Abstrak-Getaran yang dihasilkan pada mesin kapal berupa getaran lateral dan getaran torsional. Getaran dapat dihitung dengan pemodelan matematis sistem menggunakan state space. Penambahan diameter shaft sebesar 6,7% akan mengakibatkan simpangan getaran lateral turun sebesar 10%, yaitu dari 4,569 x 10-3 m menjadi 4,119 x 10-3 m. Dan mengakibatkan simpangan getaran torsional turun sebesar 17%, yaitu dari 0,375 rad menjadi 0,31 rad. Material terbaik sebagai material shaft pada sistem propulsi kapal adalah jenis material Carbon Steel ST20. Karena memiliki simpangan terkecil dibanding material Carbon Steel ST20 dan Carbon Moly Steel, yaitu sebesar 4,539 x 10-3 m untuk simpangan getaran lateral dan 0,372 rad untuk simpangan getaran torsional. Pegurangan jumlah blade pada propeller akan menurunkan simpangan getaran lateral sebesar 57%, dan akan menurunkan simpangan getaran torsional sebesar 53%. Sedangkan penambahan jumlah blade pada propeller akan memperbesar simpangan getaran lateral sebesar 95%, dan akan meperbesar simpangan getaran torsional sebesar 76%.
Kata Kunci: Vibration Modeling, Lateral Vibration, Torsonal Vibration, Propulsion System
I. PENDAHULUAN
alam pengoperasiannya setiap kapal harus memiliki kecepatan dinas (Vs) yang selalu dijaga (Suryo W Adji, 2006). Hal ini yang akan mempengaruhi perhitungan dan perancangan sistem propulsi kapal. Sistem propulsi kapal ini akan menimbulkan getaran yang memiliki dampak negatif, seperti merenggangnya sambungan plat kapal, kebisingan, kestabilan kinerja dari setiap komponen yang ada pada sistem, dan dampak lain yang tidak diinginkan.
Oleh karena itu dalam penilitian ini akan dibuat pemodelan respon getaran lateral dan torsional dari sistem propulsi yang menggunakan propulsor jenis Fixed Pitch Propeller. Dengan demikian akan diketahui besar getaran yang dihasilkan ketika mesin beroperasi. Dengan mengetahui getaran yang ditimbulkan maka dapat diprediksi seberapa jauh efek yang akan ditimbulkan pada lingkungan sekitar mesin.
II. URAIANPENELITIAN
A. Pemodelan sistem
Sistem propulsi yang dipilih oleh penulis adalah sistem propulsi yang terdiri atas beberapa komponen. Komponen tersebut adalah main engine, shaft penghubung main engine dengan gear box, gear box, shaft penghubung gear box dengan bearing, bearing, shaft penghubung bearing dengan propeller, dan propeller. Berikut adalah gambar sederhana dari sistem propeller tersebut
Gambar 2.1 Gambar sederhana sistem propeller
Adapun spesifikasi sistem propulsi kapal tersebut tersebut dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Spesifikasi kapal
Spesisfikasi Kapal General Cargo 9900 DWT
Merk Mesin Man B&W Diesel Engine
Tipe Mesin S35 MC
Rated Power 4820 kW
Kecepatan putar mesin 1000 rpm
Kecepatan putar propeller 110 rpm
Panjang shaft pangkal 0,8 m
Panjang shaft tengah 3,1 m
Panjang shaft ujung 3 m
Diameter shaft pangkal 0,94 m
Diameter shaft tengah-ujung 0,455 m
Diameter Propeller 4,817 m
Tebal propeller 0,674 m
Material shaft Carbonsteel st40
Material Propeller Manganese Bronze
Massa Shaft ujung dan tengah 5637 Kg
Massa Propeller 3908 Kg
Simulasi Respon Getaran Torsional dan Lateral
Pada Sistem Propulsi Kapal Jenis Propulsors Fixed
Pitch Propeller
Arif Rachman Hakim, Ir. Yerry Susatio, Dr. Ridho Hantoro, ST, MT
Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111
E-mail: [email protected]
D
MINE ENGINE SHAFT PANGKAL GEARBOX SHAFTTENGAH UJUNG SHAFT
Dari sistem propeller tersebut, gambar 2.1, maka dibuatlah diagram blok massa, pegas, damper dari sitem berikut
Gambar 2.2 Diagram blok sistem massa, pegas, dan damper
Dengan menggunkan hukum I Newton didapat pemodelan matematis sistem sebagai berikut:
Persamaan matematis getaran lateral
𝑚𝑚1𝑋𝑋̈1+𝐶𝐶1�𝑋𝑋̇1�+𝐶𝐶2�𝑋𝑋̇1− 𝑋𝑋̇2�+𝐾𝐾1(𝑋𝑋1) +𝐾𝐾2(𝑋𝑋1− 𝑋𝑋2) = 0 (2.1) 𝑚𝑚2𝑋𝑋̈2+𝐶𝐶2(𝑋𝑋̇2− 𝑋𝑋̇1)+𝐶𝐶3(𝑋𝑋̇2− 𝑋𝑋̇3)+ 𝐾𝐾2(𝑋𝑋2− 𝑋𝑋1)+𝐾𝐾3(𝑋𝑋2− 𝑋𝑋3)= 0 (2.2) 𝑚𝑚3𝑋𝑋̈3+𝐶𝐶3(𝑋𝑋̇3− 𝑋𝑋̇2)+𝐶𝐶4(𝑋𝑋̇3− 𝑋𝑋̇4)+ 𝐾𝐾3(𝑋𝑋3− 𝑋𝑋2)=𝐹𝐹(𝑡𝑡) (2.3) (3.4)
Persamaan matematis getaran torsional
𝐼𝐼1𝜃𝜃̈1+𝐶𝐶𝑡𝑡1(𝜃𝜃̇1)+𝐶𝐶𝑡𝑡2(𝜃𝜃̇1− 𝜃𝜃̇2)+𝐾𝐾𝑡𝑡1(𝜃𝜃1) +𝐾𝐾𝑡𝑡2(𝜃𝜃1− 𝜃𝜃2) = 0 (2.4) 𝐼𝐼2𝜃𝜃̈2+𝐶𝐶𝑡𝑡2�𝜃𝜃̇2− 𝜃𝜃̇1�+𝐶𝐶𝑡𝑡3�𝜃𝜃̇2− 𝜃𝜃̇3�+𝐾𝐾𝑡𝑡2(𝜃𝜃2− 𝜃𝜃1) + 𝐾𝐾𝑡𝑡3(𝜃𝜃2− 𝜃𝜃3) = 0 (2.5) 𝐼𝐼3㜖̈ 3+𝐶𝐶𝑡𝑡3�𝜃𝜃̇3− 𝜃𝜃̇2�+𝐶𝐶𝑡𝑡4�𝜃𝜃̇3− 𝜃𝜃̇4�+𝐾𝐾𝑡𝑡3(𝜃𝜃3− 𝜃𝜃2=𝑇𝑇(𝑡𝑡 (2.6) Persamaan tersebut kemudian idselesaikan dengan menggunkan state space. Pemodelan state space dipergunakan untuk mengetahui simpangan lateral dan torsional dari masing masing komponen yang ada dalam sistem propulsi. Dengan cara memasukkan setiap nilai variabel yang ada ke dalam matriks-matriks berikut:
𝑋𝑋̈(t) = A(t)ẋ(t) + B(t)u(t) (2.7) B. Variabel Sistem
Dari spesifikasi sistem dapat diperoleh nilai variabel pada tabel 2.1.
Tabel 2.2 data awal variabel sistem M (Kg) K (Nm-1) (N.m.sC -1) (Kg.mI 2) (N.m.radKt -1) Ct (N.m.rad -1) S1 3155 175156171585 47017904 349 1072553884 3679257 S2 2865 10590606295 11016163 74 15194331 417264 S3 6680 10943626504 11016163 173 15700809 417264
Untuk mengetahui pengaruh besar diameter shaft terhadap getaran mesin, maka diameter divariasi menjadi 0,42 m dan 0,48 m. Variasi ini hanya dilakukan pada shaft tengah dan shaft ujung. Perubahan diameter menjadi 0,42 m ini meyebabkan perubahan setiap variabel yang ada, sehingga didapat nilai-nilai variabel pada tabel 2.3. Sedangkan perubahan diameter 0,48 m ini meyebabkan perubahan setiap variabel yang ada, sehingga didapat nilai-nilai variabel pada tabel 2.4.
Tabel 2.3 data variabel variasi diameter 0,42 m M (Kg) K (Nm-1) (N.m.sC -1) (Kg.mI 2) (N.m.radKt -1) Ct (N.m.rad -1) S1 3155 175156171585 47017904 349 1072553884 3679257 S2 2441 9023948559 9386553 54 11031464 328189 S3 6270 9324746844 9386553 138 11399180 328189
Tabel 2.4 data variabel variasi diameter 0,48 m M (Kg) K (Nm-1) (N.m.sC -1) (Kg.mI 2) (N.m.radKt -1) Ct (N.m.rad -1) S1 3155 175156171585 47017904 349 1072553884 3679257 S2 3188 11786381791 12259988 92 18819191 489892 S3 6993 12179261184 12259988 201 19446497 489892
Untuk mengetahui pengaruh material shaft yang digunakan terhadap getaran mesin, maka material shaft divariasi menjadi jenis carbon steel st20 dan carbon moly steel. Perubahan material shaft menjadi jenis carbon steel st20 ini menyebabkan perubahan setiap variabel yang ada, sehingga didapat nilai-nilai variabel pada tabel 2.5. Perubahan material shaft menjadi jenis carbon moly steel. ini menyebabkan perubahan setiap variabel yang ada, sehingga didapat nilai-nilai variabel pada tabel 2.6.
Tabel 2.5 data variabel variasi carbon steel st20 M (Kg) K (Nm-1) (N.m.sC -1) (Kg.mI 2) (N.m.radKt -1) Ct (N.m.rad -1) S1 3155 175156171585 47017904 349 1072553884 3679257 S2 2877 10662899091 11076761 74 15329995 419997 S3 6692 11018329060 11076761 173 15840995 419997
Tabel 2.6 data variabel variasi material carbon moly
steel M (Kg) K (Nm-1) (N.m.sC -1) (Kg.mI 2) (N.m.radKt -1) Ct (N.m.rad -1) S1 3155 175156171585 47017904 349 1072553884 3679257 S2 2851 10553804596 10971596 74 15058667 414437 S3 6667 10905598082 10971596 173 15560623 414437
Sedangkan untuk mengetahui pengaruh jumlah blade pada propeller terhadap getaran sistem, maka jumlah blade propeller divariasi menjadi 3 buah dan 5 buah. Perubahan pada jumlah blade sebanyak 3 buah menyebabkan perubahan setiap variabel yang ada yang
F(t) X1,θ1 C2,Ct2 X2,θ2 K2,Kt2 X3,θ3 C3,Ct3 C1,Ct1 K3,Kt3 K1,Kt1 M1, I1 M2, I2 M3, I3
dapat dilihat pada tabel 2.7. Sedangkan perubahan pada jumlah blade sebanyak 5 buah menyebabkan perubahan setiap variabel yang ada yang dapat dilihat pada tabel 2.8
Tabel 2.7 data variabel variasi 3 blade M (Kg) K (Nm-1) (N.m.sC -1) (Kg.mI 2) (N.m.radKt -1) Ct (N.m.rad -1) S1 3155 175156171585 47017904 349 1072553884 3679257 S2 2865 10590606295 11016163 74 15194331 417264 S3 5703 10943626504 11016163 148 15700809 417264
Tabel 2.8 data variabel variasi 5 blade M (Kg) K (Nm-1) (N.m.sC -1) (Kg.mI 2) (N.m.radKt -1) Ct (N.m.rad -1) S1 3155 175156171585 47017904 349 1072553884 3679257 S2 2865 10590606295 11016163 74 15194331 417264 S3 7657 10943626504 11016163 198 15700809 417264
III. DATADANPEMBAHASAN
Berikut merupakan data simpangan yang didapat oleh penulis
3.1 Getaran Lateral
Dari data spesifikasi sistem didapat nilai-nilai variabel input seperti massa, konstanta pegas lateral, dan konstanta damper lateral. Variabel input tersebut akan menghasilkan output berupa simpangan getaran dari setiap benda dengan mengolahnya meggunakan persamaan state space. Dari state space tersebut didapat simpangan getaran lateral sistem pada shaft pangkal (x1)
sebesar 1,364 x 10-4 m, pada shaft tengah (x
2) sebesar
2,39 x 10-3 m, dan pada shaft ujung (x
3) sebesar 4,569 x
10-3 m.
Grafik 3.1 Nilai simpangan lateral sistem
Dengan demikian besar simpangan x1, x2 dan x3
menunjukkan tren naik. Tren ini disebabkan karena gaya setripetal propeller F(t) diberikan pada massa m3,
dimana x3 merupakan simpangan lateral dari m3.
Semakin dekat letak benda terhadap gaya pengganggu maka akan semakin besar simpangan yang akan dihasilkan. Hal ini disebabkan karena semakin sedikitnya gaya yang digunakan untuk meredam gaya pengganggu.
• Variasi diameter shaft
Variasi diameter yang dipilih adalah 0,48 m dan 0,42 m. Dengan cara yang sama, pada variasi 0,48 m didapatkan simpangan shaft pangkal (x1) sebesar 1,364 x
10-4 m, pada shaft tengah (x
2) sebesar 2,161 x 10-3 m,
dan pada shaft ujung (x3) sebesar 4,119 x 10-3 m.
Sedangkan pada variasi 0,42 m diameter didapatkan simpangan shaft pangkal (x1) sebesar 1,365 x 10-4 m,
pada shaft tengah (x2) sebesar 2,782 x 10-3 m, dan pada
shaft ujung (x3) sebesar 5,341 x 10-3 m.
Grafik 3.2 Perbandingan simpangan lateral shaft
berdiameter 0,455 m (awal)-0,48 m-0,42 m Variasi pada diameter sebesar 0,48 m akan mengakibatkan pada perubahan nilai massa shaft tengah dan shaft ujung lebih besar daripada keadaan awal. Variasi diameter 0,48 m ini juga akan mengakibatkan besar nilai konstanta pegas dan konstanta damper pada shaft tengah dan ujung lebih besar daripada keadaan awal. Pertambahan nilai pada massa, konstanta pegas, dan konstanta damper pada shaft tengah dan ujung akan mengakibatkan penurunan nilai pada x1, x2, dan x3.
Namun hal yang berkebalikan terjadi pada variasi 0,42 m. Dimana seluruh nilai variabel mengalami penurunan. Sehingga didapat nilai simpangan x1, x2, dan x3 lebih
besar dari nilai simpangan awal. • Variasi material shaft
Pada keadaan awal, material yang digunakan adalah material Carbon Steel st40.Variasi material yang dipilih adalah menggunakan material Carbon Moly Steel dan Carbon Steel st20. Variasi material dilakukan pada shaft tengah dan shaft ujung. Pada material Carbon Moly Steel didapatkan simpangan shaft pangkal (x1) sebesar
1,365 x 10-4 m, pada shaft tengah (x
2) sebesar 2,398 x
10-3 m, dan pada shaft ujung (x
3) sebesar 4,585 x 10-3 m.
Sedangkan pada Carbon Steel st20 didapatkan simpangan shaft pangkal (x1) sebesar 1,3638 x 10-3 m,
pada shaft tengah (x2) sebesar 2,375 x 10-3 m, dan pada
shaft ujung (x3) sebesar 4,539 x 10-3 m. 0.0001364 0 0.0023900 0 0.004569 0 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 x1 x2 x3 0.000136 38 0.002161 00 0.004119 00 0.000136 40 0.002390 00 0.004569 00 0.000136 50 0.002782 00 0.005341 00 1 2 3 0.48 m 0,455 m(awal) 0,42 m (m) (m)
Grafik 3.3 Perbandingan simpangan lateral material
Carbon st40 (awal)-Carbon Moly Steel-Carbon st20 Material Carbon Steel st20 memiliki Young’s Modulus dan massa jenis lebih besar daripada Carbon Steel st40. Nilai Young’s Modulus yang lebih besar akan mengakibatkan pertambahan nilai konstanta pegas dan konstanta damper pada shaft tengah dan shaft ujung. Sedangkan massa jenis yang lebih besar akan mengakibatkan pertambahan massa, konstanta pegas, dan konstanta damper. Sehingga didapat nilai simpangan yang lebih kecil daripada keadaan awal.
Material Carbon Moly Steel memiliki Young’s Modulus dan massa jenis lebih kecil daripada Carbon Steel st40. Nilai Young’s Modulus yang lebih kecil akan mengakibatkan penurunan nilai konstanta pegas dan konstanta damper pada shaft tengah dan shaft ujung. Sedangkan massa jenis yang lebih kecil akan mengakibatkan penurunan massa, konstanta pegas, dan konstanta damper. Sehingga didapat nilai simpangan yang lebih besar daripada keadaan awal.
• Variasi Bentuk Propeller
Variasi bentuk propeller yang dimaksudkan adalah jumlah blade atau baling-baling pada propeller. Pada keadaan awal, sistem memiliki blade propeller sebanyak 4 buah.Variasi yang dilakukan adalah dengan mengubah jumlah blade propeller menjadi 3 buah dan 5 buah. Pada propeller 3 blade didapatkan simpangan shaft pangkal (x1) sebesar 5,745 x 10-5 m, pada shaft tengah (x2)
sebesar 1,007 x 10-3 m, dan pada shaft ujung (x
3) sebesar
8,944 x 10-3 m. Sedangkan pada propeller 5 blade
didapatkan simpangan shaft pangkal (x1) sebesar 2,673 x
10-4 m, pada shaft tengah (x
2) sebesar 4,679 x 10-3 m,
dan pada shaft ujung (x3) sebesar 8,944 x 10-3 m.
Grafik 3.4 Perbandingan simpangan lateral propeller 3
blade-4 blade-5 blade
Perubahan pada jumlah blade hanya akan berpengaruh pada perubahan nilai massa m3 dan nilai gaya sentripetal
propeller F(t). Pada propeller 3 blade nilai m3
mengalami penurunan dan nilai T(t) mengalami penurunan. Yang terjadi adalah nilai simpangan mengalami penurunan dari keadaan awal, hal ini disebabkan nilai peningkatan simpangan akibat penurunan nilai massa jauh lebih kecil dari nilai penurunan simpangan akibat penurunan nilai gaya sentripetal. Sehingga simpangan x1, x2, dan x3
mengalami penurunan dari simpangan awal. Sebaliknya terjadi pada propeller 5 blade, nilai m3 mengalami
penurunan dan gaya sentripetal mengalami penurunan. Yang terjadi adalah nilai simpangan mengalami kenaikan dari keadaan awal, hal ini disebabkan nilai penurunan simpangan akibat peningkatan nilai massa jauh lebih kecil dari nilai peningkatan simpangan akibat peningkatan nilai gaya sentripetal. Sehingga simpangan x1, x2, dan x3 mengalami kenaikan dari simpangan awal. 3.2 Getaran Torsional
Simpangan getaran lateral dihitung dengan memasukkan nilai nilai variabel massa, konstanta pegas lateral, dan konstanta damper lateral. Sedangkan, simpangan getaran torsional dihitung dengan memasukkan nilai variabel inersia, konstanta pegas torsional, dan konstanta damper torisonal. Dengan cara yang sama, state space, didapat nilai simpangan getaran torsional sistem pada shaft pangkal θ1 sebesar 3,97 x 10 -3 rad, shaft tengah θ
2 sebesar 0,191 rad, dan shaft ujung
θ3 sebesar 0,375 rad. 0.000136 50 0.002398 00 0.004585 00 0.000136 40 0.002390 00 0.004569 00 0.000136 38 0.002375 00 0.004539 00 x1 x2 x3 carbon moly stee carbon st 40(awal) carbon st 20 0.000057 45 0.001007 00 0.001925 00 0.000136 40 0.002390 00 0.004569 00 0.000267 30 0.004679 00 0.008944 00 x1 x2 x3 3 blade 4 blade (awal) 5 blade 0.00397 0.19100 0.37500 0.00000 0.10000 0.20000 0.30000 0.40000 θ1 θ2 θ3 (rad) (m) (m)
Grafik 3.5 Nilai simpangan torsional sistem
Dengan demikian besar simpangan torsional θ1, θ2 dan
θ3 menunjukkan tren naik. Tren ini disebabkan karena
gaya sentripetal propeller F(t) diberikan pada inersia I3,
dimana θ3 merupakan simpangan lateral dari m3.
Semakin dekat letak benda terhadap gaya pengganggu maka akan semakin besar simpangan yang akan dihasilkan. Hal ini disebabkan karena semakin sedikitnya gaya yang digunakan untuk meredam gaya pengganggu.
• Variasi diameter shaft
Variasi diameter yang dilakukan adalah 0,48 m dan 0,42 m. Pada sistem dengan diameter 0,48 m didapat nilai simpangan getaran torsional θ1, θ2, dan θ3
berturut-turut sebesar 3,969 x 10-3 rad, 0,158 rad, 0,31 rad.
Sedangkan pada sistem dengan diameter 0,42 m didapat nilai simpangan getaran torsional θ1, θ2, dan θ3
berturut-turut sebesar 3,971 x 10-3rad, 0,252 rad, 0,497 rad.
Grafik 3.6 Perbandingan simpangan torsional shaft
berdiameter 0,455 m (awal)-0,48 m-0,42 m Variasi diameter 0,42 m menyebabkan nilai inersia, konstanta pegas torsional, dan konstanta damper torsional lebih kecil daripada keadaan awal. Sehingga didapat nilai simpangan torsional yang lebih besar dari keadaan awal. Keadaan yang berkebalikan terjadi pada variasi diameter 0,48 m. Variasi ini menyebabkan nilai inersia, konstanta pegas torsional, dan konstanta damper torsional lebih besar. Sehingga didapat nilai simpangan yang lebih kecil dari keadaan awal.
• Variasi material shaft
Material awal sistem menggunakan material Carbon Steel st40. Untuk mengetahui pengaruh material pada getaran torsional dilakukan variasi material menjadi material Carbon steel st20 dan Carbon Moly Steel. Pada sistem dengan shaft bermaterial Carbon steel st20 didapat simpangan torsional θ1, θ2, dan θ3 berturut-turut
sebesar 3,968 x 10-3 rad, 0,189 rad, 0,372 rad.
Sedangkan, pada sistem dengan shaft bermaterial Carbon Moly Steel didapat simpangan torsional θ1, θ2,
dan θ3 berturut-turut sebesar 3,971 x 10-3 rad, 0,192 rad,
0,378 rad.
Grafik 3.7 Perbandingan simpangan torsional material
Carbon Steel st40- Carbon Moly Steel-Carbon steel st20 Carbon steel st20 memiliki Shear Modulus dan massa jenis lebih besar daripada material Carbon steel st40 (material awal). Shear modulus yang lebih besar ini akan mengakibatkan konstanta pegas torsional dan konstanta damper torsional menjadi lebih besar. Sedangkan pertambahan nilai massa jenis akan mengakibatkan pertambahan nilai inersia dan konstanta damper bertambah. Dengan demikian simpangan sistem bermaterial Carbon steel st20 lebih kecil daripada simpangan sistem bermaterial Carbon steel st40. Hal yang berkebalikan terjadi pada material Carbon Moly Steel. Nilai Shear Modulus dan massa jenis yang lebih kecil daripada material Carbon steel st40 mengakibatkan nilai inersia, konstanta damper torsional, dan konstanta pegas yang lebih kecil dari keadaan awal. Sehingga sistem bermaterial Carbon Moly Steel memiliki simpangan lebih besar daripada simpangan sistem bermaterial Carbon steel st40.
• Variasi bentuk propeller
Variasi bentuk propeller yang dilakukan adalah mengubah jumlah blade propeller menjadi 3 dan 5 buah dari jumlah awal 4 blade. Pada propeller 3 blade didapat simpangan torsional θ1, θ2, dan θ3 berturut-turut sebesar
1,673 x 10-3 rad, 0,09 rad, 0,176 rad. Sedangkan pada
sistem dengan propeller 5 blade didapat simpangan torsional θ1, θ2, dan θ3 berturut-turut sebesar 7,746 x 10 -3 rad, 0,338 rad, 0,663 rad.
0.003969 0.158000 0.310000 0.003970 0.191000 0.375000 0.003971 0.252000 0.497000 θ1 θ2 θ3 0.48 m 0,455 m(awal) 0,42 m 0.003971 0.192000 0.378000 0.003970 0.191000 0.375000 0.003968 0.189000 0.372000 θ1 θ2 θ3 carbon moly steel carbon st 40(awal) carbon st 20 (rad) (rad)
Grafik 3.8 Perbandingan simpangan torsional propeller
3 blade-4 blade-5 blade
Perubahan pada jumlah blade hanya akan berpengaruh pada perubahan nilai inersia I3 dan nilai torsi propeller
T(t). Pada propeller 3 blade nilai I3 mengalami
penurunan dan nilai T(t) mengalami penurunan. Yang terjadi adalah nilai simpangan mengalami penurunan dari keadaan awal, hal ini disebabkan nilai peningkatan simpangan akibat penurunan nilai inersia jauh lebih kecil dari nilai penurunan simpangan akibat penurunan nilai torsi propeller. Sehingga simpangan θ1, θ2, dan θ3
mengalami penurunan dari simpangan awal. Sebaliknya terjadi pada propeller 5 blade, nilai I3 mengalami
penurunan dan nilai T(t) mengalami penurunan. Yang terjadi adalah nilai simpangan mengalami kenaikan dari keadaan awal, hal ini disebabkan nilai penurunan simpangan akibat peningkatan nilai inersia jauh lebih kecil dari nilai peningkatan simpangan akibat peningkatan nilai torsi propeller. Sehingga simpangan θ1, θ2, dan θ3 mengalami kenaikan dari simpangan awal.
IV. KESIMPULAN
Dari hasil pemodelan dan perhitungan simpangan getaran lateral dan torsional dengan memvariasi tiga variabel, yaitu diameter shaft, bahan shaft, dan bentuk propeller didapat kesimpulan sebagai berikut:
1. Penambahan diameter shaft sebesar 6,7% akan
mengakibatkan simpangan getaran lateral turun sebesar 10%, yaitu dari 4,569 x 10-3 m menjadi
4,119 x 10-3 m. Dan mengakibatkan simpangan
getaran torsional turun sebesar 17%, yaitu dari 0,375 rad menjadi 0,31 rad.
2. Material terbaik sebagai material shaft pada sistem propulsi kapal adalah jenis material Carbon Steel st20. Karena memiliki simpangan terkecil dibanding material Carbon Steel st20 dan Carbon Moly Steel, yaitu sebesar 4,539 x 10-3 m untuk
simpangan getaran lateral dan 0,372 rad untuk simpangan getaran torsional.
3. Pegurangan jumlah blade pada propeller akan
menurunkan simpangan getaran lateral sebesar 57%, dan akan menurunkan simpangan getaran torsional sebesar 53%. Sedangkan penambahan jumlah blade pada propeller akan memperbesar simpangan getaran lateral sebesar 95%, dan akan meperbesar simpangan getaran torsional sebesar 76%
DAFTARPUSTAKA
[1] Adi, Ristiyanto; dan Cornelius Tony. 2013. Tugas Merancang I. Surabaya: Jurusan Teknik Perkapalan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
[2] Adi, Ristiyanto. 2013. Tugas Merancang III.
Surabaya: Jurusan Teknik Perkapalan Institut Teknologi Sepuluh Nopember
[3] Aminuddin, Ahmad; Yerri Susatio; dan Ridho
Hantoro. 2013. Respon Getaran Lateral dan
Torsional Pada Poros Vertical-Axis Turbine (VAT) dengan Pemodelan Massa Tergumpal. Suarabaya:
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
[4] Husodo, Adi Wirawan; I Ketut Aria Pria Utama; dan
I Made Ariana. 2010. Respons Getaran Torsional Poros Model Turbin Arus Laut Sumbu Vertikal Akibat Eksitasi Momen Puntir.Surabaya: Institut
Teknologi Sepuluh Nopember
[5] J. Inman, Daniel. 2001. Engineering Vibration. New
Jersey : Prentice-Hall Inc
[6] Prakoso, Suryo. 2014. Tugas Merancang I.
Surabaya: Jurusan Teknik Perkapalan Institut Teknologi Sepuluh Nopember
[7] S. Rao, Singiresu. 2005. Mechanical Vibration : SI Edition. Singapore: Pearson Education South Asia
Pte Ltd.
[8] www.engineeringtoolbox.com, diakses pada tanggal
1 Juli 2014
