Rancang Bangun Sepeda Air (Waterbike) Sebagai Wahana Rekreasi Air di Kota Batam
Hendra Saputra * , Mufti Fathonah Muvariz * , San Josua Simamora # , Oscar Nurrahman # , Riza Ahmad Zulkarnain #
 Program Studi Teknik Perencanaan dan Konstruksi Kapal
# Program Studi Teknik Mesin
Politeknik Negeri Batam
Jl. Ahmad Yani, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia
E-mail: hendrasaputra@polibatam.ac.id

## Abstrak
Sepeda air mirip dengan sepeda yang ada pada umumnya, hanya saja kedua rodanya dilepas dan diganti dengan sistem penggerak propeller yang digerakkan secara manual. Penelitian ini mencoba membuat sebuah rancangan sepeda  air  yang  cocok  untuk  rekreasi  air  di  Kota  Batam.  Setelah  dirancang,  sepeda  air  dibangun  dengan menggunakan peralaatan manufaktur yang mendukunng. Pada proses perancangan, dilakukan perhitungan beban yang  mampu  ditahan  oleh  sepeda  air  serta  dilakukan  simulasi  tegangan  dan  regangan  sepeda  menggunakan beberapa jenis material. Uji performa pada sepeda air yang telah dibuat, dilakukan untuk mengetahui kecepatan sepeda air saat digunakan diair. Hasil penelitian menunjukkan sepeda air mampu menahan beban hingga 120 kg berat pengendara hingga pelampung tenggelam seluruhnya. Analisa tegangan dan perubahan bentuk sepeda pada material Alloy  Steels,  AISI  1080,  ST  37 pada  variasi  beban  60kg  dan  70kg  menunjukkan  bahwa  rangka  masih mampu menahan beban tersebut. Pada percobaan kecepatan, diketahui rata-rata kecepatan sepeda air sebesar 0.4 m/s
Kata kunci: Sepeda air , rancang bangun, simulasi tegangan dan perubahan bentuk, performa

## Abstract
Waterbike looks similar to a common bike. Waterbike has a pontoon and a propller as manual propulsion system. This paper tries to design and construct a waterbike for water recreation in Batam, Indonesia.On design process, we calculate load capability of waterbike and Simulate stress and displacement of bike frames using Solidwork Simulation. The result shown, the waterbike is Able to hold the load up to 120 kg until the pontoon sink entirely. Stress and displacement analysis on three different roomates Simulate material of Alloy Steel, AISI 1080, ST 37 and on different load of 60 kg and 70 kg shown that all the material are able to hold the load and save. Performance test of waterbike shown that average speed is 0.4 m/s.
Keywords: Waterbike, design and construct, load, Stress and displacement, performance

## 1 Pendahuluan
Batam  merupakan  sebuah  pulau  yang  strategis. Berada  di  kepulauan  Riau,  yang  dikelilingi  oleh pulau-pulau kecil dan laut.  Tingkat kunjungan wisata di  kota  Batam  cukup  tinggi,  dimana  jumlah wisatawan  mancanegara  yang  berwisata  ke  kota Batam  pada  bulan  Agustus  2014  mencapai  111.455 orang,  mengalami  peningkatan  sekitar  9,27  persen dibandingkan dengan jumlah wisatawan mancanegara pada  bulan  sebelumnya  yang  mencapai  sebanyak 101.996 orang [1]. Wahana air di kota Batam cukup banyak. Salah  satunya  adalah Mega Wisata Ocarina, dimana  rencananya  area  rekreasi  ini  akan  dijadikan
semegah Ancol di kota Jakarta. Wahana yang ada pun cukup  banyak.  Salah  satunya  adalah  wahana  sepeda air [2].
Saat  ini,  bersepeda  merupakan  tren  sekaligus  gaya hidup  di  kalangan  masyarakat  Indonesia.  Bersepeda tidak  hanya  dilakukan  didarat  saja,  namun  bisa  juga dilakukan di atas permukaan air. Sepeda air memang mirip dengan sepeda yang ada pada umumnya, hanya saja  kedua  rodanya  dilepas  [3].  Untuk  sistem penggeraknya,  kincir  sepeda  air  dapat  menghasilkan gelembung  udara  dari  perputarannya  yang  artinya melahirkan  oksigen  dan  mengakibatkan    kesuburan air  yang  nantinya  berdampak  pada  banyaknya  ikan
Vol. 8, No. 1, April 2016 74-79
p-ISSN: 2085-3858
dan  tumbuhan  di  bawah  air  [3].  Sepeda  air menggunakan  tenanga  manual  manusia  untuk menggerakkannya,  dengan  rangka  (frame)  yang dirancang  khusus,  dan  mampu  bergerak  maju  dan mundur.  Pengendara  juga  dapat  merasakan  sensasi terkena percikan air saat mengendarainya [4].
Sepeda  air  dapat  digunakan  kapan  saja.  Bisa  di jadikan  sebagai  bagian  dari  pariwisata,  juga  bisa digunakan  untuk  mengeksplorasi  danau  atau  sungai yang menjadi favorit masyarakat di akhir pekan.Sepeda air dirancang dari kombinasi komponen kaku dan komponen fleksibel dengan nilai terbaik, desain terbaik dan kinerja terbaik [4].
Penelitian  ini  bertujuan  membuat  sebuah  rancang bangun  sepeda  air  dengan  menggunakan  pelampung yang  terbuat  dari  pipa  PVC  paralon,  menggunakan penggerak baling  – baling dan  menggunakan rangka sepeda pada umumnya dengan dimodifikasi ulang.
Pada  tahap  perancangan  sepeda  air  ini,  dilakukan analisa tegangan dan perubahan bentuk rangka sepeda akibat pengaruh beban pengemudi yang berbeda dan dilakukan  perhitungan  kemampuan  apung  dan  draft yang  tercelup  pada  beban  pengemudi  yang  berbeda. Pada tahap pembuatan, dilakukan uji performa berupa percobaan  kecepatan  sepeda  air  pada  saat  berada didalam air dengan beban pengemudi yang berbeda.
2 Perancangan Sepeda Air (Waterbike)
Kemajuaan  teknologi  informasi  sangat  membantu pada  proses  perancangan  sepeda  air  hamors  agar lebih  cepat  dan  hemat  biaya,  dikarenakan  proses simulasinya dilakukan menggunakan software . Pada proses  perancangan  dapat  dilakukan  simulasi  yang akan menentukan apakah apakah rancangan tersebut dapat  di  aplikasikan  atau  tidak  sebelum  rancangan tersebut di produksi [5]
Proses perancangan sepeda air dilakukan menggunakan  bantuan  software Solidwork untuk proses  pembuatan  gambar  dan  simulasi.  Sepeda  air dirancang  menggunakan  pelampung  yang  terbuat dari  pipa  PVC  paralon,  menggunakan  penggerak baling  –  baling  dan  menggunakan  rangka  sepeda pada  umumnya  dengan  dimodifikasi  ulang. Gear penggerak sepeda air menggunakan sistem gigi bevel gear  &  roda  gigi  dan  sistem  kemudi  dirancang menggunakan    sirip  depan  (fin),  yang  langsung terhubung  ke  setang  sepeda  sebagai  kendali  untuk berbelok  (kiri  –  kanan)  serta  besi  hollow  sebagai penyangga antara sepeda dengan pelampung.
Bagian-bagian  sepeda  air  hasil  perancangan  dari gambar 1 adalah sebagai berikut:
1. Pelampung.  Dirancang  menggunakan  pipa  PVC paralon
2. Klem  pelampung  yang  berfungsi  mengikat rangka pada pelampung sepeda air
3. Kerangka penyangga antar pelampung
4. Kerangka sepeda
5. Kerangka penyangga sepeda ke pelampung
6. Kemudi dan batang kemudi
7. Sistem penggerak sepeda air
Gambar 1: Hasil rancangan sepeda air
Bagian-bagian sepeda air dapat dilihat pada gambar 2 dibawah ini.
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
(g) (h) (i) (j)
Gambar 2: Bagian-bagian sepeda air (a) Pelampung (b) Tutup pelampung (c) Rangka sepeda (d ) Klem pelampung (e) Fin (kemudi) (f) As kemudi (batang kemudi)  (g) Penyangga as propeller (h) Plat penyangga as propeller (i) Bevel gear (j)

## Propeller
Dari hasil perancangan yang dibuat dengan bantuan software  Solidwork,  didapat  spesifikasi  sepeda  air sebagai berikut;
T ABEL 1. S PESIFIKASI S EPEDA A IR H ASIL R ANCANGAN Frame Baja Ringan. Sepeda Momoki 24 Pelampung PVC Paralon. P = 2,5m , ᴓ = 8,5’’ Rasio perbandingan Gear 1:4 Kapasitas Apung (Perancangan) 133 Kg Penyangga
Black Steel B Hollow. P = 1,5m, ᴓ = 1 ¾’’
Setelah perancangan dilakukan, langkah selanjutnya adalah  melakukan  perhitungan  kemampuan  apung dan draft pelampung yang tercelup didalam air ketika dinaiki  oleh  pengemudi  yang  memiliki  berat  yang berbeda. Proses perhitungan dilakukan menggunankan  rumus  volume  sederhana  seperti berikut:
p d tabung Vol . . .
4 1 . 2   (1)
Dimana:
Vt  = Volume tabung (m3)
d = Diameter tabung (m)
p = Panjang (m)
π   = 3.14
Rumus  Menghitung  Massa  Total  menggunakan persamaan:
volume Massa
air  
(3)
Vtabung air massa .   (4)
Dimana: Massa = Berat (kg) ρAir = Massa Jenis Air (kg/m3) Vtabung  = Volume Tabung (m3)
Menghitung volume yang tercelup kedalam air pada kondisi: - Kondisi pelampung tanpa beban pengemudi Vb = Vpvc outside – Vpvc inside (5)
air Massapvc Vc   (6) - Kondisi  pelampung  dengan  beban  rangka  dan pengemudi air pengemudi a massarangk Massapvc Vc    
(7)
Dimana:
Vpvc outside  = volume luar tabung (m 3 ) Vpvc inside = volume dalam tabung (m 3 ) ρ pipapvc = Massa Jenis Tabung (Kg/m 3 ) Vb = Volume Benda (m 3 ) Vc = Volume Tercelup (m 3 )
Ketinggian  pelampung  yang  tenggelam  didalam  air pada  kondisi  pelampung  dengan  beban  pengemudi yang bervariasi dihitung menggunakan persamaan:
Keliling Tabung =  π.d Volume Tabung = (1/4).π.d 2 .t = (1/4).π.d.d.t = (1/4).kel.t air Massapvc Vc   p d Vc Keliling . . 2 
Sehingga  didapat  ketinggian  pelampung  yang tercelup didalam air adalah:
 Kelliling
Draft  (8)
Ketinggian maksimum pelampung sepeda air adalah sama dengan diameter pelampung yaitu sebesar 8,5 inch atau 21,6 cm. Dari hasil perhitungan didapat
T ABEL 2. S PESIFIKASI S EPEDA A IR H ASIL R ANCANGAN
No
Berat rangka dan aksesoris (kg) Berat pengemudi (kg) Draft tercelup (cm) 1 50 0 5,8 2 50 48 11,6 3 50 53 12,1 4 50 71 14,2 5 50 80 15,3 6 50 85 15,9 7 50 103 18
8 50 120 20 9 50 133 21,6
Dalam perancangan ini dilakukan simulasi tegangan dan  perubahan  bentuk  pada  rangka  sepeda  air menggunakan  simulasi Solidwork .  Metode  simulasi yang  dilakukan untuk mengetahui  distribusi tegangan  dan  perubahan  bentuk  yang  terjadi  pada rangka menggunakan tiga jenis material, yaitu Steel Alloys , Black  Steel (AISI  1080)  dan  ST  37  (DIN 1.0037) yang diberikan variasi penekanan 60 kg dan 70 kg pada 3 titik beban,  yaitu Tangan, Badan, dan
Kaki [6]. Metode yang dilakukan untuk menentukan beban  pada  setiap  titik,  dengan  cara  pengukuran sebagai berikut:

## (a) (b)
Gambar 3: (a) Alat ukur beserta penyusunannya (b)Illustrasi
pengukuran massa pengendara [6]
Untuk  berat  pengendara  sebesar  60kg  dan  70kg adalah beban yang harus diterima oleh rangka sepeda hamors. Dari massa satuan (Kilogram) dikonversikan menjadi gaya/force (Newton), sehingga  berdasarkan  persamaan  matematis  dan Tabel  3,  didapat  pembebanan  setiap  titik  sebagai berikut:
T ABEL 3. B ESAR T ITIK P EMBEBANAN Beban Pengen- dara Titik Beban Tangan Badan Kaki F1x (N) F1y (N) F2x (N) F2y (N) F3x (N) F3y (N) 60kg (600N) 23.538 67.926 24.81 326.412 10.776 67.926 70kg (700N) 27.461 79.247 28.945 380.814 12.572 79.247

## Gambar 4: Notasi Pembebanan
Dari  hasil  simulasi  didapat  nilaai  tengan  dan displacment  (perubahan  bentuk)  maksimum  pada tiga  jenis  material,  yaitu Steel  Alloys , Black  Steel (AISI 1080) dan ST 37 (DIN 1.0037) yang diberikan variasi  penekanan  60  kg  dan  70  kg  adalah  sebagai berikut:
T ABEL 4. T EGANGAN M AKSIMUM DAN M AKSIMUM D ISPLACEMENT
(P ERUBAHAN BENTUK ) Material Beban Kg (Newton) Tegangan Maks. N/mm 2 (Mpa) Maks. Displacement (mm) Steel Alloys Tensile  Strength 723.8 N/mm 2 Yield Strength 620.4 N/mm 2 60 (600) 49,33 0,0581 70 (700) 57,27 0,0675 Black  Steel  (AISI 1080) Tensile  Strength 615,4 N/mm 2 Yield Strength 375,8 N/mm 2 60 (600) 52,19 1,14 70 (700) 60,61 1,32 ST 37 (DIN 1.0037) Tensile  Strength 360 N/mm 2 Yield Strength 235 N/mm 2 60 (600) 49,35 0,0581 70 (700) 57,29 0,0675
Distribusi  tegangan  (Von  Mises)  dan  perubahan bentuk  (Displacement).  Distribusi  tegangan  dan perubahan  bentuk  untuk  rangka  sepeda  air  hamors dengan  variasi  beban  dan  jenis  material  berbeda ditampilkan pada Gambar 5.
(a) (b)
Gambar 5. Simulasi pada beban 60kg dengan material Alloy Steel (a)Tegangan dan (b)Displacement/Deformasi
(a) (b)
Gambar 6. Simulasi pada beban 70kg dengan material Alloy Steel (a)Tegangan dan (b)Displacement/Deformasi
(a)
(b)
Gambar 7. Simulasi pada beban 60kg dengan material AISI 1080 (a)Tegangan dan (b)Displacement/Deformasi
Dengan beban pengendara 60kg dan 70kg, simulasi pada masing-masing  rangka  sepeda  air  hamors dengan  material Alloy  Steels,  AISI  1080,  ST  37 menunjukkan bahwa rangka mampu menahan beban (aman).  Tegangan  maksimum  tertinggi  terjadi  pada rangka sepeda air hamors dengan material AISI 1080
masih  dapat  menahan  beban  (aman)  dengan masing-masing  tegangan  maksimum,  yaitu  Alloy Steels  (49,33  N/mm2  (MPa)  dan  57,27  N/mm2 (MPa)), AISI 1080 (52,19 N/mm2 (Mpa) dan 60,61 N/mm2 (MPa)) dan ST 37 (49,35 N/mm2 (MPa) dan 57,29 N/mm2 (MPa)).

## 3 Pembuatan Sepeda Air ( Waterbike )
Pada  proses  pembuatan  sepeda  air,  bagian-bagian sepeda  dibagi  menjadi  11  bagian  dengan  beberapa bagian  diantaranya  menggunakan  bahan  yang  telah ada  dipasaran  yang  kemudian  dilakukan  perakitan ( assembly ) menjadi sepeda air yang utuh. Bagian-bagian  sepeda  yang  dibuat,  dikerjakan menggunakan  bahan  dan  peralatan  kerja  yang mendukung  proses  tersebut.  Bagian-bagian  yang dibuat diantaranya:
T ABEL 5. B EBERAPA B AGIAN - BAGIAN SEPEDA AIR DAN PROSES

## PENGERJAANNYA
No Nama bagian Bahan/ Material Alat/Mesin yang digunakan Bagian-bagian yang dibuat 1 As Proppeler ST 37 Drilling dan pembubutan (mesin bubut) 2 Klem Pelampung Aluminium Pemotongan (mesin gergaji) & Alat bending 3 Fin (Kemud) Alumunium Gerinda dan mesin las 4 Penyangga As Propeler Plat Aluminium dan Baja Gergaji dan kikir 5 Batang kemudi (As Fin Kemudi) Besi ST 37 Hollow Mesin gergaji dan mesin las 6 Penyangga Belakang Besi Hollow Mesin gergaji dan mesin las Bagian-bagian yang dibeli 7 Rangka sepeda Besi - 8 Pelampung Pipa PVC Paralon - 9 Tutup Pelampung Plastik - 10 Bevel Gear Besi Cor - 11 Proppeler Baja Cor -

## Spesifikasi sepeda air hasil pembuatan:
Frame Steel Alloys. Sepeda Momoki 24 Pelampung PVC Paralon. P = 2,5m , ᴓ = 8,5’’ Rasio perbandingan 1 kayuhan : 4 putaran proppeler Kapasitas Apung 120 Kg Penyangga Black  Steel  Pipe. P = 1,5m,  ᴓ  =  1 ¾’’
Pada proses pembuatan sistem penggerak sepeda air, dilakukan  modifikasi  ketinggian  propeller  didalam air.  dua  modifikasi  ini  kemudian  diuji  performanya terhadap sepeda air.
Gambar 8: Sepeda air hasil pembuatan
(a)
(b)
Gambar 9: Sistem penggerak sepeda air (a) Modifikasi 1 (b) Modifikasi 2
Performa  sepeda  air  yang  diuji  adalah  kecepatan sepeda air pada kondisi maju dan mundur. Percobaan dilakukan menggunakan sistem penggerak modifikasi  1  dan  modifikasi  2  dengan  beban pengendara  sepeda  air  yang  berbeda-beda  dengan jarak  tempuh  50  meter  setiap  percobaannya. Masing-masing  percobaan  dilakukan  sebanyak  dua kali untuk mendapat data yang lebih akurat.
T ABEL 6. D ATA P ERCOBAAN K ECEPATAN D ENGAN S ISTEM
P ENGGERAK M ODIFIKASI 1 (P ERCOBAAN 1) No Massa pengendara Maju Mundur waktu tempuh (s) Kecepa tan (m/s) waktu (s) Kecepatan (m/s) 1 53 122.4 0.408 89.4 0.559 2 85 140.4 0.356 138 0.362 3 67 136.2 0.367 122.4 0.408 4 44 129.6 0.386 94.2 0.531 5 48 124.2 0.403 121.8 0.411 Rata-rata 0.384 0.454 T ABEL 7. D ATA P ERCOBAAN K ECEPATAN D ENGAN S ISTEM
P ENGGERAK M ODIFIKASI 1 (P ERCOBAAN 2) No Massa pengendara Maju Mundur waktu tempuh (s) Kecepa tan (m/s) waktu (s) Kecepatan (m/s) 1 53 126.6 0.395 93.6 0.534 2 85 136.2 0.367 126.6 0.395 3 67 135.6 0.369 124.2 0.403 4 44 127.2 0.393 121.8 0.411 5 48 129 0.388 87.6 0.571 Rata-rata 0.382 0.463
T ABEL 8. RATA - RATA KECEPATAN D ENGAN S ISTEM P ENGGERAK M ODIFIKASI 1 Percobaan Rata-rata Kecepatan (m/s) Maju Mundur Percobaan 1 0.384 0.454 percobaan 2 0.382 0.463 Rata-rata akhir 0.383 0.458 T ABEL 9. D ATA P ERCOBAAN K ECEPATAN D ENGAN S ISTEM
P ENGGERAK M ODIFIKASI 2 (P ERCOBAAN 1) No Massa pengendara Maju Mundur waktu tempuh (s) Kecep atan (m/s) waktu (s) Kecepa tan (m/s) 1 53 127.8 0.391 129.6 0.386 2 85 131.4 0.381 133.2 0.375 3 67 129.6 0.386 130.8 0.382 4 44 128.4 0.389 128.4 0.389 5 48 130.2 0.384 127.2 0.393 Rata-rata 0.386 0.385 T ABEL 20. D ATA P ERCOBAAN K ECEPATAN D ENGAN S ISTEM
P ENGGERAK M ODIFIKASI 2 (P ERCOBAAN 2) No Massa pengendara Maju Mundur waktu tempuh (s) Kecep atan (m/s) waktu (s) Kecepa tan (m/s) 1 53 124.2 0.403 125.4 0.399 2 85 133.8 0.374 136.2 0.367 3 67 131.4 0.381 138 0.362 4 44 126 0.397 126.6 0.395 5 48 131.4 0.381 126.6 0.395 Rata-rata 0.387 0.384 T ABEL 31. RATA - RATA KECEPATAN D ENGAN S ISTEM P ENGGERAK M ODIFIKASI 2
Percobaan Rata-rata Kecepatan (m/s) Maju Mundur Percobaan 1 0.386 0.385 percobaan 2 0.387 0.384 Rata-rata akhir 0.387 0.384
Gambar 10: Grafik Perbandingan

## 4 Kesimpulan
Hasil sepeda air yang dibuat dalam penelitian ini tidak berbeda  jauh  dengan  rancangan  awal,  hanya  saja terdapat  modifikasi  ketinggian  sistem  penggerak didalam  air.  Dari  hasil  analisa  beban  pengendara dalam  proses  perancangan,  didapat  beban  maksimal yang bisa ditahan oleh pelampung hingga tenggelam seluruhnya adalah 133kg, sedangkan setelah pembuatan dan dilakukan percobaan, beban maksimal yang bisa ditahan adalah 120kg.
Analisa tegangan dan perubahan bentuk rangka pada sepeda  air  pada  tida  material  berbeda  ( Alloy  Steels, AISI  1080,  ST  37 )  pada  variasi  beban  60kg  dan  70 menunjukkan bahwa rangka  masih  mampu  menahan beban tersebut. Tegangan maksimum tertinggi terjadi pada rangka sepeda air hamors dengan material AISI 1080 masih dapat menahan beban.
Pada percobaan kecepatatan sepeda air menunjukkan bahwa  modifikasi  yang  dilakukan  pada  sistem penggerak  tidak  bebrpengaruh  terhadap  kecepatan sepeda air, baik dalam keadaan maju maupun mundur.
Rancang  bangun  sepeda  air  dari  hasil  penelitian  ini dapat  dibuat  oleh  berbagai  pihak  yang  akan mengembangkan wisata air di Kota Batam.

## Referensi
[1] Badan Pusat Statisktik Provinsi Kepulauan Riau. 2014. Perkembangan  Kunjungan  Wisman  Ke Provinsi  Kepulauan  Riau  Agustus  2014 .  BPS Kepro, No.69/10/21/Th.IX, 1 Oktober 2014
[2] Anastasia Melda. 2015. Ini 7 Tempat Wisata Di Batam Terpopuler .
http://www.initempatwisata.com/wisata-indonesi a/kepulauan-riau/ini-7-tempat-wisata-di-batam-t erpopuler/1473/
[3] UBAYA. 2014. Mahasiswa Ubaya Bikin Sepeda Air Tandem, Sepeda Air Tandem Manufam
(Manuvers Family) . http://www.ubaya.ac.id/ubaya/news_detail/954/
Mahasiswa-Ubaya-Bikin-Sepeda-Air-Tandem.ht
ml
[4] Akwakat. 2015. Akwakat - Your Bike Your Adventure, The Product. diakses tahun 2015 http://www.akwakat.co.nz/?page_id=82
[5] Mahandari, C. Prapti., Satyadarma, Dita, dan Firmansyah. 2007. Kajian Awal Kekuatan
Rangka Sepeda Motor Hibrid. TEKNO SIM 2007
[6] Tedja, Andra Berlianto dan W., Bambang Daryanto. 2012. Analisa Tegangan dan Deformed Shape Pada Rangka Sepeda Fixie. Jurnal Teknik Pomits. 1-5