Permesinan bantu atau pemesinan geladak merupakan sistem permesinan yang berhubungan dengan operasional kapal yang tidak ada hubungannya dengan sistem penggerak utama kapal. Sistem permesinan geladak yang dimaksud adalah perancangan kemudi, Seering Gear, peralatan tambat, tali-temali, peralatan bongkar muat, peralatan keselamatan, dan lain-lain.
1. Steering Gear (Mesin Kemudi)
Komponen-komponen steering gear:a. Daun Kemudi (Rudder), dengan gaya–gaya yang bekerja dipergunakan untuk merubah arah gerakan kapal.
b. Mesin steering, yang menggerakkan rudder untuk manouvering.
c. Tiller atau Kwadrant, perlengkapan yang menghubungkan poros daun kemudi dengan steering gear.
d. Kontrol steering gear, menghubungkan mesin steering ke pusat kontrol kapal yang berada dianjungan atau di ruang steering gear.
Klasifikasi Daun Kemudi:
a. Berdasarkan Letak daun terhadap poros. -Kemudi Balance
Yaitu Luas daun kemudi yang terbagi dua bagian yang sama di bagian depan dan belakang sumbu putar kemudi.
-Kemudi Semi Balance
Yaitu pada bagian atas daun kemudi biasa sedangkan bagian bawah merupakan kemudi balansir dan bagian atas dan bawah merupakan satu bagian.
-Kemudi Biasa (Unbalance)
Yaitu suatu luas kemudi atau daun kemudi yang terletak di belakang sumbu putar kemudi
b. Berdasarkan Solpies ( sepatu tinggi ) / letak terhadap sepatu. -Kemudi meletak.
-Kemudi menggantung
-Kemudi setengah menggantung c. Berdasarkan Konstruksi kemudi
-Kemudi Pelat ( satu lapis pelat ) -Kemudi berongga
Kemudi Meletak Kemudi ½ menggantung Kemudi Menggantung
Jenis Mesin Kemudi:
a.
Mesin kemudi tenaga uapMesin kemudi dengan tenaga uap umumnya dipakai pada kapal-kapal dengan instalasi tenaga uap, dengan memanfatkan pemakaian panas dari gas buang pada mesin-mesin pembakaran dalam dari pembuangan ketel-ketel, pembakaran dengan bahan bakar cair, dan instalasi self-container ketel-ketel bantu, termasuk juga untuk menggerakkan pesawat kemudi.
Dasar prinsip kerja mesin kemudi tenaga uap adalah peralatan katub dan pemutaran balik. Sifat dapat diputar balik dan poros mesin kemudi sanggaup dihidupkan dari beberapa posisi, yang bisa dicapai dengan menggunakan dua silinder mesin tanpa pengembangan uap dan dengan pena poros engkol dikonstruksi pada kedudukan 900. Sesuai
dengan teori mesin uap, jika katub-katub tidak mampu dan eksentrik pada kedudukan 900 terhadap pena engkol, putaran balik dapat
dilaksanakan dengan mengubah aliran masuknya uap ke dalam silinder dari luar ke dalam atau sebaliknya. Pengaturan kecepatan, menghidupkan dan menghentikan poros dari mesin kemudi uap, dapat dilakukan secara mekanik, hidraulik, maupun transmisi teledinamik listrik.
b.
Mesin kemudi tenaga listrik dan listrik hidrolik.Kapal-kapal motor umumnya menggunakan mesin kemudi dengan tenaga listrik atau listrik hidraulik. Keuntungan menggunakan mesin kemudi dengan penggerak listrik, jika dibandingkan dengan mesin kemudi tenaga uap, adalah: Instalasinya lebih sederhana, dapat lebih dipercaya dalam hal penyambungannya dengan station kontrol (sistem kabel listriksebagai pengganti telemotor), lebih sensitif dalam mengontrol pengemudian, bisa digunakan setiap saat tanpa memerlukan alat-alat operasi yang lain. Sedangkan kerugian-kerugian yang ditimbulkan akibat penggunaan mesin kemudi listrik adalah: biaya yang mahal, cara kerja dan penyetelannya lebih rumit.
Penempatan Mesin Kemudi:
Pemilihan tempat yang sesuai untuk mesin kemudi didasarkan pada tenaga dan komponen steering gear yang digunakan.
Pada kapal-kapal transport, mesin kemudi ditempatkan pada:
Dibelakang sekat kedap ruang mesin, pada ketinggian yang sama dengan geladak utama.
Di dalam ruang celaga pada bagian belakang kapal, langsung berdekatan dengan poros kemudi bagian atas.
Dekat dengan station kontrol utama di kapal, salah satunya adalah di dalam ruang kemudi atau langsung dibawahnya.
2.
Jangkar
Jangkar adalah suatu alat yang digunakan untuk menahan kapal dari pengaruh gaya gaya dari luar,pada saat berlabuh.
Jenis – jenis jangkar:
Menurut bentuknya secara garis besar dapat dibagi menjadi dua golongan:
a)Yang lengannya tak bergerak tetapi dilengkapi dengan tongkat (stock).
b)Yang lengannya bergerak tetapi tidak dilengkapi dengan tongkat (stockless).
Menurut Fungsinya: a) Jangkar Haluan
Jangkar utama yang digunakan untuk menahan kapal di dasar laut dan selalu siap terpasang pada lambung kiri kanan haluan kapal, jangkar haluan ini beratnya sama. Jangkar haluan cadangan merupakan sebuah jangkar yang selalu siap sebagai pengganti apabila salah satu hilang, jangkar haluan cadangan ini ditempatkan di bagian muka dekat haluan, agar selalu siap bilamana diperlukan. b) Jangkar Arus
Jangkar ini ukurannya lebih kecil kira-kira 1/3 berat jangkar haluan. Tempatnya dibagian buritan kapal digunakan seperti halnya jangkar haluan yaitu menahan buritan kapal, supaya tidak berputar terbawa arus. Pada kapal-kapal penumpang yang berukuran besar, kadang-kadang jangkar ini ditempatkan di geladak orlop (geladak pendek yang terletak di bawah geladak menerus) apabila dernikian halnya maka jangkar tersebut dinamakan jangkar buritan dan beratnya sama dengan jangkar haluan. Oleh karena itu bila ada jangkar buritan, maka tidak perlu ada jangkar haluan cadangan
c) Jangkar Cermat
Jangkar ini ukurannya lebih kecil, beratnya 1/6 kali jangkar haluan. Gunanya untuk memindahkan jangkar haluan apabila kapal kandas (diangkat dengan sekoci).
Gambar jangkar beserta perlengkapannya a. Rantai jangkar (anchor chain)
Rantai yang digunakan dalam penggunaan jangkar, harus memenuhi persyaratan yang telah ditentukan, baik ukuran, maupun kekuatannya. Rantai jangkar terdiri dari potongan-potongan antara segel (shackle) dengan segel lainnya, yang setiap potongan mempunyai panjang masing-masing 15 fathoms. Panjang 15 fathoms bisa berbeda-beda, berdasarkan klasifikasinya. Lloyd’s register mengisaratkan bahwa 15 fathoms sama dengan 27,45 m, sedangkan oleh Germanischer Lloyd merumuskan bahwa 15 fathoms sama dengan 25 m. Rantai jangkar yang besar umumnya mempunyai jumlah panjang antara 240 ~ 330 fathoms (400 m ~ 550 m). Maksimum panjang total rantai jangkar adalah 330 fathoms atau 604 m. Pada setiap tengah mata rantai jangkar diberi dam kecuali mata rantai yang berada pada ujung-ujung setiap panjang 15 fathoms setiap kiri dan kanan dari segel. Fungsi dam adalah untuk menjaga agar setiap rantai tidak berputar.
b. Tabung jangkar (hawse pipe)
Tabung jangkar adalah pipa jangkar yang menghubungkan rumah jangkar ke geladak. Persyaratan atau ketentuan dari tabung jangkar yang harus dipenuhi, adalah sebagai berikut :
-Dalam pengangkatan jangkar dari laut tidak boleh membentur bagian depan kapal pada waktu kapal dalam keadaan trim.
-Tiang jangkar harus masuk ke lubang rantai jangkar meskipun letak telapak jangkar tidak teratur.
-Jangkar harus dapat turun dengan beratnya sendiri tanpa rintangan apapun.
-Dalam pelayaran, jangkar tidak diperbolehkan menggantung di air. -Panjang pipa rantai harus cukup untuk masuknya tiang jangkar.
-Lengkungan lubang pipa rantai di geladak dibuat sedemikian rupa sehingga mempermudah keluar masuknya rantai jangkar hingga gesekan yang terjadi bisa diminimalkan. Lubang di lambung kapal tidak diperbolehkan membuat sudut yang terlalu tajam.
-Kapal yang mempunyai tween deck, pusat dari pipa rantai harus diatur sedemikian rupa peletakannya sehingga pipa rantai tersebut tidak memotong geladak bagian bawah.
Diameter tabung jangkar tergantung dari diameter rantai jangkar, akan tetapi diameter bagian bawahnya dibuat lebih besar 3 ~ 4 cm.
c. Bak penyimpan jangkar (chain locker)
Pada kapal-kapal pengangkut modern, chain locker diletakkan di depan collision bulkhead dan diatas fore peak tank, hal ini bertujuan agar payload kapal tidak berkurang.
d. Tabung rantai (chain pipe)
Konstruksi tabung rantai sama dengan konstruksi dari tabung jangkar yang terbuat dari plat baja. Pada bagian ujung bawah tabung rantai yang menghadap bak rantai, dilengkapi setengah besi bulat.
3.
Mesin Penarik Jangkar (Windlass)
Guna melakukan penambatan, sebuah kapal harus mempunyai peralatan yang mendukungnya, salah atunya adalah mesin penarik jangkar. Berdasarkan tenaga penggeraknya, mesin derek jangkar, dibagi menjadi:
Mesin jangkar bertenaga uap. Mesin jangkar bertenaga listrik. Mesin jangkar tangan (manual).
Penggunaan mesin jangkar ini didasarkan kepada berat kapal, kapal yang sedang atau besar umumnya menggunakan mesin jangkar bertenaga uap atau listrik, sedangkan mesin jangkar secara manual digunakan pada kapal yang berukuran kecil.
Gambar Windlass Tipe Windlass :
a. Horizontal windlass
Horizontal windlass adalah type windlass yang mempunyai poros (poros dari wildcat, gearbox utama, dan gypsy head) yang horizontal dengan deck kapal. Windlass horizontal digerakan oleh motor hidrolis dan motor listrik ataupun oleh mesin uap. Windlass jenis ini lebih murah dalam pemasangannya tapi dibutuhkan perawatan yang lebih sulit karena permesinannya yang berada diatas deck dan terkena langsung dengan udara luar dan gelombang.
Vertikal windlass adalah type windlass yang mempunyai sumbu poros dari wildcat yang arahnya vertikal terhadap deck kapal. Biasanya motor penggerak dilengkapi gigi, rem dan permesinan lain yang letaknya dibawah deck cuaca dan hanya wildcat dan alat control saja yang berada diatas deck cuaca. Hal itu memberikan keuntungan, yaitu terlindunginya permesinan dari cuaca. Keuntungan lainnya adalah mengurangi masalah dari relative deck defleksion dan menyerdehanakan instalasi dan pelurusan dari windlass. Untuk menggulung tali tambat (warping), sebuah capstan disambungkan pada poros utama diatas windlass. Windlass vertikal mempunyai fleksibilitas yang tinggi dalam menarik jangkar dan pengaturan mooring.
4. Perlengkapan tambat
a. BollardMerupakan salah satu perlengkapan tambat yang berfungsi sebagai tempat mengaitkan tali – tali tambat maupun mengulungnya. Desain bollard untuk kapal ini berdasarkan beban putus maksimal dari tali tambat. Spesifikasi desain bollard dapat dilihat pada Practical Ship Building hal 189 dan yang dipilih adalah tipe vertical bollard. Bollard ditempatkan pada main deck bagian buritan, tiap daerah bulwark yang memiliki freeing port, dan daerah forecastle deck.
b. Fairlead
Merupakan salah satu perlengkapan tambat yang berfungsi sebagai pengarah tali tambat dari ke kapal saat kapal sedang dalam proses bersandar ke pelabuhan. Dasar pemilihan fairlead adalah berdasarkan diameter dari bollard yang telah direncanakan sebagai parameter minimum perencanaan roda fairlead.
Ukuran Utama Kapal :
- Lpp = 115 m - Lwl = Lpp + (3% x Lpp) = 115 + (3% x 115) = 118,45 m - B = 21 m - H = 11 m - T = 8 m - Vs = 16 Knots
Menghitung Peralatan Kemudi
Ada beberapa tahapan untuk menentukan daya mesin kemudi, diantaranya :
1. Meghitung Luas Daun Kemudi
Berdasarkan BKI edisi 2009 Vol II section 14.A.3, Luas daun kemudi direkomendasikan tidak boleh kurang dari :
A = c1 . c2 . c3. C4. (1,75 , L. T / 100) Dimana :
L = panjang kapal.
Berdasarkan BKI Volume II tahun 2009 section 1, panjang L adalah panjang dalam satuan meter pada summer load waterline yang diukur dari linggi haluan sampai sumbu poros kemudi atau Lpp. L tidak boleh kurang dari 96% Lwl dan tidak boleh lebih besar dari 97% Lwl, sehingga : Lpp = 115 m Lwl =118,45 m 96% Lwl = 96% x 118,45 = 113,7 m 97% Lwl = 97% x 118,45 = 114,9 m
Karena Lpp lebih besar dari 97% Lwl, maka digunakan panjang L sebesar 97% Lwl atau sebesar 114,9 m
T = sarat kapal = 8 m
C1 = factor tipe kapal, diambil 1.0 untuk kapal umum
C2 = factor tipe kemudi, diambil 0,9 untuk semi balansir
C3 = factor profil daun kemudi yang digunakan, diambil 1,0 untuk
NACA – profil
C4 = factor peletakan daun kemudi, diambil 1,0 untuk kemudi pada
aliran arus propeller. Sehingga :
A = c1 . c2 . c3. C4. (1,75 .L. T / 100)
= 1 x 0,9 x 1 x 1 ( 1,75 x 115 x 8 / 100) = 14,49 m²
2. Menentukan Dimensi Daun Kemudi
Dimana :
A = luasan daun kemudi = 14,49 m²
b = tinggi daun kemudi, direncanakan 5 m c = lebar daun kemudi
= A / b = 14,49 / 5 = 2,9 m
X1 = lebar bawah daun kemudi, direncanakan 2,5 m X2 = lebar atas daun kemudi
= (c . 2) – x1 = ( 2,9 . 2) – 2,5 = 3,30 m
Af = bagian dari luasan kemudi yang terletak di depan pada
batang poros kemudi
Berdasarkan buku ”Resistance, propulsion and steering gear of ship”, untuk daun kemudi pada kapal single propeller yang memiliki luasan di depan sumbu poros daun kemudi sebesar kurang dari 23% A, sehingga :
Af = 0,23 A
= 0,23 x 14,49 = 3,33 m²
3. Perhitungan Gaya Daun Kemudi
Berdasarkan BKI edisi 2009, Volume II, section 14 B-1, perhitungan daun kemudi adalah berdasarkan rumus berikut :
Cr = 132 A . v². k1. K2.k3.kt
dimana :
A = luas daun kemudi = 14,49 m²
V = kecepatan kapal =16 knot
k1 = koefisien berdasarkan aspek rasio Λ, dimana Λ diambil tidak boleh
lebih besar dari 2, maka diambil Λ = 2, sehingga k1 = (Λ + 2) /3
= ( 2+2 ) / 3 = 1,33
k2 = koefisien yang tergantung tipe kemudi dan profil kemudi
(mengacu Tabel 14.1)
= 1,1 untuk NACA-00 series gottinger profiles
k3 = Koefisien yang tergantung dari lokasi kemudi
= 1,0 untuk kemudi di aliran propeller
kt = Koefisien tergantung pada koefisien thrust
= 1,0 untuk kondisi normal Sehingga :
Cr = 132 A . v². k1. K2.k3.k4
= 132 x 14,49 x 16² x 1,33 x 1,1 x 1 x 1 = 716352,2 N
= 716,35 kN 4. Menghitung Torsi Kemudi
Berdasarkan BKI edisi 2009, Volume II, section 14 B-1, perhitungan torsi kemudi adalah berdasarkan rumus berikut :
QR = Cr x r
Dimana :
Cr = gaya daun kemudi = 718,15 kN
r = c (α – kb)
= min 0,1 c untuk kondisi maju Dimana :
C = lebar daun kemudi = 2,9 m
kb= balance factor = Af / A = 3,33 / 14,49 = 0,23 Sehingga : r = c (α – kb) = 2,9 ( 0,33 – 0,23 ) = 2,9 m Maka, QR = Cr x r = 716352,2 x 2,9 = 2077421,4 Nm
5. Menghitung Diameter Tongkat Kemudi ( Rudder Stock)
Berdasarkan BKI edisi 2009, Volume II, section 14 C-1, perhitungan torsi kemudi adalah berdasarkan rumus berikut :
Dt = 4,2 3 QR kr
Dimana :
QR = torsi kemudi
= 2077421,4 Nm
Kr = N/mm2 dan nilai minimum tegangan tarik 400 N/mm2 atau
lebih dari 900 N/mm2. Pertimbangan dalam Klasifikasi bahwa
material yang harus digunakan memiliki nilai nominal pada titik yield tidak kurang dari 235 N/mm2. dengan
mengasumsikan bahwa material yang digunakan memiliki tegangan tarik (ReH) 420 N/mm2. Maka diperoleh nilai kr
sebesar : Kr = 0,65 420 235 235 0,75 0,75 eH R Sehingga : Dt = 4,2 3 QR kr = 4,2 3 2077421,40,65 = 215 mm
6. Menghitung Daya Mesin Kemudi
Berdasarkan buku Marine Auxiliary Machinary ad System, M. Khetagurov, daya yg dibutuhkan untuk memutar tangkai daun kemudi adalah :
Nrs =
75
rs TM
Dimana : QR = torsi kemudi = 2077421,4 Nmrs = 180 2 Dimana :
α = sudut putar kemudi = 35 °
= waktu putar kemudi = 28 detik Sehingga : rs = 180 2 = 180 14 , 3 28 ) 35 ( 2 = 0,04Maka, daya poros kemudi :
Nrs =
75
Q
R
rs = 75 04 , 0 4 , 2077421 = 1090, 35 HpPEHITUNGAN PERMESINAN BANTU
Ukuran Utama Kapal :
- Lpp = 160.70 m - Lwl = Lpp + (3% x Lpp) = 160.70 + (3% x 160.70) = 165,52 m - B = 25 m - H = 14,2 m - T = 9,5 m - Vs = 19,8 Knots - Cbwl = 0,617 - Cbpp = 0,627
- Type kapal = Container
1. Perhitungan Equipment Numeral (Z1)
Sebelum dilakukan perhitungan terhadap mesin bantu, perlu diketahui tentang jumlah jangkar, berat jangkar, rantai jangkar, dan juga mooring ropes. Berdasarkan LLOYD's REGISTER Part 3 Chap 13 Sec 7, equipment numeral (Z1) untuk jangkar dan rantai jangkar
dihitung berdasarkan rumus berikut :
Dimana :
Δ = displacement kapal = Lwl x B x T x Cbwl x ρ
= 160,70 x 25 x 9.5 x 0,617 x 1,025 = 24254,9 ton
h = tinggi efektif, dihitung dari summer load waterline sampai ujung rumah geladak tertinggi
= (H-T) + (Σ tinggi bangunan atas) = (14,2-9,5) + (2,4 + 3 + 3 + 3 + 3) = 19,1 m
B = Lebar Kapal = 25 m
A = area (m³), pada profil view lambung, superstructure, dan rumah geladak. = 2639.94 m² Sehingga, Z1 = Δ2/3 + 2.h.B + A/10 = (24254,9) 2/3 + 2 (19.1 x 14,2) + (1187 / 10) = 837,91 + 955 + 263.99 = 2056,91
Dari perhitungan Equipment numeral, maka berdasarkan LLOYD's REGISTER Part 3 Chap 13 Sec 7 table 13.7.2 dan tabel 13.7.3 didapatkan data sebagai berikut :
a. Jangkar
Jumlah Jangkar : 2 buah Berat : 6000 kg b. Rantai Jangkar Panjang total : 577,5 m Diameter : D1 : 78 mm D2 : 68 mm D3 : 60 mm c. Tali tarik Panjang : 220 m Beban putus : 1168 kN d. Tali Tambat Jumlah : 5 buah
Panjang : 190 m Beban putus : 402 kN
2. Perhitungan Daya Windlass
Perhitungan daya windlass terdiri dari beberapa perhitungan sebagai berikut :
a. Perhitungan Gaya Tarik Pengangkat Jangkar (Tcl)
Berdasarkan buku Marine Auxiliary Machinery and System, M. Khetagurov hal 383, perhitungan gaya tarik pengangkat jangkar adalah sebagai berikut :
Tcl = 2 fh x (Ga + (Pa x La)) x ( 1 – ( ρw / ρa)
Dimana :
Ga = berat jangkar = 6000 kg
La = panjang dari suspended cable, untuk jangkar dengan berat 3000 sampai 6000 panjang dari suspended cable adalah 100 m
Pa = berat penarikan jangkar tiap meter = 0,0218 x (dc)²
Dimana :
Dc = diameter rantai, diambil yang terbesar = 78 mm
Sehingga :
Pa = 0,0218 x (dc)² = 0,0218 x (78) ² = 132,63 kg
ρw = berat jenis air laut = 1025 kg/m³
ρa = berat jenis material jangkar = 7750 kg/m³
Fh = faktor gesekan pada hawse pipe dan stopper, bernilai antara 1,28 – 1, 35
= 1,28 Sehingga,
Tcl = 2 fh x (Ga + (Pa x La)) x ( 1 – ( ρw / ρa)
= 2 x 1,28 x (6000 + (132,63 x 100)) x (1 – (1025 / 7750) = 42791,47 kgf Dimana 1 kgf = 9,81 N Tcl = 42791,47 x 9,81 = 419784 N = 419,784 kN
b. Perhitungan Torsi Pada Cable Lifter (Mcl) Mcl = ( Tcl x Dcl ) / ( 2 x ɳcl)
Dimana :
Tcl = Gaya tarik pengangkat jangkar = 42791,47 kgf
Dcl = Diameter efektif kabel lifter = 13,6 d
= 13,6 x 78 = 1060,8 mm = 1,0608 m
ɳcl = Efisiensi dari kabel lifter bernilai antara 0,9 – 0,92 = 0,9
Sehingga :
Mcl = ( Tcl x Dcl ) / ( 2 x ɳcl)
= (42791,47 x 1,0608 ) / ( 2 x 0,9) = 25218,4 kgf.m
c. Perhitungan Torsi pada Poros Motor (Mm) Mm = Mcl / ( ia x ɳa)
Dimana :
Mcl = torsi pada cable lifter = 25218,4 kgf.m
Ia = perbandingan gigi mekanis = (nm / ncl)
Dimana :
Nm = putaran motor penggerak, bernilai antara 750 – 1550 rpm
= 1000 rpm
Ncl = putaran kabel lifter = 300 / dc = 300 / 78 = 3,84 rpm Sehingga : Ia = nm / ncl = 1000 / 3,84 = 260
ɳa = efisiensi peralatan untuk worm gearing, bernilai antara 0,7 – 0,85 = 0,8 Sehingga : Mm = Mcl / ( ia x ɳa) = 25218,4 / (260 x 0,8) = 121,242 kgf.m
d. Perhitungan Daya Motor Penggerak Windlass (Ne) Ne = (Mm x nm ) / 716,2
Dimana :
Mm = torsi pada poros motor = 121,242 kgf.m
Nm = putaran motor penggerak, bernilai antara 750 – 1550 rpm = 1000 rpm Sehingga, Ne = (Mm x nm ) / 716,2 = (121,242 x 1000) / 716,2 = 169,28 HP = 125,271 kW
