11
BAB II
MESIN PENGGERAK KAPAL
I.
PENDAHULUANMata kuliah Permesinan Kapal III merupakan mata kuliah dasar keahlian yang disajikan pada semester empat pada Program Studi Teknik Sistem Perkapalan Universitas Hasanuddin, di mana materi pembelajarannya meliputi Mesin Pembakaran Luar dan Dalam, Sistem Turbin Uap, Sistem Turbin Gas dan Sistem Gabungan serta Pemilihan Mesin Penggerak Kapal.
Dalam ilmu perkapalan, mesin merupakan jantung dari suatu kapal yang beroperasi pada kecepatan tertentu, karena tanpa mesin penggerak maka kapal tersebut tidak dapat beroperasi dengan baik dan tidak dapat mencapai tujuan sesuai waktu yang diinginkan. Mesin penggerak kapal ada dua macam yaitu Mesin pembakaran luar (External Combustion Engine) dan Mesin pembakaran dalam (Internal Combustion Engine) Mesin penggerak kapal dipelajari untuk membantu mahasiswa dalam menyelesaikan masalah pada matakuliah lanjutan, sehingga dituntut kemampuan menyelesaikan masalah-masalah permesinan kapal. Untuk mencapai kemampuan mahasiswa yang efektif/efisien akan dirancang proses pembelajaran yang inovatif bernuansa learning.
Bentuk pembelajaran pada modul ini (I) masih dalam bentuk kuliah dibarengi dengan diskusi, di mana sebagai pendahuluan mahasiswa perlu mengingat kembali materi perkuliahan Disain Kapal I, Termodinamika yang sangat erast kaitannya dengan materi pada Permesinan Kapal III. Sasaran pembelajaran secara keseluruhan yang harus dicapai setelah mempelajari matakuliah ini dapat dilihat pada GBRP. :
Sasaran pembelajaran yang diharapkan dapat dicapai/dikuasai oleh setiap mahasiswa Berfikir kritis dalam menjelaskan dan membedakan mesin penggerak kapal. Untuk mencapai kompetensi lulusan Program Studi sebagai desainer mesin penggerak kapal adalah :
1) Mampu menjelaskan alat penggerak kapal
2) Mampu menjelaskan syarat mesin penggerak kapal
12
4) Mampu menjelaskan mesin pembakaran luar dan dalam
Deskripsi : Dalam perkuliahan dibahas mesin penggerak kapal yang materi
pembelajarannya adalah alat penggerak kapal, syarat mesin penggerak kapal, mesin pembakaran luar dan mesin pembakaran dalam. Untuk dapat mengikuti kuliah ini dengan baik mahasiswa terlebih dahulu memahami rencana garis, hukum termodinamika I. Kemampuan yang diperoleh dari materi ini selanjutnya dapat digunakan sebagai pengetahuan dalam menjelaskan prinsip kerja mesin pembakaran luar.
Strategi yang digunakan dalam pencapaian kompetensi matakuliah adalah
menggunakan metode Kuliah dibarengi dengan diskusi untuk
memperkenalkan/menguraikan tentang mesin pembakaran luar dan dalam serta lebih memahami syarat-syarat yang harus dipenuhi suatu mesin kapal. Mata kuliah ini diberikan pada minggu II, perkuliahan mahasiswa semester empat..
II.
URAIAN BAHAN PEMBELAJARAN
Kapal yang berlayar pada suatu kecepatan tertentu, akan mengalami gaya lawan atau tahanan dari media yang dilaluinya. Untuk mencapai atau mempertahankan kecepatan yang dikehendaki maka hambatan atau tahan yang bekerja pada kapal harus diatasi oleh suatu gaya penggerak yang diperoleh dari alat penggeraknya.
Alat penggerak yang biasa digunakan pada kapal terdiri dari dua jenis yaitu: 1. Alat penggerak non mekanis; dayung, layar.
2. Alat penggerak mekanis; turbin uap, turbin gas, mesin diesel dan lain-lain
Alat penggerak non mekanis yang pertama dikenal adalah apa yang disebut dayung dengan segala bentuk dan variasinya. Sampai saat ini dayung masih tetap digunakan, misalnya dalam bidang olah raga air atau kepentingan lainnya yang dipandang masih efektif, misalnya alat penggerak pada sekoci penolong.
Untuk pelayaran yang jaraknya jauh, dirasakan tidak efektif jika hanya menggunakan dayung, selanjutnya dikenal alat yang disebut layar. Layar merupakan alat pendorong dengan memanfaatkan angin sebagai sumber tenaga. Tetapi dengan menggunakan layar sebagai tenaga penggerak kapal, membutuhkan waktu berlayar yang cukup lama untuk mencapai suatu tujuan. Olehnya itu dikembangkanlah alat penggerak mekanis yang digunakan pada kapalsehingga waktu pengoperasian untuk menuju suatu tempat tidak
13 membutuhkan waktu yang terlalu lama jika dibandingkan menggunakan alat penggerak dayung ataupun layar.
Setelah ditemukan mesin uap torak sebagai alat penggerak mekanis, mulailah dikenal penggerak kapal yang menggunakan tenaga mesin. Dalam perkembangan selanjutnya, akhirnya dikenal turbin uap, turbin gas, mesin diesel sebagai sumber tenaga penggerak kapal atau sebagai mesin penggerak kapal.
Untuk sistem permesinan pada kapal khususnya mesin induk, beberapa syarat umum sesuai ketentuan IEC (Internationale Engineering Cooperation)yang harus dipenuhi oleh suatu mesin kapal adalah sebagai berikut:
1. Mesin harus tetap berfungsi pada kedudukan posisi oleng yang terus menerus pada sudut 150 dan tidak terus menerus 2,50.
2. Mesin harus tetap berfungsi pada kedudukan kapal trim sebesar 100 untuk kapal yang panjangnya lebih kecil atau sama dengan 150 meter dan 50 bagi kapal yang panjangnya lebih besar dari 150 meter.
Disamping persyaratan diatas, mesin kapal juga harus memenuhi syarat-syarat antara lain: 1. Mesin kapal harus memenuhi ketentuan biro klasifikasi dimana kapal tersebut
dikelaskan. Biro klasifikasi di Indonesia bernama Biro Klasifikasi Indonesia.
2. Sistem permesinan untuk kapal diharapkan mempunyai berat dan volume yang relatif
kecil mengingat keterbatasan ruangan yang ada diatas kapal.
3. Kebisingan yang disebabkan oleh mesin harus diusahakan serendah mungkin,
terutama pada kapal penumpang.
4. Sedapat mungkin mudah diperbaiki dan dibongkar setiap saat.
5. Tidak menggunakan bahan bakar yang mudah terbakar, misalnya bensin.
6. Tahan untuk pemakaian yang sifatnya terus menerus.
14 Gambar 2.1: Kapal yang bergerak dengan kecepatan tertentu
II.1. Mesin Pembakaran Luar (External Combustion Engine)
Mesin pembakaran luar adalah mesin panas – mesin uap – energi yang ditimbulkan selama pembakaran bahan bakar diteruskan lebih dahulu ke uap atau gas dan hanya melalui uap atau gas kerja dilakukan dalam mesin/turbin atau karena proses pembakaran terjadi diluar mesin/turbin. Adapun jenis pembakaran luar yaitu mesin uap turbin uap, turbin gas dan turbin air. Jenis ini didasarkan pada fluida kerja yang digunakan. Jenis mesin tersebut tidak dapat digunakan sebagai penggerak kapal tanpa menggunakan komponen-komponen lainnya, dimana komponennya tergantung jenis turbin yang digunakan.
Komponen pompa, ketel (boiler), kondensor dan turbin uap akan membentuk suatu sistem yang dinamakan sistem turbin uap. Sedang kompresor, ruang bakar dan turbin gas akan membentuk suatu sistem yang dinamakan sistem turbin gas. Sistem turbin uap dan turbin gas inilah yang dapat digunakan sebagai mesin penggerak kapal.
Saat ini penggunaan kedua sistem tersebut sebagai penggerak kapal tidak berkembang, karena membutuhkan ruang kamar mesin yang besar dan pemakaian bahan bakar spesifiknya lebih tinggi dari mesin diesel. Tetapi untuk kapal yang membutuhkan daya mesin diatas 50.000 Hp, maka mesin penggerak yang cocok/sesuai adalah sistem turbin uap atau sistem turbin gas atau kombinasi keduanya atau dengan mesin diesel.
15 Gambar 2.2 : Turbin Uap
16 II.2. Mesin Pembakaran dalam (Internal Combustion Engine)
Mesin pembakaran dalam adalah mesin panas yang di dalamnya, energi kimia dari pembakaran dilepaskan didalam silinder mesin atau proses pembakaran terjadi di dalam silinder mesin. Jenis mesin tersebut yaitu mesin diesel, mesin gasolin dan mesin bensin. Dari ketiga jenis ini, mesin diesel yang banyak digunakan sebagai penggerak kapal dibandingkan mesin gasolin dan mesin bensin. Hal ini disebabkan karena kemampuannya mengakomodasikan berbagai aplikasi yang ada pada mesin propulsor, yang paling mendominasi penggunaan mesin diesel sebagai penggerak kapal (Marine propulsor). Pemakaian bahan bakar spesifik (Spesific fuel consumtion) pada mesin diesel lebih rendah dibandingkan tipe-tipe mesin lainnya seperti mesin gasolin, mesin bensin, turbin uap atau turbin gas.
Adapun keuntungan mesin diesel sebagai penggerak kapal adalah:
1. Sebagai mesin pembakaran dalam, mesin diesel akan lebih ”kompak” sehingga seluruh
bagian-bagian mesin menjadi satu paket dan mudah dikontrol serta mempunyai respon yang cepat terhadap putaran yang diinginkan.
2. Bahan bakar, pemakaian bahan bakar dari mesin diesel kira-kira 25 % lebih rendah dari bensin, bahkan jauh lebih rendah dari turbin gas. Jenis bahan bakar yang digunakan
Diesel oil (DO), Medium diesel oil (MDO), Marine fuel oil (MFO), relatif mempunyai tingkat bahaya yang rendah dibanding gasolin
Beberapa kelemahan dari mesin diesel sebagai penggerak kapal adalah:
1. Sebagai mesin dengan rasio kompresi (Compression ratio) yang tinggi maka tekanan kerja dari mesin diesel menjadi lebih tinggi dari pada mesin bensin, oleh karena itu mesin diesel dibuat menjadi lebih kokoh sehingga lebih berat.
2. Harga awal lebih tinggi karena harga penyemprot bahan bakar yang harus dapat mengatasi tekanan tinggi. Hal tersebut menjadi alasan, mengapa pada kapal-kapal kecil (misalnya pleasure boats) dipilih mesin bensin yang beratnya lebih ringan (untuk daya yang sama) juga harga awal dari mesin lebih kecil.
3. Mengeluarkan bunyi yang keras, warna dan bau gas buangnya kurang menyenangkan.
4. Untuk kapal-kapal yang membutuhkan tenaga yang besar dan kecepatan yang tinggi, mesin diesel mempunyai beberapa kekurangan;
- Untuk kapal yang sangat besar, yang membutuhkan daya mesin penggerak yang besar
(diatas 50.000 Hp) mesin diesel yang ada dipasaran tidak tersedia.
- Ditinjau dari sisi dimensi dan berat mesin, pada daya yang sangat besar, mesin diesel yang mana dayanya tergantung dari volume displasemennya akan mengalami
17 peningkatan dimensi dan berat yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan peningkatan powernya sehingga perbandingan berat/Hp atau harga/Hp menjadi sangat penting.
Gambar 2.4: Mesin Diesel
II.3. Ringkasan
Kapal yang mempergunakan mesin sebagai tenaga penggerak utama haruslah memenuhi ketentuan Internationale Enginerring Coorporation (IEC) yaitu:
1. Mesin harus tetap berfungsi pada kedudukan posisi oleng yang terus menerus pada sudut 150 dan tidak terus menerus 2,50.
2. Mesin harus tetap berfungsi pada kedudukan kapal trim sebesar 100 untuk kapal yang panjangnya lebih kecil atau sama dengan 150 meter dan 50 bagi kapal yang panjangnya lebih besar dari 150 meter.
Mesin yang digunakan sebagai tenaga penggerak ada dua jenis yaitu mesin pembakaran luar (External combustion engine) merupakan mesin panas – mesin uap – energi yang ditimbulkan selama pembakaran bahan bakar lebih dahulu ke fluida kerja dan melalui fluida kerja diteruskan ke turbin dan mesin pembakaran dalam (Internal combustion engine) merupakan mesin yang di dalamnya, energi kimia dari pembakaran dilepaskan di dalam silinder mesin.
18 Berdasarkan fluida kerja yang digunakan, mesin pembakan luar (External combustion engine) terdiri dari mesin uap, turbin uap, turbin gas dan turbin air. Tetapi yang biasa digunakan sebagai penggerak kapal adalah turbin uap dan turbin gas atau kombinasi keduanya. Turbin uap dan turbin gas dapat berfungsi sebagai tenaga penggerak bila membentuk suatu sistem yaitu sistem turbin uap dan sistem turbin gas. Untuk kapal-kapal berukuran besar yang membutuhkan daya (power) mesin lebih dari 50.000 Hp, maka tenaga penggeraknya memakai sistem turbin karena untuk daya sebesar 50.000 Hp belum tersedia dipasaran.
III. PENUTUP
Diakhir pemberian materi pada modul ini, mahasiswa sudah memahami mesin pembakaran luar dan mesin pembakaran dalam. Setelah menguasai modul ini, para mahasiswa masih harus menguasai modul-modul lainnya yang berkaitan dengan mesin pembakaran luar kemudian dilanjutkan dengan tahapan ujian atau evaluasi.
III.1. Contoh Soal
1. Soal : Apakah yang dimaksud dengan mesin pembakaran dalam ?
Jawab : Mesin panas yang didalamnya, energi kimia dari pembakaran dilepaskan di dalam silinder mesin atau proses pembakaran terjadi di dalam mesin.
2. Soal : Sebutkanlah jenis fluida kerja yang dapat digunakan pada mesin pembakaran luar ?
Jawab : Jenis fluida kerja yang dapat digunakan sebagai fluida kerja adalah Uap, Gas dan Air
III.2. Latihan Soal
Jawablah pertanyaan berikut ini :
1. Apakah perbedaan utama antara mesin pembakaran luar dan mesin pembakaran dalam ?
2. Mengapa turbin uap atau turbin gas tidak dapat digunakan sebagai tenaga penggerak kapal tanpa membentuksuatu sistem ?
3. Apakah yang dimaksud dengan mesin pembakaran luar ?
4. Sebutkanlah komponen-komponen sistem turbin uap dan sistem turbin gas ?
19 III.3. Daftar Pustaka
1. Harrington,R., L., 1992, Marine Engineering, SNAME, Jersey City, New York.
2. Taylor,D., A., 2003, Introduction to Marine Engineering.
