TUGAS MAKALAH MATA KULIAH PENGETAHUAN TEKNOLOGI,INFORMASI DAN KOMUNIKASI

TUGAS MAKALAH

MATA KULIAH PENGETAHUAN TEKNOLOGI,INFORMASI DAN KOMUNIKASI

Judul:

PENGAPLIKASIAN STEAM TURBINE PADA KAPAL TANKER UKURAN BESAR SEBAGAI SOLUSI OPTIMALISASI KERJA SISTEM PENGGERAK

Disusun oleh:

1. Ahmad Jauhar Isnan (4212 100 062)

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER (ITS) SURABAYA

ii

Abstrak

Dalam merancang kapal, bentuk badan kapal diusahakan mempunyai tahanan kapal yang rendah bila kapal bergerak diatas air. sistem propulsor kapal /pendorong, mesin penggerak dan lambung kapal harus dirancang yang paling efisien, yaitu jumlah energi yang diperlukan untuk propulsi kapal harus sekecil mungkin tapi harus mampu memenuhi kecepatan kapal rancang. Perancangan sistem propulsi pada kapal tenker ukuran besar adalah salah satu bagian dari proses pembuatan kapal secara umum. Sistem propulsi pada kapal sangatlah penting untuk menentukan kapal dapat memenuhi persyaratan yang di ajukan oleh owner. Semua elemen dalam dari sistem propulsi kapal harus cocok satu sama lain. Sementara itu, kapal tersebut harus mempunyai kemampuan olah gerak dan unjuk kerja (performance) yang baik. Dalam kebutuhan sistem propulsi pada kapal tanker dengan ukuran besar, maka haruslah ada sebuah rancangan sistem penggerak kapal yang efeksif dan efisien. Dengan adanya kebutuhan tersebut diatas, pemilihan sistem penggerak yang optimal sangat diperlukan untuk mengatasi permasalahan tersebut diatas.

1

Daftar Isi

Abstrak ... ii BAB 1 Pendahuluan ...2 1.1 Latar Belakang ...2 1.2 Rumusan Permasalahan ...3 1.3 Tujuan ...3 1.4 Lingkup pembahasan...3 BAB 2 ISI ...4 2.1 Definisi Kapal ...4 2.2 Tipe-tipe Propeller ...5

2.3 Kriteria Pemilihan Sistem Propulsi ...9

2.4 Faktor-Faktor Yang Menjadi Pertimbangan Pemilihan Mesin Induk ... 10

2.5 Pemilihan Sistem Propulsi ... 12

BAB 3 Penutup ... 14

3.1 Kesimpulan ... 14

3.2 Saran ... 14

Daftar Gambar ... 15

2

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam beroperasi, suatu kapal setidaknya harus memiliki kemampuan mempertahankan kecepatan dinas (Vs) seperti yang sudah direncanakan sejak awal. Hal ini berarti bahwa, kapal yang beroperasi dengan baik haruslah memiliki suatu rancangan sistem penggerak (propulsion system) yang dapat mengatasi keseluruhan gaya hambat (total resitance) yang terjadi agar dapat tetap mempertahankan kecepatan dinas seperti yang sudah direncanakan.

Sistem penggerak (propulsion system) kapal terdiri dari tiga komponen utama, diantaranya:

(a) Motor Penggerak Utama (Main Engine) (b) Sistem Transmisi

(c) Alat Gerak

Ketiga komponen utama ini merupakan suatu kesatuan yang di dalam proses perencanaannya tidak dapat ditinjau secara terpisah. Kesalahan di dalam perancangan, akan membawa konsekuensi yang sangat besar terhadap kondisi-kondisi sebagai berikut,

1. Tidak tercapainya kecepatan dinas kapal yang direncanakan 2. Fuel oil consumption yang tidak efisien

3. Turunnya nilai ekonomis dari kapal tersebut

4. Pengaruh pada tingkat vibrasi yang terjadi pada badan kapal

konfigurasi dari ketiga komponen utama sistem propulsi ini sangat dipengaruhi oleh rancangan fungsi kapal itu sendiri, serta bagaimana misi yang harus dijalankan dalam operasionalnya di laut.

3 1.2 Rumusan Permasalahan

Berdasarkan latar belakang yang telah di tetapkan maka rumusan masalahnya sebagai berikut:

1. Apa peranan dan fungsi dari kapal tanker ?

2. Sistem propulsi dan mesin penggerak apa yang di gunakan pada kapal tanker ? 3. Pemilihan sistem propulsi dan mesin penggerak apa yang terbaik pada kapal

tanker ukuran besar ?

1.3 Tujuan

Mendapatkan sistem propulsi dan mesin penggerak yang efektif sesuai kebutuhan dengan hasil yang maksimal, dan efisien.

1.4 Lingkup pembahasan

Dengan menganalisa masalah di atas, dapat di pecahkan dengan sistematis dan baik, maka dalam penulisan ini perlu untuk dibatasi lingkup pembahasanya yaitu:

1. Kapal tanker dengan ukuran besar

4

BAB 2

ISI

2.1 Definisi Kapal

Kapal tanker, adalah kapal dirancang untuk mengangkut cairan dalam jumlah besar. Jenis utama tankship termasuk kapal tanker minyak, kapal tanker kimia, dan pembawa gas alam cair.

Berikut adalah beberapa ukuran dari kapal tanker :

Handysize TANKER 20.000 – 30.000 DWT

TANKER Handymax Kira-kira 45.000 DWT

Panamax TANKER Kira-kira 79.000 DWT

Aframax TANKER Antara 79.000 – 120.000 DWT

Suezmax TANKER Antara 120.000 – 180.000 DWT

VLCC TANKER Antara 200.000 – 300.000 DWT

ULCC TANKER Lebih dari 300.000 DWT

(a) VLCC: Very Large Crude Carriers 200.000 - 299.999 ton bobot mati. Pada rute mirip dengan ULCCs tetapi dengan fleksibilitas yang lebih besar dalam menjalankan pelabuhan karena ukurannya yang lebih kecil. Mereka bisa swabalast akan melalui Terusan Suez.

(b) ULCC: Ultra Large Crude Carriers 300.000 - 550.000 ton bobot mati. Digunakan untuk membawa minyak mentah pada panjang mengangkut rute dari Teluk Arab untuk Eropa, Amerika dan Timur Jauh, melalui Tanjung Harapan Baik normal pemakaian di terminal dibangun kustom.

(c) MALACCAMAX: Maksimum hull form menggunakan maksimal diijinkan rancangan untuk melewati Selat Malaka di Malaysia, yang 25 meter.

(d) Panamax: The diterima terbesar Ukuran untuk transit Panama Canal. Panjang kapal 'dibatasi untuk 275M, dan maksimum yang diijinkan lebar sedikit lebih dari 32m. Bobot mati rata-rata seperti kapal adalah sekitar 65.000 sampai 80.000 ton, kargo asupan biasanya terbatas pada sekitar 52.500 ton pada Terusan Panama draft

(e) Suezmax: Sebelum penutupan di 1967 Terusan Suez hanya bisa mengatasi dengan bobot mati 80.000 ton tanker dan draft maksimum tersedia adalah 37

5 meter. Ketika Suez Canal dibuka kembali pada tahun 1975 maksimal tonase meningkat menjadi 200.000 ton bobot mati dan maksimum draft 66 meter.

2.2 Tipe-tipe Propeller

Dalam operasinya, sebuah kapal pastinya memiliki sistem penggerak (propulsion system) yang dapat mengatasi keseluruhan gaya hambat (total resitance) yang terjadi agar dapat tetap mempertahankan kecepatan dinas seperti yang sudah direncanakan. Oleh karena itu, pemilihan tipe propeller harus dilakukan dengan cermat sesuai dengan kebutuhan dari kapal. Berikut adalah berbagai tipe dari propeller yang ada :

(a) Fixed Pitch Propellers

Baling-baling dengan pitch tetap: Daun baling tetap terhadap boss baling-baling. Untuk gerak mundur kapal, arah putaran baling-baling harus dibalik.

 Baling-baling jenis ini secara „tradisi‟ telah membentuk basis produksinya

 Baling-baling ini secara umum telah memenuhi „proporsi‟ yang tepat terutama jenis rancangan dan ukurannya, baik itu untuk baling-baling perahu motor yang kecil hingga untuk kapal muatan curah hingga kapal tangki yang berukuran besar

 FPP ini adalah mudah untuk membuatnya

(b) Controllable Pitch Propeller (CPP)

Baling-baling dengan pitch dapat diatur : Daun baling-baling dapat diputar terhadap boss baling-baling dan diatur sudutnya sesuai arah dan besar gaya dorongnya. Arah putaran baling-baling tetap. Daun propeler dapat diputar terhadap boss untuk gerak maju, netral dan mundur

6 (c) Ducted Propeller

Baling-baling Ducted terdiri dari dua komponen, yaitu :

 Saluran pipa (Duct) berbentuk seperti gelang yangmana mempunyai potongan melintang berbentuk aerofoil, dan

 Baling-baling

Keberadaan „saluran pipa‟ (duct) akan mengurangi gaya-gaya tekanan yang menginduced pada lambung kapal. Baling-baling jenis ini dikenal dengan sebutan Kort Nozzles, melalui pengenalan Kort Propulsion Company‟s sebagai pemegang Hak Paten dan asosiasi dari jenis baling-baling ini. Efisiensi Baling-Baling ditingkatkan tergantung atas beban baling-baling.

(d) Contra-rotating propellers

Baling-baling jenis ini mempunyai dua-coaxial propellers yang dipasang dalam satu sumbu poros, secara tersusun satu didepan yang lainnya dan berputar saling berlawanan arah. Baling-baling ini memiliki keuntungan hidrodinamis terhadap permasalahan penyelamatan energi rotasional „slip stream‟ yang mungkin akan „hilang‟ bilamana kita menggunakan sistem „single screw propeller‟ yang konventional. Energi yang dapat diselamatkan sekitar 15% dari dayanya.

Gambar 2. Controllable Pitch Propeller

7 (e) Overlapping Propellers

Konsep dari baling-baling ini adalah dua propeller tidak dipasang/diikat secara coaxially, tapi masing-masing propeller memiliki sumbu poros pada sistem perporosan yang terpisah. Sistem ini dalam prakteknya, adalah sangat jarang diaplikasikan.

(f) Cycloidal Propellers

Sistem Cycloidal Propellers adalah juga dikenal dengan sebutan baling-baling poros vertikal meliputi satu set verically mounted vanes, enam atau delapan dalam jumlah, berputar pada suatu cakram horisontal atau mendekati bidang horisontal. Sistem ini mempunyai keuntungan yang pantas dipertimbangkan ketika kemampuan olah gerak dalam mempertahankan posisi stasiun kapal merupakan faktor penting pada perencanaan kapal. Dengan aplikasi propulsor jenis ini, maka instalasi kemudi yang terpisah pada kapal sudah tidaklah diperlukan. Sistem memperlengkapi dengan rangka pengaman untuk membantu melindungi propulsor tersebut dari kerusakan-kerusakan yang di sebabkan oleh sumber eksternal.

Gambar 4. Contra – Rotating Propellers

Gambar 5. Overlapping Propellers

Gambar 6. Cycloidal Propellers

8 (g) Paddle Wheels (Roda Pedal)

Salah satu tipe propulsors mekanik yang aplikasinya sudah jarang ditemui saat ini.Seperti namanya, maka Paddle Wheels ini adalah suatu roda yang pada bagian diameter luarnya terdapat sejumlah bilah/sudu-sudu yang berfungsi untuk memperoleh momentum geraknya. Ada dua tipe bilah/sudu yang diterapkan pada propulsors jenis ini, antara lain : fixed blades dan adjustable blades.

Pada fixed blades, sudu-sudu terikat secara mati pada bagian roda pedal tersebut. Sehingga hasil momentum gerak dari roda pedal tidaklah begitu optimal. Namun bila ditinjau dari aspek teknis pembuatannya adalah sangat jauh lebih mudah daripada adjustable blades. Hal ini disebabkan oleh tingkat kompleksitas konstruksi – adjustable blades-nya, yang mana harus mampu menjaga posisi blades agar selalu tegak lurus terhadap arah gerak kapal.Kelemahan teknis dari propulsors ini adalah terletak pada adanya penambahan / perubahan lebar kapal sebagai konsekuensi terhadap penempatan kedua roda pedal di sisi sebelah kiri dan kanan dari badan kapal. Selain itu, keberadaan instalasi roda pedal adalah relatif berat bila dibandingkan dengan screw propeller

(h) Super-conducting Electric Propulsion

Pada sistem ini tidak perlu disediakan propulsors (alat gerak kapal), seperti misalnya screw propellers ataupun paddle-wheels. Prinsip dasarnya adalah merupakan electromagnetic propulsion, yang mana dihasilkan dari interaksi antara fixed coil didalam badan kapal dan „arus listrik‟ yang dilewatkan melalui air laut oleh elektrode-elektrode yang tempatkan pada bagian dasar (bottom) dari lambung kapal. Gaya yang dihasilkan secara orthogonal terhadap medan magnet dan arus listrik, adalah merupakan hasil dari Fleming’s right-hand rule. Jenis Propulsion ini mampu menekan tingkat noise dan vibration akibat propulsi hidrodinamik, sehingga hal ini menjadikan pertimbangan tersendiri untuk aplikasi pada kapal-kapal angkatan laut.

(i) Azimuth Podded Propulsion System

Jenis propulsion system ini memiliki tingkat olah-gerak kapal dan efisiensi yang tinggi, demikian juga dengan tingkat noise dan cavitation yang relatif rendah. Saat ini pengguna terbanyak dari sistem pod units ini adalah kapal-kapal cruise liner. Pengenalan teknologi pada aplikasi Pod Propulsion ini akan membawa perubahan untuk penempatan unit propulsi, yang sedemikian hingga tanpa perlu lagi mempertimbangkan susunan shaft atau space untuk motor penggerak. Tentu saja, hal ini akan memberikan kesempatan-kesempatan baru kepada designers kapal untuk membuat rancangan „ultimate hullform‟.

9 2.3 Kriteria Pemilihan Sistem Propulsi

Dalam pemilihan sistem propulsi kapal sangatlah penting untuk menentukan kapal dapat memenuhi persyaratan dari owner, kriteria yang perlu di ketahui sebagai berikut: 1. Kecepatan kapal yang sesuai kebutuhan

Propeller merupakan salah satu bagian dari sistem penggerak kapal. Melalui putaran yang dihasilkan propeller, daya yang dihasilkan oleh mesin induk ditransmisikan melalui poros menuju propeller, diubah menjadi gaya dorong (thrust) yang dapat menggerakkan kapal dan melawan tahanan yang timbul berlawanan dengan arah gerak kapal. Diharapkan memenuhi kecepatan kapal yang diharapkan dan sesuai dengan kebutuhan.

2. Daya dorong (Thrust)

Gaya dorong (Thrust) pada Screw Propeller (Baling-baling ulir) terjadi sebagai akibat adanya perbedaan distribusi tekanan antara bagian punggung daun baling-baling dan bagian muka daun baling-baling-baling-baling. Distribusi tekanan pada daerah/bagian muka daun baling-baling adalah relatif lebih besar dibandingkan dengan distribusi tekanan pada daerah/bagian punggung daun baling-baling, sehingga hal ini menyebabkan timbulnya Gaya Angkat (LIFT Force). Proyeksi vector gaya angkat

Gambar 8. Azimuth Podded Propulsion System

10 tersebut pada sumbu lateral kapal, yang kemudian disebut dengan gaya dorong kapal (Thrust).

3. Kemampuan manuver kapal

Manuver kapal (ship manoeuvrability) adalah kemampuan kapal untuk berbelok dan berputar saat berlayar. Kemampuan ini sangat menentukan keselamatan kapal, khususnya saat kapal beroperasi di perairan terbatas atau beroperasi di sekitar pelabuhan.

4. Ship Reliability (keandalan kapal)

Analisa keandalan terhadap struktur kapal dilakukan dengan metode First Order Second Moment (FOSM). Analisa keandalan diterapkan pada perambatan retak pelat dasar kapal akibat beban berat kapal dan gelombang air laut pada kurun waktu tertentu.

5. Ship Safety (keselamatan kapal)

Berikut 5 aspek utama keselamatan kapal (ship safety), 1. Quality of ship

2. Operational issues 3. Port state control

4. Crew training and competencies 5. Crew Wellfare

Diantara 5 aspek tersebut, beberapa diantara dapat menjadi acuan bagiama kita memilih sistem propulsi yang baik dengan acuan keselamatan kapal yang baik pula sehingga dapat meminilasir terjadinya insiden pada kapal itu sendiri.

2.4 Faktor-Faktor Yang Menjadi Pertimbangan Pemilihan Mesin Induk 1. Maintainability

Perawatan maupun perbaikan mesin yang mudah dengan biaya yang murah juga perlu diperhatikan dalam memilih motor penggerak kapal (mesin induk). Hal ini berakibat langsung terhadap biaya operasional kapal dan jumlah crew kapal. 2. Reliability

Keberadaan permesinan di pasaran dan mudah-tidakNya memperoleh tipe mesin tersebut merupakan faktor yang utama, karena mempengaruhi faktor yang lain.

11 Perencanaan ruangan untuk tipe mesin induk yang dimaksud seharusnya tidak memerlukan tempat yang sangat luas, sehingga dapat mengurangi dimensi kamar mesin.

4. Weigth Requirement

Berat permesinan sangat mempengaruhi kapasitas/jumlah muatan (full load) kapal, khususnya pada kapal tanker yang kapasitas cargonya sangat tergantung dengan sarat kapal.

5. Type of Fuel Required

Dari berbagai jenis bahan bakar yang dipakai mesin induk (padat, cair maupun gas), yang lebih banyak digunakan adalah cair (petroleum fuels). Selain mudah diperoleh juga murah. Yang penting adalah sesuai dengan mesin sehingga memperpanjang umur mesin tersebut.

6. Fuel Consumption

Mesin induk yang dipilih seharusnya memerlukan bahan bakar sehemat mungkin/tidak boros karena bisa mengurangi biaya operasional kapal.

7. Fractional Power and Transient Performance

Kemampuan mesin saat beroperasi, baik pada saat kapal di pelabuhan dengan kecepatan rendah maupun saat kapal berlayar dengan kecepatan penuh juga perlu dipertimbangkan.

8. Interrelations with Auxilaries

Keberadaan mesin bantu dalam melayani kebutuhan mesin induk, cargo handling, ship handling, dan lain-lain juga harus diperhatikan.

9. Reversing Capability

Kemampuan bermanuver dari mesin induk untuk menghentikan kapal maupun membelokkan kapal berpengaruh terhadap olah gerak kapal sehingga mendapat perhatian khusus. Hal ini terkait dengan tipe propeller yang dipakai.

10. Operating Personnel

Jumlah maupun crew yang diperlukan untuk mengoperasikan mesin induk dan kemampuan mengoperasikannya merupakan hal yang juga harus diperhatikan 11. Costs

Biaya instalasi mesin maupun biaya operasionalnya merupakan faktor yang sangat penting karena berpengaruh terhadap ekonomis kapal

12. Rating Limitations

12 Sebagai pertimbangan lainnya, dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 1. Engine speed classifications.

Specifications Piston Speed [rpm] Shaft Speed [rpm]

Low speed 1000 – 1200 100 – 514

Medium speed 1200 – 1800 700 – 1200

High speed 1800 – 3000 1800 – 4000

Tabel 2. Keuntungan dan kerugian mesin putaran rendah dan putaran tinggi.

Tinjauan Putaran Rendah Putaran Tinggi

Dimensi mesin Besar Kecil

Umur pemakaian komponen Lama Cepat

Berat mesin Berat Ringan

Harga mesin Mahal Murah

Komsumsi bahan bakar Irit Boros

Biaya operasional Murah Mahal

Biaya instalasi mesin Murah Mahal

2.5 Pemilihan Sistem Propulsi

1. Motor Penggerak Utama (main engine)

Kapal tanker adalah kapal dirancang untuk mengangkut cairan dalam jumlah besar sehingga dapat menghasilkan keuntungan yang maksimal dan efesien dalam operasinya. Kapal tanker dengan ukuran besar pada umumnya menggunakan steam turbine sebagai alat penggerak utama. Sebagai salah satu contoh kapal tanker dengan ukuran besar yang menjadi referensi adalah Seawise Giant Ship dengan panjang 458,45 meter. Seawise Giant Ship menggunakan steam turbine sebagai alat penggerak utamanya. Kapal tanker yang akan menjadi kajian utama disini adalah kapal tanker yang masuk dalam kategori Ultra Large Crude Carriers dengan DWT 300.000 – 550.000. Dalam hal ini, sistem penggerak yang akan digunakan adalah “Steam Turbine”, karena untuk daya yang dihasilkan tidak berbeda dengan jenis mesin yang lain, akan tetapi “Steam Turbine” memiliki keunggulan seperti biaya perawatan yang murah dan jangka waktu penggunaan hampir mencapai 50 tahun. Sehingga dapat memaksimalkan penggunaan daya yang dapat menggerakkan kapal secara efisien dan meminimalisir berbagai kerugian-kerugian yang akan muncul selama kapal dioperasikan.

13 2. Pemilihan Propeller

Fixed Pitch Propeller secara umum telah memenuhi „proporsi‟ yang tepat terutama jenis rancangan dan ukurannya, baik itu untuk baling-baling perahu motor yang kecil hingga untuk kapal muatan curah hingga kapal tangki yang berukuran besar. Baling-baling ini mudah dalam proses produksinya. Dikarenakan ukuran kapal yang besar dan tidak membutuhkan tingkat manouver yang tinggi. Serta karena besarnya ukuran kapal dan banyak muatannya, maka tidak dibutuhkannya propeller yang mengutamakan kecepatan.

14

BAB 3

PENUTUPAN

3.1 Kesimpulan

Kapal yang baik merupakan kapal yang memenuhi criteria standar dari jenis kapal itu sendiri, terutama pada saat pemilihan sistem penggerak atau propulsi kapal yang harus memenuhi kriteria dan diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dari jenis kapal itu sendiri. Semakin baik sistem propulsi yang digunakan dengan patokan sistem propulsi yang ekonomis, efektif dan efisien, semakin baik pula kualitas kapal tersebut. Jadi, gunakan kemampuan pemilihan sistem propulsi kapal yang baik, dengan investasi awal yang minimalis dan hasil yang maksimal, yaitu dengan patokan sistem propulsi yang ekonomis, efektif dan efisien.

3.2 Saran

Dalam memilih sistem penggerak kapal, hal awal yang perlu diperhatikan adalah dengan menganalisis tujuan kapal beroperasi (tipe kapal), rute operasi kapal/radius pelayaran, payload hingga cost yang dibutuhkan. Sehingga kita dapat menentukan jenis sistem penggerak apa yang ideal digunakan.

15

Daftar Gambar

Gambar 1. Fixed Pitch Propellers ...5

Gambar 2. Controllable Pitch Propeller ...6

Gambar 3. Ducted Propeller ...6

Gambar 4. Contra – Rotating Propellers...7

Gambar 5. Overlapping Propellers ...7

Gambar 6. Cycloidal Propellers ...7

Gambar 7. Super-conducting Electric Propulsion ...8

16

Daftar Pustaka

http://en.wikipedia.org/wiki/Steam_turbine

7-223-suryo-adji-BAB 1 PENGENALAN SISTEM PROPULSI

Materi Teknik Permesinan Kapal 1 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, FTK-ITS 2013 Carlton J S. Marine Propellers and Propulsion.1994.Butterworth-Heinemann:1994