAFTAR PUSTAKA ... 50 KATA PENGANTAR ... 52

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar II. 1 alat pelontar panah api pada zaman cina kuno[2] ... 5

Gambar II. 2 bagian-bagian roket [3] ... 7

Gambar II. 3 bentuk propelan[12] ... 10

Gambar II. 4 motor roket pada saat bahan baka terbakar[2] ... 12

Gambar II. 5 arah gaya-gaya pada tabung[5] ...

13

Gambar III. 1 flowchart pengerjaan tugas akhir ... 17

Gambar III. 2 desain tiga dimensi roket REX-22 ... 19

Gambar III. 3 desain nose cone REX-22 ... 19

Gambar III. 4 desain body REX-22 ... 20

Gambar III. 5 gambar dimensi fin roket. ... 21

Gambar III. 6 desain motor roket REX-22 ... 22

Gambar III. 7 desain referensi nosel [5] ... 23

Gambar III. 8 desain nosel REX-22 ... 23

Gambar III. 9 desain bulkhead motor roket ... 24

Gambar III. 10 letak Center of Gravity ... 26

Gambar III. 11 desain spesimen uji tarik ... 27

Gambar III. 12 proses pencekaman pada uji tarik ... 27

Gambar III. 13 tiga spesimen yang telah putus ...

28

Gambar IV. 1 desain nose cone yang dijadikan mal ... 35

Gambar IV. 2 frame yang telah dituangkan polyurethane A & B ... 35

Gambar IV. 3 model nose cone REX-22 ... 36

Gambar IV. 4 model nose cone yang telah dilapisi dengan fiber dan resin ... 36

Gambar IV. 5 cetakan nose cone yang telah jadi ... 37

Gambar IV. 6 nose cone yang sedang diamplas ... 37

Gambar IV. 7 model fin yang terbuat dari kayu balsa ... 39

Gambar IV. 8 proses pembentukan chamfer dan fillet pada fin ... 40

Gambar IV. 9 pelapisan model fin menggunakan fiber dan resin ... 40

Gambar IV. 10 model fin yang dirapikan dengan menggunakan cutter ... 40

Gambar IV. 11 Proses-proses pembuatan cetakan fin... 41

Gambar IV. 12 proses pembuatan fin ... 41

Gambar IV. 13 proses facing, raoughing, dan finishing... 42

(13)

Gambar IV. 14 bentuk center ring ... 43

Gambar IV. 15 proses assembly nose cone ... 46

Gambar IV. 16 proses assembly fin dengan body ... 47

Gambar IV. 17 proses assembly motor roket ... 47

(14)

ABSTRAKSI

Tulisan ini memaparkan tentang perancangan dan pembuatan roket REX-22 sebagai

roket propelan padat yang menggunakan gula sebagai bahan baku campuran utama

dengan potasium nitrat. Roket ini berdimensi panjang 1000 mm dengan diameter luar

body

adalah 76 mm. Roket ini terdiri dari nose cone, body, fin, motor roket.

Roket REX-22 dibuat dengan menggunakan berbagai jenis material yang

berbeda sesuai dengan kebutuhannya. Perancangan menjadi proses awal dalam

pembuatannya, sehingga diihasilkan dimensi, bentuk, dan spesifikasi dari roket

REX-22. Proses Manufaktur dan

assembly

dari part-part roket.

Hasil akhir yang dicapai dalam tugas Akhir ini adalah dibuatnya roket REX-22.

Perhitungan kekuatan tabung motor roket dengan bahan material aluminium diambil

dari pengolahan data spesimen tabung aluminium yang diuji dengan menggunakan uji

tarik. Serta perhitungan

chamber pressure

pada tabung motor roket dengan menghitung

tekanan yang dihasilkan dari pembakaran propelan yang telah dibuat. Perhitungan

tegangan yang terjadi pada tabung dengan memasukan hasil perhitungan

chamber

pressure

.

Kata kunci : propelan,

nose cone

,

body

, fin, motor roket, nosel,

centering ring

,

bulkhead,

engine block

, komposit, fiber.

(15)

ABSTRACT

This paper describes the design and manufacture of rocket REX-22 as a solid

propellant rocket that uses sugar as the main raw material mixed with potassium nitrate.

The rocket is dimensionless length of 1000 mm with an outer diameter of body is 76

mm. It consists of a rocket nose cone, body, fins, rocket motor.

REX-22 rocket made by using a variety of different types of materials

according to it’s needs. Design into the process early in the making, until get the

dimensions, shapes, and specifications of the REX-22 rocket. Manufacturing process

and assembly of the rocket’s part.

The final result is achieved in this final task is made REX-22 rocket. The

calculation of motor rocket tube with alluminium as it’s material are taken from the

calculation after the tube tested with using tensile test methode. And then calculation

of the chamber pressure that based from pressure that caused by burned propellant.

Calculation the stress on motor rockets tube with using result from calculation of

chamber pressure as its references.

Keyword : propellant, nose cone, body, fin, motor rocket, nozzle, centering ring, bulkhead, engine block, composite, fibre

(16)

DAFTAR PUSTAKA

1]

http://belajar.kemdiknas.go.id/index5.php?display=view&mod=script&cmd=

Bahan%20Belajr/Pengetahuan%20Populer/view&id=81&uniq=202

[2]

http://www.daviddarling.info/encyclopedia/S/solid-propellant_rocket_motor.html

[3]

http://komunitas-orion.blogspot.com/2010/06/bagian-bagian-roket.html

[4]

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ea/Hwacha2.jpg/22

0px-Hwacha2.jpg

[5]

http://www.nakka-rocketry.net/nozmach.html#Materials

[6]

http://www.nakka-rocketry.net/techs.html

[7]

http://nptel.iitm.ac.in/courses/Webcourse-contents/IIT-ROORKEE/strength%20of%materials/lects%20&%picts/image/lect15/le

cture15.htm

[8]

Kaminski,

Clemens.

2005

.”Stress

Analysis

&

Pressure

Vessel”.

http://laser.cheng.cam.ac.uk/wiki/images/2/2b/SAPV.pdfka

[9]

Stine, G.Harry dan Bill Stine.2004

.”Handbook of Model Rocketry”.

John

Wiley and Sons.inc.United State Of America

(17)