Penelitian Transmisibilitas Alat Peredam Getaran.
(Agus Budi Djatmik.
PENELITIAN TRANSMISIBILITAS ALAT PEREDAM GETARAN PADA MUATAN ROKET RX 550 LAPAN (RESEARCH TRANSMISSIBILITY OF VIBRATION DAMPERS
EQUIPMENTS ON ROCKET RX 550 LAPAN)
Agus Budi Djatmiko Pusat Teknologi Roket Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl.
Raya LAPAN No.
2 Mekarsari Rumpin Bogor 16350 Indonesia e-mail : agusbudi60@gmail.
Diterima 8 Desember 2016.
Direvisi 17 Januari 2018.
Disetujui 19 Januari 2018
ABSTRACT
Every single piece of structural engineering as well as the rocket payload, has its mass and elasticity, and also has the potential to cause vibration.
In general, the occurrence of vibration in the engineering structure is not desirable.
Therefore, to the extent possible the vibrations is arranged to be Acceleration nuisance caused by the combustion process in rocket can cause vibrations with a large amplitude resulting in damage to the structure of the mutant rockets and electronic equipment that is in charge of the rocket could not work as intended, based on the experience of electronic equipment will be damaged if the acceleration bully at 10 g that work on the rocket is not reduced, it is designed for a vibration damping apparatus, equipment consisting of springs and dampers are arranged such that a damping effecton the vibration occurs.
In this research used springs with stiffness k = 120,000 N/m, damping factor = 0.
0503 and mass of charge .
= 10.
5 kg, with acceleration of 1 G and working frequency from 0 to 2000 Hz.
Interest transmissibility research on tool vibration dampers is to determine the magnitude of the acceleration is transmitted to the rocket payload.
The results of the dampening experiment, at the beginning of acceleration or G force transmitted to a rocket load of 1 g or TR = 1, but after passing a resonance or A An A 1,414 obtained G force transmitted to a rocket payload of 0,1 g or TR = 0.
he silencer is good enoug.
From the results of this study can be said that the silencer can be used to reduce vibration on the rocket payload RX 550.
Keywords: vibration damper, transmissibility, rocket payload Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
15 No.
2 Desember 2017 :133 -142
ABSTRAK
Setiap struktur rekayasa seperti halnya pada muatan roket, mempunyai massa dan elastisitas, maka struktur tersebut mempunyai potensi untuk menimbulkan getaran.
Pada umumnya terjadinya getaran pada struktur rekayasa adalah tidak diinginkan, oleh karena itu sedapat mungkin getaran tersebut diusahakan untuk diredam.
Percepatan pengganggu yang ditimbulkan oleh proses roket dapat menyebabkan mengakibatkan kerusakan pada struktur mutan roket dan alat elektronik yang ada pada muatan roket sehingga tidak dapat bekerja seperti yang diinginkan.
Berdasarkan pengalaman, alat elektronik akan mengalami kerusakan jika percepatan pengganggu sebesar 10 g yang bekerja pada roket tidak Untuk itu dirancang suatu alat peredam getaran, peralatan tersebut terdiri dari pegas dan damper atau peredam yang disusun sedemikian rupa sehingga muncul efek redaman terhadap getaran.
Pada penelitian ini digunakan pegas dengan kekakuan k = 120.
000 N/m, faktor redaman A = 0,0503 dan massa muatan .
= 10,5 kg, dengan percepatan sebesar 1 G dan frekuensi kerja dari 0 sampai dengan 2000 Hz.
Tujuan penelitian transmisibilitas pada alat peredam getaran ini adalah untuk mengetahui besarnya percepatan yang ditransmisikan ke muatan roket.
Hasil penelitian alat peredam, pada saat awal percepatan pengganggu atau G force yang ditransmisikan ke muatan roket sebesar 1 g atau TR = 1, tetapi setelah melewati resonansi atau A An A 1,414 didapat G force yang ditransmisikan ke muatan roket sebesar 0,1 g atau TR = 0,1 .
lat cukup bai.
Dari hasil penelitian ini dapat dikatakan bahwa alat peredam dapat digunakan untuk meredam getaran pada muatan roket RX 550.
Kata kunci : peredam getaran, transmisibilitas, muatan roket
PENDAHULUAN
Latar belakang dari penulisan ini adalah untuk mengetahui karakteristik dari alat peredam yang terdiri dari faktor redaman, elastisitas dan transmisibilitas.
Pembuatan alat peredam muatan pada roket RX 550 adalah untuk mendukung keberhasilan peluncuran roket RX 550, dalam rangka menunjang program peroketan yang dikembangkan oleh Pusat Teknologi Roket.
Deputi Teknologi Penerbangan dan Antariksa LAPAN.
Pembahasan ini bertujuan agar alat peredam getaran pada muatan roket dapat meredam percepatan pengganggu atau G force tersebut, karena roket akan bergetar dengan amplitudo yang besar atau resonansi dan dapat menyebabkan kerusakan pada muatan roket.
Salah satu pendekatannya yaitu melakukan studi lengkap terhadap persamaan gerakan sistim yang ditinjau.
mula-mula sistim diidealisasi dan disederhanakan dengan terminologi massa dan pegas yang berturut turut menyatakan benda dan elastisitas.
Kemudian persamaan gerakan menyatakan sebagai fungsi waktu atau akan memberikan jarak (Liu dan Liu, 2004.
Zahrai dan Rod, 2009.
Puzyrov dan Awrejcewicz, 2.
Setiap benda yang mempunyai massa dan elastisitas mempunyai potensi untuk bergetar.
Oleh karena itu setiap struktur rekayasa seperti halnya pada muatan roket mempunyai massa dan elastisitas, maka struktur tersebut mempunyai potensi untuk menimbulkan getaran.
Untuk hal itu dalam getaran dipelajari gerakan osilasi dari suatu benda di sekitar posisi Pada umumnya terjadinya getaran pada struktur rekayasa adalah tidak diinginkan, oleh karena itu sedapat mungkin getaran tersebut diusahakan untuk diredam (Sapinski, 2009.
Liu dan Liu, 2.
Berdasarkan pengalaman selama ini pada saat peluncuran roket, alat Global Positioning System (GPS) yang terdapat pada muatan roket mengalami gangguan pada saat roket mengalami G- Penelitian Transmisibilitas Alat Peredam Getaran.
(Agus Budi Djatmik.
force sebesar 10 gravitasi bumi, sehingga sulit untuk melacak keberadaan roket tersebut (Adi dan kawan-kawan, 2.
Untuk itu dirancang sebuah alat untuk mengurangi efek G-force terhadap peralatan elektronik yang ada pada muatan roket.
Peralatan terdiri dari pegas dan damper yang disusun sedemikian rupa sehingga efek redaman terhadap getaran terjadi.
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran transmisibilitas pada alat peredam getaran yang tujuannya adalah untuk mengetahui besarnya percepatan yang ditransmisikan ke muatan roket (Thomson, 1981.
Tengli, 2011.
Voss dan kawan-kawan, 2.
Mula-mula sistim diidealisasikan dan disederhanakan dengan terminologi massa, pegas dan dashpot berturut-turut menyatakan benda elastisitas dan gesekan sistim, kemudian persamaan gerakan menyatakan perpindahan sebagai fungsi waktu atau akan memberikan jarak Kemudian dengan persamaan gerakannya diperoleh sifatsifat penting sistim getarannya yaitu faktor redaman dan Transmisibilitas (Crocker, 2007.
Voss dan kawan-kawan.
Sistim peredam getaran pada muatan roket RX 550-LAPAN dapat diidealisasikan sebagai berikut:
LANDASAN TEORI
Gaya-gaya ditimbulkan oleh sistim yang bergerak, seperti roket, seringkali tidak dapat dihindari, namun pengaruhnya terhadap sistim dinamik dapat berkurang banyak oleh adanya pegas dan peredam yang dirancang dengan tepat yang disebut sebagai isolator.
Nosel Tabung Muatan .
Persamaan Getaran Teredam Untuk menganalisa suatu sistim getaran maka perlu diketahui terlebih dahulu persamaan gerak dari sistim getaran tersebut dan persamaan gerak sistim peredam getaran pada muatan RX 550 sebagai berikut:
Cap Muatan Nose Cone .
Gambar 2-1: Model Sistim peredam getaran pada muatan roket RX 550 Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
15 No.
2 Desember 2017 :133 -142 Dimana:
m adalah massa muatan .
, k adalah konstanta pemegasan (N/.
, c adalah koefisien peredaman N/m/detik.
Fo .
adalah gaya eksitasi dari roket (N).
adalah gaya yang diteruskan kemuatan roket (N).
Persamaan gerak model sistim peredam getaran pada Gambar 2-1 adalah persamaan 1(Rao, 2.
m xA c xA kx A Fo .
) .
Gaya-gaya pada persamaan .
diatas dapat digambarkan dalam bentuk vektor sebagai berikut:
Gambar 2-2: Gaya diteruskan lewat pegas dan Berdasarkan Gambar 2-2 maka dapat dibuat persamaan sebagai berikut Keterangan:
m x = gaya inersia
= gaya redaman = gaya pemegasan = defleksi dari kedudukan awal A E cA E
1A E
E k E
mA 2 E
E1 A k E
A TR
E cA E
E k E
A E
1A E
E 2A A E
Penyelesaian persamaan adalah Fo.
= 0.
dimana persamaan akan memberi pengertian tentang peranan redaman.
A TR A
Dimana :
Fo = gaya pengganggu dari roket dan.
Ft = gaya yang diteruskan ke muatan roket (GPS) (Thomson, 1981.
Crocker.
Transmisibiltas Dari persamaan diferensial gerak untuk sistim peredam getaran pada muatan roket RX 550 (Gambar 2-.
memberikan persamaan .
A mA X A cAX A kX A Fo X .
A mA 2 ) 2 A .
A ) 2 = Fo Karena gaya pengganggu dan gaya transmisibiltas pada roket merupakan fungsi dari percepatan, maka dapat ditulis sebagai berikut :
Perbandingan X A Fo /k E E A E2 E
E1 A E
E A E 2A A E
E A E
E EE An EE E Gaya yang diteruskan ke muatan melalui pegas dan peredam adalah persamaan .
, .
, dan .
FT A .
X ) 2 A .
AX ) 2
E A E E
A E
E1 A E
EA E
E E A E2A A E
E nE E At FT disebut sebagai Ao Fo Transmisibilitas (TR) dimana:
Ao = percepatan pengganggu At = Percepatan yang diteruskan ke GPS.
Hubungan antara transmisibiliatas dengan ratio frekuensi terhadap faktor redaman dapat dijelaskan pada Gambar 2-3 (Crocker, 2007.
Voss dan kawan-kawan, 2.
Penelitian Transmisibilitas Alat Peredam Getaran.
(Agus Budi Djatmik.
Gambar 2-3 : Respon Frekuensi (Rao, 2007.
Thomson, 1981.
Voss dan kawan-kawan, 2.
Dari grafik respon frekuensi Gambar 2-3, terlihat ratio amplitudo atau transmisibilitas di bawah nilai satu pada kondisi (A / An ) A 2 , dengan ini memantabkan kenyataan bahwa isolasi getaran hanya mungkin terjadi pada pada muatan roket RX 550 pada saat Penelitian laboratorium Sentra Teknologi Polimer BPPT Kawasan PUSPIPTEK Serpong Tangerang.
keadaan (A / An ) A 2 , didaerah (A / An ) A 2 pegas tanpa redaman lebih baik dibanding dengan pegas dengan redaman untuk mengurangi transmisibilitas.
(Thomson Crocker, 2.
METODOLOGI
Penelitian dimulai dari desain alat, mencari data percepatan pengganggu faktor redaman, kemudian analisa persamaan gerak dari alat peredam Setelah itu menentukan besar konstanta pegas k (N/.
Setelah itu getaran untuk mengetahui besarnya percepatan yang ditransmisikan ke muatan roket, dan terakhir penelitian transmisibilitas alat peredam getaran Gambar 3-1: Diagram Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
15 No.
2 Desember 2017 :133 -142 Gambar 3-2 : Alat peredam muatan roket RX 550 pada saat pengujian getaran .
ibration shake.
Gambar 3-3: Pemasangan alat peredam getaran muatan RX 550 pada alat uji getaran .
ibration shake.
HASIL PENGUJIAN Acceleration Profile Ch4 Acceleration (G pea.
Ch3 Ch2 Ch1 Control Nov 19, 2012 11:15:09Level .
100% Dem and: 1 G Sweep 1 of 1 Control: 0.
Total Tim e: 0:02:22 Output: 0.
Frequency: 2000.
0 Hz Running sweep frequency 5 - 2000 Hz 1 G peredam m uatan rx 550 vertikal dengan 6 dum per 8 kg Gambar 4-1: hasil pengujian frequensi natural terhadap alat peredam muatan RX 550 Frequency (H.
Demand Penelitian Transmisibilitas Alat Peredam Getaran.
(Agus Budi Djatmik.
Transmissibility .
eference = Ch.
Ratio (G/G) Ch3 Ch2 Frequency (H.
Ch1 Nov 19, 2012 11:15:09Level .
100% Dem and: 1 G Sweep 1 of 1 Control: 0.
Total Tim e: 0:02:22 Output: 0.
Frequency: 2000.
0 Hz Running sweep frequency 5 - 2000 Hz 1 G peredam m uatan rx 550 vertikal dengan 6 dum per 8 kg Gambar 4-2: hasil pengujian transmisibility alat peredam muatan RX 550 Transmissibility .
eference = Ch.
Ratio (G/G) Ch3 Ch2 Frequency (H.
Ch1 Nov 19, 2012 11:52:38Level .
100% Dem and: 1 G Sweep 0 of 1 Control: 1.
Total Tim e: 0:00:45 Output: 0.
Frequency: 22.
3 Hz Stop Button Pressed sweep frequency 5 - 2000 Hz 1 G peredam m uatan rx 550 vertikal dengan 6 dum per 3 kg Gambar 4-3: Kegagalan pengujian alat peredam pada saat resonansi Frekuensi Natural.
A n Hasil 106,9 rad/detik dan fn = n = 17,02 Hz Frekuensi natural An A Sementara hasil penelitian yaitu pada saat kondisi percepatan penganggu maksimum, didapat frekuensi natural fn = 16 Hz.
1 A A2A A ,dengan memasukan nilai TR A Au2A Ay2 Faktor redaman ( A ) Dari Gambar .
rafik transmisibilitas vs frekuens.
hasil pengujian didapat nilai transmisibilitas pada saat resonansi ( A A An ) yaitu TR = 9,9.
Dengan menggunakan persamaan 2-5, maka didapat besarnya faktor redaman sebagai berikut:
TR hasil pengujian didapat TR = 9,9 (Gambar 4-.
Kemudian menguadratkan persamaan maka didapat besar faktor redaman A = 0,05, alat peredam getaran .
dapat digunakan, karena nilai faktor redaman A < 1.
HASIL DAN PEMBAHASAN AWAL
Alat peredam yang dirancang telah dilakukan pengujian di Balai Pengujian Teknologi Polimer Puspitek Serpong yang tujuannya untuk mencari karakteristik dinamik alat peredam yang meliputi, frekuensi natural, faktor redaman dan amplitude beban kejut, hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 4-2 dan Gambar 4-1, dengan pembahasan hasil sebagai berikut:
Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
15 No.
2 Desember 2017 :133 -142 C Dari Gambar 4-1 di atas .
rafik dilakukan pengujian frekuensi natural terhadap alat peredam getaran pada frekuensi pengujian 5 sampai dengan 2000 Hz .
esuai dengan rekomendasi dari NASA mengenai frekuesi kerja roke.
(Voss dan kawan-kawan, 2.
dan percepatan pengganggu sebesar 1 g, kemudian beban muatan sebesar 10,5 Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa frekuensi natural hasil pengukuran alat peredam getaran roket RX 550 LAPAN adalah sebesar fn = 16 Hz yaitu pada saat grafik percepatan .
menunjukkan nilai tertinggi dan hasil perhitungan didapat frequensi natural alat peredam muatan pada roket RX 550 yaitu fn = 17,02 Hz, jadi penyimpangan hasil pengukuran dan perhitungan tidak terlalu jauh dengan tingkat kesalahan alat peredam sebesar .
,02-.
/16 x 100% = 6,37 %.
C Dari Gambar 4-2 .
rafik transmisibilitas vs frekuens.
, telah dilakukan pengujian transmissibility terhadap alat uji peredam getaran pada muatan roket RX 550 dengan frekuensi pengujian antara 5 s.
d 2000 Hz dan percepatan pengganggu sebesar .
1 g.
Hasil pengujian transmisibility terhadap alat peredam muatan menunjukan hasil yang bagus.
Dapat dilihat disini pada frekuensi awal antara 5 Hz dimana TR = 1, sampai dengan frekuensi 16 Hz nilai transmisibilty menunjukan kenaikan dimana puncaknya pada saat frekuensi sama dengan frekuensi natural yaitu 16 HZ dengan nilai TR= (G/G) = 9,9 dan setelah itu grafik transmissibility peredaman berjalan baik sesuai dengan teori mengenai transmissibility (Gambar 2-.
Hal ini menunjukan bahwa alat peredam getaran yang dirancang berjalan dengan baik dan dapat digunakan sebagai peredam getaran pada roket RX 550 LAPAN.
Ratio (G/G)= trasnsmisibility, dimana transmissibility adalah perbandingan antara percepatan yang diteruskan ke muatan dalam hal ini massa .
terhadap percepatan pengganggu.
C Persamaan .
diturunkan dari persaman gerak dari model sistim alat (Gambar 2-.
kemudian dianggap sebagai gerak harmonik sederhana x A X sin(At A A ) lalu dimasukkan kedalam persamaan .
sehingga mendapatkan persamaan .
yaitu A mA X A cAX A kX A Fo , kemudian diteruskan ke muatan roket melalui pegas dan peredam untuk mencari besar amplitudo yang terjadi dapat digunakan persamaan .
dan untuk mengetahui besarnya gaya yang viskos digunakan persamaan .
Persamaan .
dapat digambarkan dalam bentuk vektor agar masalah peredaman atau isolasi getaran seperti (Gambar 2-.
dan persamaan 2-5 menunjukkan perbandingan antara gaya yang diteruskan ke muatan (FT) terhadap gaya pengganggu dari roket (F.
atau disebut sebagai Trasmissibilitas (TR), karena percepatan merupakan fungsi dari gaya maka persamaan .
dapat dituliskan sebagai perbandingan antara percepatan yang diteruskan ke muatan (AT) terhadap percepatan pengganggu (A.
atau G force dari roket.
C Hasil pengujian trasnmisibilitas (TR) terhadap alat peredam getaran RX 550 (Gambar 4-.
menunjukan hasil yang baik yaitu setelah resonansi nilai transmisibilitas menurun, hal ini sesuai dengan hasil perancangan alat peredam Pada kondisi resonasi A A An didapat nilai transmisibilitas TR = 9.
dan hasil perhitungan didapat besar faktor redaman A = 0.
05 (Zahrai dan Rod, 2009.
Sapinski, 2.
C Hasil pengujian pada saat resonansi terhadap alat peredam getaran dengan Penelitian Transmisibilitas Alat Peredam Getaran.
(Agus Budi Djatmik.
kekakuan pegas k = 120.
000 N/m dan massa muatan .
= 10.
5 kg, didapat besarnya transmisibilitas TR=9.
faktor redaman A =0.
0503, dan amplitudo X = 8.
38 mm dan alat peredam tidak mengalami kerusakan.
C Hasil pengujian pada saat resonansi terhadap alat peredam getaran pada muatan roket RX 550 cukup baik, alat dapat meredam percepatan pengganggu (A.
yang terjadi dapat dilihat pada (Gambar 4-.
Pada awalnya Percepatan yang diteruskan (AT) naik kemudian setelah resonansi percepatan (AT) Hasil pengujian didapat frekuensi natural alat peredam getaran fn = 16 Hz dan hasil perhitungan didapat besar frekuensi natural fn = 17,02 Hz.
C Dari hasil pengujian terhadap alat peredam getaran pada muatan roket RX 550 dapat dikatakan cukup memuaskan karena pada saat resonansi, alat peredam getaran dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan dan tidak mengalami kerusakan.
memperbesar peredam viskos.
Perlu penelitian lebih lanjut agar alat peredam getaran pada muatan roket lebih baik dari yang ada sekarang dengan merubah transmissibiltas pada saat resonansi menjadi lebih lebih kecil.
UCAPAN TERIMA KASIH