Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
8 No.
1 Juni 2010:70-75 PERANCANGAN SISTEM PEREDAM GETARAN PADA MUATAN ROKET RX 320 LAPAN Agus Budi Djatmiko Peneliti Pusat Teknologi Wahana Dirgantara.
LAPAN e-mail: b7w01@yahoo.
ABSTRACT
Arising vibration of a rocket while flying may cause a damage at electronic equipments, so that the rocket needs to be tested on what extent does the electronic equipment can receive a vibration.
Based on the experience during the roll-out of rocket, a GPS (Global of Positioning Syste.
equipment was found out to experience some disturbance as the rocket suffered acceleration , so that it will be difficult to trace the existence of the rocket.
To alleviate a vibrating damper systems, we design a GPS for the rocket of RX 320 Ae LAPAN which is capable to receive the vibration up to 15 g.
The result of scheme by comparising two successive amplitudes of X1 / X2 = 1 / 02, spring of stiffness k = 12000 N/m and mass GPS m = 0,3 kg with an acceleration of 15 g, gives the damping coefficient c = 24 N/m/second and resonance amplitude X = 9.
2 mm.
Keyword:Vibrating damper systems.
Vibration coefficient ABSTRAK Getaran yang timbul pada saat roket terbang dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan elektronik, sehingga dalam merancang sebuah roket perlu diuji sampai sejauh mana peralatan elektronik tersebut mampu menerima getaran.
Berdasarkan pengalaman pada saat peluncuran roket selama ini, alat GPS (Global of Positioning Syste.
yang terdapat pada muatan roket mengalami gangguan pada saat roket mengalami G-force sebesar 10 gravitasi Bumi, sehingga pada saat itu sulit untuk melacak keberadaan roket tersebut.
Untuk itu dirancang sebuah sistem peredam getaran pada alat GPS roket RX 320 -LAPAN yang mampu menerima getaran sampai dengan 15 kali gravitasi Bumi.
Hasil perancangan dengan perbandingan dua amplitudo berurutan X1 / X2 = 1 / 0.
2, kekakuan pegas k = 12000 N/m dan massa GPS m = 0.
3 kg dengan percepatan sebesar 15 g, maka didapat nilai koefisien redaman c = 24 N/m/detik dan amplitude resonansi X = 9.
2 mm Kata kunci: Sistem peredam getaran.
Koefisien getaran PENDAHULUAN Keberhasilan peluncuran sebuah roket ditentukan banyak faktor diantaranya adalah struktur, aerodinamika, statik stabilitas, propulsi dan dan tak kalah pentingnya adalah pembahasan tentang sistem getaran yang terjadi pada muatan roket.
Roket yang sedang terbang mengalami gaya pengganggu, antara lain akibat gaya dorong roket, gaya aerodinamis, gaya luar yang bekerja pada Gaya-gaya getaran pada roket.
Akibat getaran yang peralatan eletronik pada roket.
Berdasarkan pengalaman saat peluncuran roket selama ini, alat GPS (Global Positioning Syste.
yang terdapat pada muatan roket mengalami gangguan Perancangan Sistem Peredam Getaran Pada .
(Agus Budi Djatmik.
pada saat roket mengalami G-force sebesar 10 gravitasi Bumi, sehingga sulit untuk melacak keberadaan roket Bila suatu sistem dipengaruhi oleh eksitasi harmonik paksa, maka respons getarannya akan berlangsung pada frekuensi yang sama dengan eksitasi/perangsangnya.
Sumber eksitasi pada roket adalah gayagaya luar atau dalam yang bekerja pada Eksitasi ini mungkin tidak diinginkan oleh roket karena dapat dari peralatan elektronika pada muatan roket bila terjadi amplitudo getaran yang besar.
Dalam banyak hal resonansi harus berkembangnya amplitudo yang besar maka seringkali digunakan peredam .
dan penyerap .
Untuk itu dirancang suatu alat peredam getaran pada sistem peralatan elektronik yang ada pada muatan roket.
Peralatan terdiri dari pegas dan damper yang disusun sedemikian rupa sehingga efek redaman terhadap getaran terjadi.
Tujuan dari perancangan sistem peredam getaran ini adalah untuk meningkatkan kemampuan peralatan elektronik pada muatan roket menerima getaran secara maksimal.
Dalam mengenai perancangan sistem peredam getaran pada alat GPS roket RX 320 yang mampu menerima getaran sampai dengan 15 g.
LANDASAN TEORI
Suatu sistem teknik yang terdiri dari massa dan elastisitas cenderung untuk bergetar.
Untuk mengurangi efek melakukan studi lengkap terhadap persamaan gerakan sistem yang ditinjau.
Mula-mula sistem diidealisasikan dan disederhanakan dengan terminologi massa, pegas dan dashpot berturutturut menyatakan benda elastisitas dan gesekan sistem, kemudian persamaan memberikan jarak kedudukan massa sesaat selama gerakannya dan kedudukan Sistem peredam getaran pada muatan roket RX 320-LAPAN dapat diidealisasikan sebagai berikut:
1 Persamaan Getaran Teredam GPS .
F .
Gambar 2-1: Model Dimana:
Sistem muatan roket RX m = massa GPS .
k = konstanta pemegasan (N/.
= koefisien peredaman N/m/detik F .
= gaya eksitasi (N) Persamaan gerak model sistem peredam getaran pada Gambar 2-1 adalah:
m x A c x A kx A Fo .
) .
CC m x = gaya akibat percepatan C c x = gaya redaman kx = gaya pemegasan x = defleksi dari kedudukan awal Penyelesaian persamaan adalah F .
= 0.
pengertian tentang peranan redaman, dengan persamaan homogen adalah CC m x A c x A kx A 0 solusi dalam bentuk x A e st dan dengan memasukan ke persamaan di atas menjadi e st .
s2 cs .
= 0 atau ms2 cs k = 0 yang mempunyai 2 akar s 1, 2 A A AcC c 2 A 4 mk = E c E E 2m E Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
8 No.
1 Juni 2010:70-75 Solusi umum diberikan oleh persamaan .
x A Ae st A Be st E c E E 2m E merupakan bilangan khayal dan sistem berosilasi karena, e C k / mA ( c / 2 m ) t A k E cE k E cE A cos A E E t C i.
sin A E E t m E 2mE m E 2mE Pengurangan (A ) didefinisikan sebagai loritma natural dari ratio dua amplitudo berurutan:
e A AA n t1
A A ln 1 A ln a n ( t1 AA d ) A A ln e AAn t A A redaman kritis : cc A 2 km A 2mA n ratio redaman : A A 2 Pengurangan Logaritmik
1A A 2
A AA n dan akar persamaan menjadi:
A 2 A 1 .
A n A A s1 , 2 A A A C s 1 , 2 A A A C .
i 1 A A 2 .
A n Gambar 2-3: Getaran teredam A < 1,0 3 Getaran yang Tereksitasi Dari persamaan diferensial gerak untuk sistem peredam getaran pada muatan roket RX 320 .
ihat Gambar 2-.
m x A c x A kx A Fo .
) Gambar 2-2: Menunjukkan Gerak berosilasi jika A < 1,0 .
eadaan kurang tereda.
lihat Gambar 2-2 dan Persamaan getaran teredam adalah:
x A Xe an t sin( 1 A A 2 A n t A A ) .
X .
A mA 2 ) 2 A .
A ) 2 = Fo
Fo / k
( 2 A 12 )
E A E E
A E
E1 A EE
EE E A EE 2 A
An E E A n E EE Dan frequensi getaran teredam adalah:
A d A An 1 A A 2 x A persamaan gerak dari simpangan, x A X sin( At A A ) dan amplitudo getaran X:
A mA 2 X A cAX A kX A Fo x A e ant ( Ae i 1AA An t A Be Ai 1AA An t ) Persamaan PENGOLAHAN DATA Dari data muatan roket RX 320 diketahui sebagai berikut:
Perancangan Sistem Peredam Getaran Pada .
(Agus Budi Djatmik.
Tabel 3-1: MUATAN ROKET RX-320 Spesifikasi Massa GPS Konstanta Pegas.
X1/ X2 Ag = 15 g = 147 m/detik2 m = 0,3 kg maka Fo = 0,3 x 147 = 44,1 N Besaran Dimensi N/m 1 / 0,2 1 Menghitung koefisien redaman, c:
Frequensi natural A n A Maka amplitudo resonansi yang terjadi pada alat GPS adalah X A Fo / k 44,1 / 12000
2 x0,2 = 0,0092 m = 9,2 mm 200 rad/detik Redaman Kritis cc
cc = 2 m A n Tabel 3-2: HASIL PERANCANGAN SISTEM
PEREDAM MUATAN RX 320
= 2 .
= 120 kg/detik Pengurangan logaritmik
A A lon 1 A lon
= 1,621
(A )
Faktor redaman ( A ) 2 AA
A A
1A A 2
Spesifikasi Besaran Dimensi Frequensi A n rad/detik Pengurangan logaritmik.
A 1,621 Faktor redaman A A 2 A1 A A 2 A A A2AA A 2,628 A 02,628A 2 A 39, 4384A 2
A A 0, 2
Frequensi teredam.
A d 195,96 rad/detk Koefisien Redaman, c N/m/dei Frequensi natural teredam Perbandingan Amplitudo X1/X2 0 ,2 Amplitudo resonansi.
X A d A An 1 A A = 195,96 rad/detk Koefisien redaman .
, maka didapat nilai koefisien c A c cA = 120 .
= 24 N/m/detik 2 Amplitudo Resonansi (X) Dianggap roket bekerja pada kondisi G force sebesar 10 g dalam keadaan resonansi:
Grafik Konstanta Pegas VS Am plitudo Resonansi dgn faktor Redaman 0.
Amplitudo Resonansi .
X A
Fo / k
E A E E
EE E
E 1 A EE
E A n E EE
A E
A EE 2 A
A n EE Keadaan resonansi A A A n Dan besar gaya perangsang Fo = m x Ag Konstanta Pegas (N/.
Gambar 3-1: Grafik konstanta pegas vs amplitudo resonansi dengan faktor redaman 0,2 Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
8 No.
1 Juni 2010:70-75 Grafik Faktor Re dam an VS Am plitudo Resonasi dgn Konstanta pegas k = 12000 (N/m ) Faktor Redaman Am plitudo Resonansi .
Gambar 3-2: Grafik faktor redaman vs amplitudo resonansi dengan konstanta pegas k= 12000 (N/.
Grafik Faktor Redaman VS Koefisien Redaman dgn Konstanta pegas k = 12000 N/m F a ko r R ed am an Dari grafik hasil perancangan yaitu Gambar 3-1, 3-2, dan 3-3 di atas, dapat diketahui bahwa konstanta pegas .
dan koefisien redaman .
sangat menentukan dalam mereduksi amplitudo
yang terjadi terutama pada saat keadaan Dalam perancangan sistem peredam getaran alat GPS pada muatan RX 320
LAPAN,
digunakan koefisien redaman .
= 24 N/m/detik dan konstanta pegas .
= 12000 N/m untuk massa GPS m = 0,3 kg.
Hasil perancangan cukup aman karena menghasilkan amplitudo resonansi yang kecil yaitu sebesar X = 9,2 mm pada percepatan sebesar 15 g.
Untuk meredam getaran tidak cukup hanya memberikan konstanta saja, karena pada saat keadaan resonansi tanpa ada nilai .
, akan terjadi amplitudo yang besar dan dapat merusak alat GPS yang ada pada muatan .
apat dilihat pada persamaan mencari amplitude resonansi, dimana bila c = 0 maka A = 0, sehingga amplitudo resonansi X A Koefisien Redaman (N/m/deti.
Gambar 3-3: Grafik faktor redaman vs koefisien redaman dengan konstanta pegas k= 12000 N/m PEMBAHASAN Dari Gambar 3-1, dapat dilihat hasil perhitungan konstanta pegas .
pada berbagai nilai terhadap amplitudo
(X),
meningkatnya nilai konstanta pegas dapat nenyebabkan menurunnya nilai amplitudo resonansi.
Dari Gambar 3-2, dapat juga dilihat dengan meningkatnya nilai koefisien redaman .
dapat menyebabkan menurunnya nilai amplitudo resonansi.
Dari Gambar 3-3, dapat juga dilihat dengan meningkatnya faktor redaman A menyebabkan meningkatnya koefisien reman c.
Fo / k = tak terhingg.
KESIMPULAN
Berdasarkan perancangan yang dilakukan, maka diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
C Dari hasil perancangan terhadap sistem peredam getaran muatan roket RX-320 LAPAN dengan perencanaan perbandingan dua amplitudo berurutan X1/X2 = 1/0.
2, kekakuan pegas k = 12000 N/m dan massa GPS diketahui sebesar m = 3 kg maka didapat nilai koefeisien redaman c = 24 N/m/detik.
C Dengan merancang resonansi yang terjadi pada saat roket mengalami percepatan sebesar 15 g atau setara dengan 147 m/detik2, dari hasil perhitungan didapat amplitudo resonansi yang terjadi pada GPS sebesar X = 9.
C Dengan nilai k = 12000 N/m, c = 24 N/m/detik, m = 0,3 kg, dan percepatan sebesar 15 g menghasilkan amplitudo Perancangan Sistem Peredam Getaran Pada .
(Agus Budi Djatmik.
resonansi X = 9,2 mm, hasil rancangan ini dapat digunakan untuk meredam getaran yang terjadi pada alat GPS muatan roket RX 320 LAPAN.
DAFTAR RUJUKAN
George H.
Martin, 1995.
Kinematika dan Dinamika Teknik.
Edisi i Erlangga Jakarta.
Cornelisse.
Schoyer.
Wakker, 1979.
Rocket Propulsion and Spaceflight Dynamics.
Pitman Publishing Limited London.
John Hannah And R.
Stephens, 1972.
Mechanics Of Machines.
Ao Second Edition.
Edward Arnold Ltd.
London.
John S.
Mitchell, 1981.
Machinery Analysis And Monitoring.
PennWell Publishing Company.
Tulsa.
Oklahoma.
Hibbeler, 2004.
Engineering Mechanics Dynamics.
Third Edition PrenticeHall Inc.
Singapore.
Robert L.
Norton, 2003.
Design Of Machinery.
McGraw-Hill Book Company.
Third Edition.
Singiresu S.
Rao, 1995.
Mechanical Vibrations.
Addison-Wesley Publishing Company.
Third Edition California.
Timoshenko And Young, 1948.
Advanced Dynamics.
McGraw-Hill Book Company.
INC.
William T.
Thomson 1981.
Theory Of Vibration With Aplications.
Edition Prentice-Hall Inc.
California.