39 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Karakteristik Hidrostatika Kapal Tunda
Sesuai dengan gambar rencana garis dan bukaan kulit kapal tunda TB. Bosowa X maka dapat dihitung luas garis air, luas bidang basah, volume dan displacement dari kapal tersebut. Adapun hasil perhitungan adalah :
1. Froud Number (Fn) Fn = Vs / ( Lwl x g )1/2 = 5,144 / (25,24 x 9,8)1/2
= 0,327
2. Coefisien Blok (Cb) = 0,688
3. Coefisien Garis Air (Cw) = 0,922 4. Coefisien Midship (Cm) = 0,952 5. Coefisien Prismatik Longitudinal (Cp) = 0,723 6. Luas Midship (Am)
Am = B x T x Cm
= 8,2 x 2,75 x 0,952 = 21,468 m2
7. Luas Bidang Basah Kapal = 261,05 m2
8. Volume = 391,51 m3
40 4.2. Perhitungan Tahanan Kapal
Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk memprediksi tahanan kapal dan kebutuhan daya, tetapi hal yang perlu diperhatikan tergantung dari tipe kapal serta batasan parameter ukuran utama dan bilangan Froude Number (Fn).
Dalam perhitungan tahanan kapal tunda menggunakan metode Yamagata dengan variasi kecepatan 4 – 12 knot. Adapun langkah perhitungan adalah sebagai berikut :
4.2.1. Perhitungan Tahanan Kapal Tunda Dengan Metode Yamagata
Adapun perhitungan tahanan kapal tunda dengan metode yamagata yaitu dengan estimasi kecepatan Vs = 10 knot sebagai sampel.
1. Kecepatan dinas kapal V = 10 Knot
2. Kecepatan kapal dalam m/s Vs = 5,144 m/s
3. Menentukan angka Reynold (Rn), dengan persamaan 2.2
Rn = Vs . Lwl / υ dimana υ = 0,884 x 10-6 m2/s. Pada suhu 28oC = 5,144 . 25,24 / 0,884 x 10-6
= 1,468 x 108
4. Menentukan koefisien hambatan gesek (Cf) dengan persamaan 2.3 Cf = 0,075 / (Log10Rn-2)2
= 0,002
5. Menentukan nilai tahanan gesek (Rf) dengan persamaan 2.1 Rf = 0,5 . Cf . ρ . V2 . S
41 = 0,5 . 0,002 . 1025 . 5,1442 . 261 = 5240,728 N
6. Menentukan nilai tahanan gesek (Rf) dalam satuan Kg. Rf = 524,0728 Kg
7. Menentukan nilai Froude (Fn) dengan persamaan 2.5 Fn = V / 𝒈. 𝑳
= 5,144 / 9,8 . 25,24 = 0,327
8. Menentukan nilai harga B/L -0,135 (Perhitungan Tahanan Kapal) B/L-0,135 = 0,1899
9. Menentukan nilai harga B/T -2,25 (Perhitungan Tahanan Kapal) B/T-2,25 = 0,7318
10.Menentukan harga dari (∆rR`.B/L) / (B/L-0,135) fig.5.3.2 (∆rR`.B/L) / (B/L-0,135) = 0,55
11.Menentukan harga dari (∆rR`.B/T) / (B/T-2,25) fig.5.3.3 (∆rR`.B/T) / (B/T-2,25) = - 0,0015
12.Menentukan harga dari (∆Rr``.B/L)
(∆Rr``.B/L) = B/L -0,135 x (∆rR`.B/L) / (B/L-0,135) = 0,0095
42 13.Menentukan harga dari (∆Rr``.B/T)
(∆Rr``.B/T) = B/T-2,25 x (∆rR`.B/T) / (B/T-2,25) = -0,00109
14.Menentukan koefisien tahanan sisa (rRo) fig. 5.3.1. rRo = 0,02
15.Menentukan koefisien tahanan sisa (rR`) rR` = (∆Rr``.B/T) + (∆Rr``.B/L) + (rRo)
= 0,028
16.Menentukan hambatan sisa (RR), dengan persamaan 2.4
RR = rR` + 0,5 x x ∆2/3 x V2
= 0,028 + 0,5 x 1025 x 391,512/3 x 5,1442 = 1384,364 Kg
17.Menentukan hambatan kapal (Rx)
Rx = RR + Rf
= 1384,364 + 524,0728 = 1908,43 Kg
18.Hambatan total kapal
Menurut Mansyur Hasbullah: Buku Teori Tahanan Kapal. Untuk penentuan daya mesin penggerak kapal di perairan dalam adalah :
RT = Rx + (3% x Rx)
= 1908,43 + (3% x 1908,43) = 1965,69 Kg
43 19.EHP (Effective Horse Power)
EHP = RT x Vs / 75
= 134,82 HP
Data tahanan kapal dalam berbagai variasi kecepatan sebagai berikut : Tabel 4.1. Hubungan nilai RT, Vs, EHP
No Kecepatan (Vs) (Knot)
Tahanan Kapal (RT) (Kg)
Daya Efektif (EHP) (HP) 1. 4 228,01 6,255 2. 5 356,18 12,215 3. 6 499,069 20,538 4. 7 672,818 32,302 5. 8 984,766 54,033 6. 9 1418,564 87,565 7. 10 1965,69 134,82 8. 11 2706,452 204,189 9. 12 3633,63 299,062
44
Sumber : Perhitungan tahanan kapal tunda (lampiran 1) Grafik 4.1. Hubungan EHP dengan Vs
Dari grafik hubungan antara daya dengan kecepatan terlihat bahwa semakin besar daya maka kecepatan kapal semakin besar.
Sumber : Perhitungan tahanan kapal tunda (lampiran 1) Grafik 4.2. Hubungan antara RT dengan Vs
6,255 12,215 20,538 32,302 54,033 87,565 134,820 204,189 299,062 0 50 100 150 200 250 300 350 4 5 6 7 8 9 10 11 12 EHP (HP ) Vs (Knot)
Hubungan EHP dengan Vs
EHP 228,010356,180499,069 672,818 984,766 1418,564 1965,690 2706,452 3633,630 0,00 500,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00 3000,00 3500,00 4000,00 4 5 6 7 8 9 10 11 12 RT (Kg) Vs (Knot)
Hubungan R
Tdengan Vs
RT45
Dari grafik 4.2 terlihat adanya hubungan antara tahanan kapal (RT) dengan
kecepatan kapal (Vs) yang berbanding lurus, yaitu semakin besar kecepatan kapal yang diinginkan maka tahanan kapal juga semakin besar.
4.3. Perhitungan Daya Mesin Kapal
4.3.1. Perhitungan Daya Mesin Kapal Yang Tidak Menggunakan Kort Nozzle Propeller
Berikut ini adalah perhitungan daya mesin kapal yang tidak menggunakan kort nozzle propeller dengan estimasi kecepatan 10 knot sebagai sampel :
1. Kecepatan dinas kapal Vs = 10 Knot
2. Kecepatan kapal dalam m/s Vs = 5,144 m/s
3. Tahanan total kapal (RT) dari data perhitungan propulsi :
RT = 1965,69 Kg
4. Diameter propeller Dp = 1820 mm
= 1,82 m
5. Nilai EHP dari perhitungan tahanan EHP = 134,82 HP
46
6. Penentuan nilai arus ikut dari persamaan 2.12 w = (0,5 – Cb) - 0,2
= (0,5 – 0,688) – 0,2 = 0,144
7. Penentuan fraksi deduksi daya dorong dari persamaan 2.13 t = 0,5 x Cp - 0,19
= 0,5 x 0,723 - 0,19 = 0,1715
8. Kecepatan air masuk ke baling – baling dari persamaan 2.14 Va = Vs x (1 – w)
= 5,144 x (1 - 0,144) = 4,403 m/s
9. Penentuan nilai Thrust T = 𝑅𝑇
(1−𝑡)
= 1965,69
(1 − 0,1715)
= 2372,59 Kg
10.Jarak sumbu poros ke lunas
(Principal of Naval Architecture Volume II) E = 0,045 x T + 0,5 x Dp
= 0,045 x 2,75 + 0,5 x 1,82 = 1,034 m
47 11.Tinggi air di atas propeller
(Tahanan dan Propulsi Kapal) h = (T - E) + (0,0075 x Lbp)
= (2,75 - 1,034) + (0,0075 x 24,62) = 1,9009 m
12.Tekanan pada garis pusat baling – baling (Tahanan dan Propulsi Kapal)
po – pv = 99,6 - (10,05 x h) = 99,6 - (10,05 x 1,9009) = 80,496 N/m2
13.Rasio luas bentang daun propeller dari persamaan 2.16 (Principal of Naval Architecture Volume II)
Ad/Ao = 1,3+0,3.𝑍 𝑇
(𝑃𝑜−𝑃𝑣.𝐷2)
+ 𝑘
= 0,39 14.Putaran mesin
n = 13,64 Rps
15.Penentuan nilai koefisien angka maju J = 𝑉𝑎
(𝑛.𝐷𝑝)
= 4,403
(13,64 .1,82)
48 16.Penentuan nilai pitch
Pitch = 2𝜋. 𝑟. 𝑡𝑎𝑛𝛼 = 0,977
17.Penentuan nilai P/D (rasio langkah ulir propeller) P/D = 0,537
18.Rasio putaran propeller, pada grafik
Nilai KT – B4 – 35 = 0,133 KT – B4 – 40 = 0,13 KT – B4 – 39, Interpolasi = 0,133 Nilai KQ – B4 – 35 = 0,0132 KQ – B4 – 40 = 0,013 KQ – B4 – 39, Interpolasi = 0,013 Nilai ηo – B4 – 35 = 0,383 ηo – B4 – 40 = 0,375 ηo – B4 – 39, Interpolasi = 0,382 19.Penentuan nilai efisiensi lambung
ηhull = (1−𝑡) (1−𝑤) = (1−0,1715) (1−0,144) = 0,968
20.Penentuan nilai efisiensi rotasi ηr = 1,0
49
21.Nilai Quasi Propulsive Coeffisien (QPC) dari persamaan 2.18 QPC = ηo . ηhull . ηr
= 0,382 . 0,968 . 1 = 0,3697
22.Delivery Horse Power (DHP) dari perhitungan tahanan DHP = 𝐸𝐻𝑃
𝑄𝑃𝐶
= 134,82
0,3697
= 364,65 HP
23.Efisiensi poros, untuk letak kamar mesin berada di buritan
ηs = 0,98 (dipilih 0,98 karena kamar mesin berada di buritan) 24.Shaft Horse Power (SHP)
SHP = 𝐷𝐻𝑃
𝜂𝑠
= 364,65
0,98
= 372,09 HP
25.Brake Horse Power (BHP) BHP = 𝑆𝐻𝑃
𝜂𝑠
= 372,09
0,98
50
26.Efisiensi propulsi kapal, dari persamaan 2.17 ηp = 𝐸𝐻𝑃
𝑆𝐻𝑃
= 134,82
372,09
= 0,36
Untuk data perhitungan daya mesin kapal tanpa menggunakan kort nozzle propeller dengan variasi kecepatan 4 – 12 Knot dapat dilihat pada lampiran 2.
4.3.2. Perhitungan Daya Mesin Kapal Dengan Penggunaan Kort Nozzle Propeller.
Perhitungan propulsi kapal dengan penggunaan kort nozzle propeller dengan estimasi kecepatan 10 knot sebagai sampel adalah sebagai berikut:
1. Kecepatan dinas kapal Vs = 10 Knot
2. Kecepatan kapal dalam m/s Vs = 5,144 m/s
3. Tahanan total kapal (RT) dari data perhitungan propulsi :
RT = 1965,69 Kg
4. Diameter propeller Dp = 1820 mm
= 1,82 m
5. Nilai EHP dari perhitungan tahanan EHP = 134,82 HP
51
6. Penentuan nilai arus ikut dari persamaan 2.12 w = (0,5 – Cb) - 0,2
= (0,5 – 0,688) – 0,2 = 0,144
7. Penentuan fraksi deduksi daya dorong dari persamaan 2.13 t = 0,5 x Cp - 0,19
= 0,5 x 0,723 - 0,19 = 0,1715
8. Kecepatan air masuk ke baling – baling dari persamaan 2.14 Va = Vs x (1 – w)
= 5,144 x (1 - 0,144) = 4,403 m/s
9. Penentuan nilai Thrust T = 𝑅𝑇
(1−𝑡)
= 1965,69
(1 − 0,1715)
= 2372,59 Kg
10.Jarak sumbu poros ke lunas
(Principal of Naval Architecture Volume II) E = 0,045 x T + 0,5 x Dp
= 0,045 x 2,75 + 0,5 x 1,82 = 1,034 m
52 11.Tinggi air di atas propeller
(Tahanan dan Propulsi Kapal) h = (T - E) + (0,0075 x Lbp)
= (2,75 - 1,034) + (0,0075 x 24,62) = 1,9009 m
12.Tekanan pada garis pusat baling – baling (Tahanan dan Propulsi Kapal)
po – pv = 99,6 - (10,05 x h) = 99,6 - (10,05 x 1,9009) = 80,496 N/m2
13.Rasio luas bentang daun propeller dari persamaan 2.16 (Principal of Naval Architecture Volume II)
Ad/Ao = 1,3+0,3.𝑍 𝑇
(𝑃𝑜−𝑃𝑣.𝐷2)
+ 𝑘
= 0,39 14.Putaran mesin
n = 13,64 Rps
15.Penentuan nilai koefisien angka maju J = 𝑉𝑎
(𝑛.𝐷𝑝)
= 4,403
(13,64 .1,82)
53 16.Penentuan nilai pitch
Pitch = 2𝜋. 𝑟. 𝑡𝑎𝑛𝛼 = 0,977
17.Penentuan nilai P/D (rasio langkah ulir propeller) P/D = 0,537
18.Rasio putaran propeller, pada grafik
Nilai KT = 0,145
Nilai KTn = 0,045
Nilai KQ = 0,0138
Nilai ηo = 0,407
19.Penentuan nilai efisiensi lambung ηhull = (1−𝑡) (1−𝑤) = (1−0,1715) (1−0,144) = 0,968
20.Penentuan nilai efisiensi rotasi ηr = 1,0
21.Nilai Quasi Propulsive Coeffisien (QPC) dari persamaan 2.18 QPC = ηo . ηhull . ηr
= 0,407 . 0,968 . 1 = 0,394
54
22.Delivery Horse Power (DHP) dari perhitungan tahanan DHP = 𝐸𝐻𝑃
𝑄𝑃𝐶
= 134,82
0,394
= 342,249 HP
23.Efisiensi poros, untuk letak kamar mesin berada di buritan
ηs = 0,98 (dipilih 0,98 karena kamar mesin berada di buritan) 24.Shaft Horse Power (SHP)
SHP = 𝐷𝐻𝑃
𝜂𝑠
= 342,249
0,98
= 349,232 HP 25.Brake Horse Power (BHP)
BHP = 𝑆𝐻𝑃
𝜂𝑠
= 349,232
0,98
= 356,360 HP
26.Efisiensi propulsi kapal, dari persamaan 2.17 ηp = 𝐸𝐻𝑃
𝑆𝐻𝑃
= 134,82
349,232
55
Untuk data perhitungan daya mesin kapal dengan menggunakan kort nozzle propeller dengan variasi kecepatan 4 – 12 Knot dapat dilihat pada lampiran 3.
Dari perhitungan daya mesin tanpa menggunakan kort nozzle propeller dan dengan menggunakan kort nozzle propeller di atas, dibuat tabel perbandingan perhitungan daya mesin dengan variasi kecepatan 4 knot sampai dengan 12 knot. Tabel tersebut adalah sebagai berikut :
Tabel 4.2. Perbandingan Daya Mesin Kapal Tunda
No. Kecepatan (knot) Tanpa Kort Nozzle (HP) Dengan Kort Nozzle (HP) Persentase (%) Daya Mesin (BHP) Efisiensi Propulsi (ηp) Daya Mesin (BHP) Efisiensi Propulsi (ηp) 1 4 48,414 0,13 42,592 0,15 1,53 2 5 62,573 0,20 52,144 0,24 2,75 3 6 90,181 0,23 76,451 0,27 3,62 4 7 123,230 0,27 106,597 0,31 4,38 5 8 182,222 0,30 165,139 0,33 4,50 6 9 269,149 0,33 247,900 0,36 5,60 7 10 379,682 0,36 356,360 0,39 6,14 8 11 535,769 0,39 510,850 0,41 6,56 9 12 746,472 0,41 718,146 0,42 7,46
56
Dari tabel 4.2. apabila diplotkan kedalam bentuk grafik maka akan diperoleh grafik sebagai berikut :
Sumber : Perhitungan Daya Mesin (Lampiran 2 dan Lampiran 3) Grafik 4.3. Perbandingan Daya Mesin Kapal Tunda Dari grafik 4.3 dapat ditarik kesimpulan bahwa :
1. Kapal yang menggunakan kort nozzle propeller dengan kecepatan yang sama diperoleh daya mesin yang lebih rendah 4,73% jika dibandingkan dengan kapal yang tidak menggunakan kort nozzle.
2. Pada grafik di atas juga dapat terlihat bahwa pada kecepatan 10 Knot, kapal yang menggunakan kort nozzle propeller diperoleh daya mesin 356,360 HP dan yang tanpa menggunakan kort nozzle diperoleh daya mesin 379,682 HP. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 4 5 6 7 8 9 10 11 12 BHP (HP ) Vs (Knot)
Tanpa Kort Nozzle Propeller
Dengan Kort Nozzle Propeller
