Nama : Geraldi Geastio Dominikus
NPM
: 23412119
Jurusan : Teknik Mesin
Pembimbing : Eko Susetyo Yulianto,
S.T., M.T.
Analisa Perhitungan Fixed Pitch Propeller (FPP) Tipe B4-55
Di PT. Dok & Perkapalan Kodja Bahari (Persero)
Latar Belakang
•
Kapal yang berlayar merupakan suatu benda yang bergerak di media
air dan udara,dengan sendirinya benda tersebut akan mengalami
gaya lawan (resisting force) dari media yang dilaluinya tadi, yaitu air
dan udara. Gaya dorong pada kapal tersebut lazim disebut gaya
penggerak (propulsive force) kapal. Gaya dorong/gaya penggerak
kapal dihasilkan dari tenaga mesin induk (main engine) yang
diteruskan ke poros penggerak baling-baling kapal (shaft propeller)
dan kemudian dikonversikan oleh baling-baling kapal (propeller)
menjadi gaya dorong/gaya penggerak kapal.
• Propeller jenis Fixed Pitch Propeller (FPP) adalah jenis propeller yang
paling umum dan paling populer dalam industri perkapalan.
Propeller jenis ini didesain dengan pitch tetap, rpm relatif rendah,
Tujuan Penulisan
• Mengetahui proses pengerjaan kapal dan Standar Operasional
Prosedur (SOP) yang berlaku.
• Mengetahui jenis-jenis serta bagian-bagian dari propeller.
• Mengetahui
perhitungan-perhitungan
pada
propeller
dan
Landasan Teori
Fixed Pitch Propeller (FPP) atau
baling-baling dengan pitch tetap. Tipe propeller ini
biasa digunakan untuk kapal besar dengan
rpm relatif rendah dan torsi yang dihasilkan
tinggi, pemakaian bahan bakar lebih
ekonomis, noise atau getaran minimal, dan
kavitasi minimal. Propeller tipe ini adalah
jenis baling-baling paling populer digunakan
pada kapal laut, seperti halnya semua jenis
baling-baling, FPP menghasilkan gaya
dorong melalui gaya lift yang dihasilkan
oleh blade propeller. Bagian blade propeller
yang digunakan mirip dengan airfil yang
bekerja pada beberapa sudut aliran fluida.
Pembahasan
MULAI
Perhitungan Daya Motor Pada Kapal
Perhitungan Efisiensi Propeller
Perhitungan Pemilihan Propeller
Pengumpulan
Data-data Kapal Analisa
SELESAI Perhitungan Pemilihan Propeller
Pengumpulan Data-data Kapal
Panjang Kapal
𝐿𝑊𝐿 : Panjang garis air (Length of water line) = 106,1 𝑚 𝐿𝐵𝑃 : Length between perpendiculars. = 99,01 𝑚
Lebar Kapal
𝐵 : Breadth (lebar yang direncanakan). = 16,8 𝑚
Tinggi Geladak
𝐻 𝐷 : Depth (tinggi terendah dari geladak). = 8,4 𝑚
Sarat Kapal
𝑇 : Draft (sarat yang direncanakan). = 6,84𝑚
• Koefisien Garis Air (Water Plane Area Coefficient) Dengan Notasi 𝑪𝒘𝒍 atau 𝒂
• Koefisien Gading Besar Dengan Notasi 𝑪𝒎 (Midship
Coeficient)
• Koefisien Blok ( Block Coeficient )
𝐶𝑚 = 𝐴𝑚 𝐵 . 𝑇 𝐶𝑚 = 112,613 𝑚2 16,8 𝑚 . 6,84 𝑚 𝐶𝑚 = 0,98 𝐶𝑤𝑙 = 𝐴𝑤𝑙 𝐿𝑤𝑙 𝐶𝑤𝑙 = 85,941 𝑚 106,1 𝑚 𝐶𝑤𝑙 = 0,81 𝐶𝑏 = 𝑉 𝐿𝑤𝑙 . 𝐵 . 𝑇 𝐶𝑏 = 8168,749 𝑚 3 106,1 𝑚 . 16,8 𝑚 . 6,84 𝑚 𝐶𝑏 = 0,67
• Koefisien Prismatik Memanjang (Longitudinal Prismatic Coeficient) 𝐶𝑝 = 𝑉 𝐴𝑚 . 𝐿𝑤𝑙 𝐶𝑝 = 8168,749 𝑚 3 112,613 𝑚2 . 106,1 𝑚 𝐶𝑝 = 0,68 • Data Tambahan 𝑉𝑠 = 15 𝑘𝑛𝑜𝑡 = 7,716 𝑚/𝑠 𝑁 = 1000 𝑟𝑝𝑚 (𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑒𝑙𝑙𝑒𝑟) 𝑍 = 4 𝑑𝑎𝑢𝑛 𝑅𝑇 = 220 𝐾𝑁 𝐸𝐻𝑃 = 3301,267 𝑘𝑊 = 4427 𝐻𝑃 (1 𝐻𝑃 = 1,341 𝑘𝑊)
Perhitungan Daya Motor Pada Kapal
• Perhitungan Effective Horse Power (𝑬𝑯𝑷)
• Perhintungan Thrust Deduction Factor (𝒕)
• Perhitungan Speed of Advance (𝑽𝒂)
• Menentukan Jarak Sumbu Poros Ke Lunas (E)
𝐸𝐻𝑃 = 3301,267 𝑘𝑊 = 4427 𝐻𝑃 𝑡 = 𝑘 × 𝑤 = 0,7 × 0,285 = 0,2065 (nilai k diambil 0,7) 𝑉𝑎 = 1 − 𝑤 × 𝑉𝑠 = 1 – 0,285 × 15 𝑘𝑛𝑜𝑡 = 10,675 𝑘𝑛𝑜𝑡𝑠 = 5,5174 𝑚/𝑠 𝐸 = 0,045 𝑇 + 0,5 𝐷𝑝 = 0,045 × 6,84 𝑚 + + 0,5 × 4,56 𝑚 = 2,58 𝑚
• Tinggi Air Di Atas Propeller (𝒉)
ℎ = ℎ’ + 0,0075 × 𝐿𝐵𝑃 = (𝑇 − 𝐸) + (0,0075 × 𝐿𝐵𝑃)
= (6,84 𝑚 – 2,58 𝑚) + (0,0075 × 99,01 𝑚) = 5,003 𝑚
Perhitungan Efisiensi Propeller
• Efisiensi Relatif Rotatif (𝜼𝑹)
• Efisiensi Propulsi (𝜼𝒐)
• Efisiensi Lambung (𝜼𝑯)
Nilai dari 𝜂𝑅 untuk single screw ship antara 1,0 – 1,1. Diambil : 1,1.
Efisiensi Propulsi (𝜂𝑜) adalah open water efficiency yaitu efisiensi dari propeller pada saat dilakukan open water test, nilainya antara 40-70%, dan diambil : 65,6 % atau 0,656. 𝜂𝐻 = (1 − 𝑡) (1 − 𝑤) = 1 – 0,206 1 – 0,285 = 1,118
• Perhitungan Delivered Horse Power (𝑫𝑯𝑷)
• Perhitungan Thrust Horse Power (𝑻𝑯𝑷)
• Perhitungan Shaft Horse Power (𝑺𝑯𝑷)
𝐷𝐻𝑃 = 𝐸𝐻𝑃 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 = 4427 0.6 = 7378 𝐻𝑃 𝑇𝐻𝑃 = 𝐸𝐻𝑃 𝜂𝐻 = 4427 𝐻𝑃 1,16 = 3816 𝐻𝑃 𝑆𝐻𝑃 = 𝐷𝐻𝑃 𝜂𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖 = 7378,8 𝐻𝑃 0,98 = 7529 𝐻𝑃
• Perhitungan Efisiensi Propeller (𝜼𝒑) 𝜂𝑝 = 𝑇𝐻𝑃 𝐷𝐻𝑃 = 3816 𝐻𝑃 7378 𝐻𝑃 = 0,517 = 51,72 % • Pehitungan Koefisien Propulsi (𝑸𝑷𝑪)
𝑄𝑃𝐶 = 𝜂𝑅 𝑥 𝜂𝑜 𝑥 𝜂𝐻 = 1,1 𝑥 0,46 𝑥 1,16 = 0,565 • Koreksi QPC terhadap 𝒂𝒔𝒖𝒎𝒔𝒊 𝐾𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖 = 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 − 𝑄𝑃𝐶 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 × 100 % = 0,600 − 0,565 0,600 × 100 % = 0,028 % (𝑚𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑘𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑘𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖 ≤ 1 %)
Perhitungan Pemilihan Propeller
• Design Condition
Ada tiga parameter utama yang digunakan dalam perancangan propeller, antara lain : Delivered Horse Power (𝐷𝐻𝑃); Rate of Rotation (N); dan Speed of Advance (Va), yang selanjutnya disebut sebagai kondisi perancangan (Design Condition).
• Optimum Diameter Dan Pitch Propeller
a) Menentukan Nilai 𝑩𝒑 (Power Absorbtion)
b) Pembacaan Diagram 𝑩𝒑 − 𝟏 Bp = N × SHP 0,5 Va2,5 = 275 × 7529,44 10,575 2,5 = 57,59 𝐵𝑝 − 1 = 0,1739 × 𝐵𝑝 = 0,1739 × 57,59 = 1,319
d) Menetukan 𝑨𝒆/𝑨𝒐
c) Menentukan Nilai Tekanan Pada Poros Propeller ( 𝑷𝒐 − 𝑷𝒗 )
𝑃𝑜 − 𝑃𝑣 = 99,60 – 10,05 × ℎ = 99,60 – (10,05 × 6,84 ) = 46,98 𝐾𝑁/𝑚2 𝐴𝑒 𝐴𝑜 = 1,3 + 0,3 × 𝑍 × 𝑇 𝑃𝑜 − 𝑃𝑣 × 𝐷𝑝2 + 𝑘 = 1,3 + (0,3 × 4 × 274,62 𝐾𝑁) 46,98 𝐾𝑁/𝑚2 × (4.56)2 + 0,2 = 0,54
e) Menentukan Nilai (𝑷/𝑫𝑶) dan 𝒐 (𝟏/𝑱) Dari Pembacaan BP - o Diagram
𝛿𝑜 = (1/𝐽)𝑜
0,009875 = 334,177
f) Menentukan Nilai Diameter Optimum (𝐷𝑜) dari pembacaan Diagram 𝑩𝑷 −
g) Menentukan Nilai Diameter Maksimal (𝑫𝒃)
h) Menentukan Nilai Pitch Propeler (𝑷𝒐)
𝐷𝑜 = 334,177 × 10,575 250 = 14,135 𝑓𝑡 = 3,57 𝑚 (1𝑓𝑡 = 0,3048 𝑚) 𝐷𝑏 = 0,96 × 𝐷𝑜 𝐷𝑏 = 13,570 𝑓𝑒𝑒𝑡 = 3,43 𝑚 𝑃/𝐷 𝑜 = 0,54 𝑃𝑜 = 0,672 𝐷𝑜 = 0,672 𝑥 11,724 = 7,91 𝑓𝑒𝑒𝑡 = 2 , 41 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟
i) Menentukan Nilai
𝒃j) Menentukan Nilai 1/J
bk) Menghitung nilai (P/D)
Bl) Menentukan Effisiensi Masing-Masing Type Propeller
b = 𝑁𝑝𝑟𝑜𝑝 𝑥 𝐷𝑏 𝑉 = (250× 13,570) / 10,575 = 260,53 1/𝐽𝑏 = b x 0,09875 = 320,810 × 0,00988 = 3,168 𝑃𝐵 = 0,54 𝑥 𝐷𝑏 = 0,54 𝑥 4,136 = 2,233 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟
Dari nilai-nilai diatas, cari efisiensi propeller yang paling tinggi.
Analisa
• Pada perhitungan propeller model Fixed Pitch Propeller (FPP) tipe B4-55 ini, dapat dianalisa sebagai berikut :
Pada data ukuran kapal, panjang kapal yang terdiri dari LWL dengan nilai 106,1 m lebih panjang dari nilai LBP 99,01 m (selisih 7.09 m). Ini memberikan celah/jarak yang cukup untuk menempatkan sistem propulsi (baling-baling kapal) yang dapat memberikan gaya dorong kapal dengan baik dan handal.
Pada perhitungan daya motor pada kapal, dihitung daya-daya yang bekerja yakni Daya Efektif (Effective Power/PE), Daya Dorong (Thrust Power/PT), Daya yang disalurkan (Delivered
Power/PD), dan Daya Poros (Shaft Power/PS), Daya Efektif (PE/EHP) didapat sebesar 4427
HP, Daya Dorong (PT/THP) didapat sebesar 3816 HP, Daya yang didistribusikan (PD/DHP) didapat sebesar 7378 HP, dan Daya Poros (PS/SHP) didapat sebesar 7529 HP. Daya motor pada kapal tersebut diperoleh dari BHP yang bersumber dari mesin kapal, dan diteruskan ke poros (SHP) dan diteruskan lagi ke alat penggerak (propulsi) yaitu baling-baling kapal itu sendiri dan menghasilkan Daya yang disalurkan (PD/DHP). Daya motor dari mesin kapal yakni 7529 HP dan setelah diteruskan ke propeller dayanya menurun menjadi 7378 HP (selisih 151 HP) akibat gaya dan tekanan melawan air dan daya tersebut digunakan untuk mendorong kapal.
Analisa
Pada perhitungan Thurst Deduction Factor (t) nilai koefisien k senilai 0.7 (diambil dari nilai maksimum dari range 0,5 – 0,7), yang artinya kapal rancangan dengan kemudi streamline mempunyai konstruksi belahan yang sangat tepat segaris dengan sumbu tegak baling-baling untuk menghasilkan gaya dorong yang lebih besar.
Efisiensi Propeller didapat senilai 0,517 (51,72 %) lebih kecil dari standar maksimum yang ditetapkan yakni 64,90% tetapi masih lebih baik (selisih 14.22 %).
Pada perhitungan propeller ini secara keseluruhan bahwa propeller model Fixed Pitch
Propeller (FPP) tipe B4-55 mampu memberikan gaya dorong kapal yang cukup baik dengan
daya efektif propeller sebesar 4427 HP pada kecepatan 15 knot (7,716 m/s) , putaran sebesar 1000 rpm dengan tahanan kapal sebesar 220 KN. Tahanan kapal tersebut cukup mempengaruhi performa propulsi kapal untuk memberikan tenaga dan daya dorong yang maksimal.
Kesimpulan
• Dari pengamatan dan perhitungan-perhitungan propeller dapat ditarik kesimpulan :
1. Kapal harus dirancang sebaik mungkin agar sesuai dan cocok dengan sistem propulsi yang digunakan. Ini menjadi penting, karena sistem propulsi memegang peranan penting sebagai jantung utama kapal untuk menggerakan kapal. Pada kapal rancangan didapat
ukuran-ukuran : LWL (Length of Water Line) = 106.1 m; LBP (Length Between Perpendiculars) = 99,01 m; B (Breadth) = 16,8 m; H (D) (Depth) = 8,4 m; T (Draft) = 6,84 m.
2. Pada perhitungan daya motor pada kapal dan efisiensi didapat nilai-nilai hasil perhitungan : EHP (Effective Horse Power) = 4427 HP; THP (Thrust Horse Power) = 3816 HP; DHP
(Delivered Horse Power) = 7378 HP; SHP (Shaft Horse Power) = 7529 HP; dan v (kecepatan) = 15 knot; serta 𝜂𝑝 (Efisiensi Propeller) = 0,517 (51,72 %).
3. Jenis propeller yang digunakan disesuaikan dengan type kapal, konfigurasi sistem transmisi dan jenis motor penggeraknya. Jenis propeller yang digunakan adalah model Fixed Pitch