analisa numerik gerakan ponton dan sistem bandul horizontal

ANALISA NUMERIK GERAKAN PONTON DAN SISTEM
BANDUL HORIZONTAL SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA GELOMBANG
Nama Mahasiswa
: Shade Rahmawati
NRP
: 4111201901
Pembimbing
: Dr.Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST., MT.
Co-Pembimbing
: Prof. Eko Budi Djatmiko, M.Sc., Ph.D.
ABSTRAK
Penelitian terkait pembangkit listrik tenaga gelombang sistem bandul saat
ini masih sangat terbatas jumlahnya. Sehubungan dengan itu, dilakukan penelitian
yang berorientasi pada pengembangan pembangkit listrik tenaga gelombang
sistem bandul yang dimodifikasi dengan menambahkan struktur frame untuk
membatasi gerakan ponton pada satu derajat kebebasan serta memperhitungkan
adanya couple motion antara massa struktur ponton dan bandul. Dimensi ponton
meliputi panjang 3.5 meter, lebar tiga meter, dan tinggi dua meter. Sistem diberi
perlakuan eksternal berupa gelombang regular dengan arah datang tegak lurus
panjang ponton. Sebuah model numerik sederhana telah disusun berdasarkan
metode Lagrange untuk analisis persamaan gerak dalam domain waktu (time
domain). Sistem memiliki dua derajat kebebasan, yaitu gerakan oleng ponton dan
rotasi satu arah bandul horizontal. Uji konsistensi telah dilakukan berdasarkan
Teorema Haskind dan persamaan matematik yang dirumuskan telah cukup
memenuhi. Perhitungan numerik dikembangkan dengan memvariasikan parameter
periode gelombang, massa, dan panjang lengan bandul untuk menangkap
gambaran umum pengaruhnya terhadap gerak ponton dan bandul, serta gaya torsi
yang ditimbulkan sebagai variabel tergantung (dependent variable). Variasi
periode gelombang antara 4-12 detik. Variasi panjang lengan bandul mulai dair
1/3 sampai satu kali panjang ponton. Varias massa bandul antara 50-1000 kg.
Besarnya periode gelombang berbanding lurus dengan seluruh dependent
iv
variable. Variasi panjang lengan bandul tidak berpengaruh pada amplitudo sudut
oleng ponton. Namun di sisi lain, penambahan panjang lengan bandul berbanding
terbalik dengan kecepatan putarannya dan berbanding lurus dengan gaya torsi.
Variasi massa bandul memberikan pengaruh signifikan pada semua dependent
variable. Amplitudo sudut oleng ponton dan kecepatan putar bandul semakin kecil
ketika massa bandul semakin besar. Di sisi lain, penambahan massa bandul
mengakibatkan gaya torsi yang timbul semakin meningkat. Dari kajian yang
dilakukan, dapat direkomendasikan sistem dengan parameter gelombang periode
12 detik, panjang lengan bandul sama dengan panjang ponton, dan massa bandul
750kg.
Kata kunci : ponton, pembangkit listrik tenaga gelombang, sistem bandul, analisa
numerik, Lagrange
v