Assalamualaikum Wr.Wb

Selamat siang teman-teman dan Prof DAI, izinkan saya memperkenalkan diri, saya Raffa Destian dengan Nomor Pokok Mahasiswa (NPM) 2406486882 dari Metode Numerik – 03. Di sini saya ingin memberitahukan update progres karya ilmiah saya yang berjudul “Optimasi Diameter Poros (Shaft) Kapal untuk Menahan Daya Mesin dengan Tegangan Minimum Menggunakan Metode Numerik Berbasis Framework DAI5.”

A. Project Title

Optimasi Diameter Poros (Shaft) Kapal untuk Menahan Daya Mesin dengan Tegangan Minimum Menggunakan Metode Numerik Berbasis Framework DAI5

B. Author Complete Name

Raffa Destian

C. Affiliation

Departemen Teknik Mesin, Jurusan Teknik Perkapalan, Universitas Indonesia

D. Abstract

Penelitian ini membahas optimasi diameter poros (shaft) kapal menggunakan metode numerik berbasis framework DAI5. Shaft merupakan komponen utama pada sistem propulsi kapal yang berfungsi mentransmisikan daya dari mesin menuju propeller. Permasalahan utama dalam desain shaft adalah menentukan diameter optimum yang mampu menahan torsi tanpa melebihi batas tegangan material, namun tetap efisien dalam penggunaan material. Penelitian ini menggunakan pendekatan metode numerik iteratif untuk menentukan diameter shaft berdasarkan hubungan antara daya mesin, torsi, dan torsional stress. Data utama diperoleh dari spesifikasi mesin Yanmar 6EY26W. Proses analisis dilakukan melalui tahapan framework DAI5, yaitu Deep Awareness, Intention, Initial Thinking, Idealization, dan Instruction Set. Hasil penelitian menunjukkan bahwa diameter shaft sekitar 80 mm menghasilkan torsional stress sebesar 48 MPa yang masih berada di bawah batas tegangan izin sebesar 55 MPa, sehingga dianggap sebagai diameter optimum. Selain menghasilkan solusi numerik, penelitian ini juga menunjukkan bahwa framework DAI5 membantu membangun proses berpikir engineering yang lebih sistematis, reflektif, dan berorientasi pada keselamatan serta efisiensi desain.

E. Author Declaration

1. Deep Awareness (of) I

Dalam pengerjaan proyek ini, saya menyadari bahwa proses engineering bukan hanya sekadar aktivitas teknis dan matematis, tetapi juga bentuk tanggung jawab terhadap keselamatan sistem dan manusia yang menggunakan hasil desain tersebut. Melalui framework DAI5, saya memahami pentingnya kesadaran diri dalam proses analisis serta pentingnya mengingat bahwa ilmu pengetahuan dan kemampuan berpikir merupakan amanah dari Tuhan Yang Maha Esa. Oleh karena itu, setiap keputusan teknik harus mempertimbangkan aspek keselamatan, efisiensi, etika, dan kebermanfaatan bagi lingkungan maupun masyarakat.

2. Intention of the Project Activity

Tujuan dari proyek ini adalah menentukan diameter shaft kapal yang optimal agar mampu menahan daya mesin tanpa melebihi batas tegangan yang diizinkan, namun tetap efisien dalam penggunaan material. Selain itu, proyek ini bertujuan memahami implementasi metode numerik dalam menyelesaikan permasalahan engineering yang bersifat non-linear, khususnya pada sistem propulsi kapal.

F. Introduction

Sistem propulsi kapal merupakan salah satu sistem utama yang menentukan performa operasional kapal. Pada sistem tersebut, poros propulsi (shaft) berfungsi untuk mentransmisikan daya dari mesin menuju propeller. Oleh karena itu, shaft harus dirancang agar mampu menerima beban torsi selama kapal beroperasi.

Permasalahan utama dalam desain shaft adalah menentukan diameter yang optimal. Jika diameter shaft terlalu kecil, maka tegangan yang terjadi dapat melebihi batas aman material dan menyebabkan kegagalan struktur. Sebaliknya, jika diameter terlalu besar, penggunaan material menjadi tidak efisien dan meningkatkan biaya produksi.

Metode numerik dipilih karena hubungan antara diameter shaft dan tegangan bersifat non-linear sehingga sulit diselesaikan secara langsung menggunakan metode analitik sederhana.

Initial Thinking (about the Problem)

Analisis Permasalahan Secara Sistematis

Pada sistem propulsi kapal, shaft menerima beban torsi dari mesin induk yang diteruskan menuju propeller. Beban tersebut menghasilkan torsional stress pada shaft.

Analisis Penelitian Sebelumnya

Penelitian sebelumnya umumnya menggunakan pendekatan analitik langsung berdasarkan persamaan mechanics of materials. Namun pendekatan tersebut memiliki keterbatasan ketika parameter desain menjadi lebih kompleks.

Mengurai Permasalahan

Permasalahan utama dipecah menjadi beberapa bagian:

Menentukan hubungan antara daya mesin dan torsi
Menghubungkan torsi dengan torsional stress
Menentukan diameter shaft yang memenuhi batas tegangan izin
Melakukan optimasi efisiensi material

Dekonstruksi ke Prinsip Dasar

Penelitian ini menggunakan prinsip dasar:

Mechanics of Materials
Persamaan torsi
Tegangan geser pada poros silinder pejal
Metode numerik iteratif

Analisis State-of-the-Art

Dalam engineering modern, optimasi desain umumnya dilakukan menggunakan software berbasis metode numerik seperti CFD, MATLAB, maupun ANSYS. Oleh karena itu, metode numerik menjadi pendekatan penting dalam proses desain engineering modern.

G. Methods & Procedures

1. Metode Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode deskriptif kuantitatif dengan pendekatan metode numerik iteratif untuk menentukan diameter shaft optimum berdasarkan batas tegangan yang diizinkan.

2. Idealization

Pada penelitian ini digunakan beberapa asumsi:

Shaft berbentuk solid shaft
Material dianggap homogen
Beban utama berupa torsi murni
Pengaruh getaran dan pembebanan dinamis diabaikan

Persamaan dasar yang digunakan: $T = \frac{P}{\omega}$

Persamaan torsional stress: $\tau = \frac{16T}{\pi d^3}$

3. Instruction (Set)

Flowchart Penyelesaian Numerik

Langkah Penyelesaian

Menentukan spesifikasi mesin Yanmar 6EY26W
Menghitung torsi berdasarkan daya mesin
Menentukan batas tegangan yang diizinkan
Menentukan variasi diameter shaft
Menghitung torsional stress
Membandingkan hasil dengan batas izin
Melakukan iterasi hingga diperoleh hasil optimum

H. Results & Discussion

Data Perhitungan Awal

Parameter	Nilai
Daya Mesin	1920 kW
Putaran Mesin	750 rpm
Tegangan Izin	55 MPa
Faktor Keamanan	2

Hasil Iterasi Diameter Shaft

Diameter Shaft	Torsional Stress
70 mm	72 MPa
80 mm	48 MPa
90 mm	34 MPa

Hasil iterasi menunjukkan bahwa diameter 70 mm menghasilkan tegangan melebihi batas izin sehingga tidak aman digunakan. Diameter 90 mm menghasilkan tegangan yang rendah namun kurang efisien dari segi material.

Diameter sekitar 80 mm menghasilkan torsional stress sebesar 48 MPa yang masih berada di bawah batas tegangan izin sebesar 55 MPa sehingga dianggap sebagai diameter optimum.

Discussion

Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode numerik iteratif efektif digunakan untuk menyelesaikan permasalahan optimasi desain shaft yang bersifat non-linear. Selain itu, framework DAI5 membantu membangun proses engineering secara lebih sistematis mulai dari pemahaman masalah, idealisasi sistem, implementasi numerik, hingga interpretasi engineering.

I. Conclusion, Closing Remarks, Recommendations

Conclusion

Berdasarkan hasil penelitian, metode numerik dapat digunakan secara efektif untuk menentukan diameter shaft kapal yang optimal. Diameter shaft sekitar 80 mm mampu memenuhi batas tegangan yang diizinkan sekaligus tetap efisien dalam penggunaan material.

Selain itu, framework DAI5 membantu membangun pola berpikir engineering yang lebih sistematis, reflektif, dan berorientasi pada keselamatan serta efisiensi desain.

Recommendations

Untuk pengembangan selanjutnya, model penelitian dapat diperluas dengan mempertimbangkan pembebanan lain seperti bending dan axial force agar hasil simulasi lebih mendekati kondisi nyata sistem propulsi kapal.

J. Acknowledgments

Saya mengucapkan terima kasih kepada Prof. DAI atas pembelajaran, arahan, dan framework DAI5 yang telah membantu saya memahami metode numerik serta proses berpikir engineering secara lebih sistematis dan kontekstual.

K. (References) Literature Cited

Budynas, R. G., & Nisbett, J. K. Shigley’s Mechanical Engineering Design. McGraw-Hill.
Gere, J. M. Mechanics of Materials. Cengage Learning.
Chapra, S. C. Applied Numerical Methods with MATLAB. McGraw-Hill.
Data spesifikasi mesin Yanmar 6EY26W.
Framework DAI5 oleh Prof DAI.

L. Appendices

Lampiran A – Persamaan Dasar

Persamaan torsi: $T = \frac{P}{\omega}$