BAB II TINJAUAN PUSTAKA

(1)

ANALISA PERFORMA BOW THRUSTER

ANTARA PENGGERAK HIDROLIK DENGAN PENGGERAK ELEKTRIK

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan umum bow thruster

Bow thruster merupakan salah satu teknologi baru yang sudah ada

pada saat ini, harbormaster marine adalah suatu perintis pada pembangunan dan aplikasi dari Bow Thruster / Tunnel Thruster pada kapal komersial. Pada awalnya, dipergunakan di kapal ferry dan kapal tunda, Bow Thruster ini menjadi alat populer di kapal laut, pelayanan minyak lepas pantai dan alat berlayar muatan angkutan samudra. Di sisi lain mereka menyiasati dalam penggunaan alat ini untuk pengeboran minyak, pendistribusian melalui kapal, mengisi platform dan berlabuh ke dermaga. Bow Thruster /

Tunnel Thruster pada umumnya dioperasikan saat docking dan manuvering.

Apalagi dilengkapi satu set gear yang terbuat dari baja tempa untuk memberikan ketahanan dan keandalan yang baik. Pitch yang permanen dengan 4 daun propeller yang dikombinasikan dengan system gear untuk mereduksi energi yang terbuang, sehingga menghasilkan daya dorong maksimum yang sebanding dengan diameter tunnel.

2.2. Pengertian dan penggunaan Bow Thruster

Bow Thruster adalah suatu alat yang dipasang pada kapal - kapal

tertentu untuk membantu manuver kapal. Pada saat manuver kapal dilakukan, posisi kapal amatlah sulit untuk melakukan arah gerak yang diameternya efisien. Sehingga dibutuhkan alat pendorong ini agar diameter

manuver kapal dapat diperkecil yang menghasilkan efisien putaran manuver

yang besar.

Unit pendorong tersebut terdiri dari suatu propeller atau baling - baling yang berada dalam satu terowongan (tunnel) pada bagian melintang kapal dan dilengkapi dengan suatu alat bantu seperti motor hidrolik atau elektrik. Selama beroperasi, air dipaksa masuk melalui terowongan (tunnel) tersebut untuk mendorong kapal sehinnga bergerak menyamping sesuai keperluan kapal. Pada bow thruster tersebut diperlukan suatu unit

(2)

controlable pitch propeller (CPP) yang dibutuhkan untuk reverse rotating

(putaran balik) pada baling - baling tersebut, controlable pitch propeller (CPP) di tunjukan pada gambar dibawah ini.

Gambar II-1 controlable pitch propeller

(Sumber : www.google.com/ controlable pitch propeller)

Selain itu suatu servo - motor dan roda gigi juga dibutuhkan dan ditempatkan dalam pelindung Bow Thruster, sehingga memungkinkan untuk merubah sudu daun propeller yang berjenis controlable pitch propeller (CPP) tersebut untuk mengubah aliran air di dalam terowongan (tunnel) ke arah manapun, karena itu suatu prime mover yang non - reversible dapat digunakan, begitu juga seperti dengan single speed electric motor.

Prime mover tersebut tidak perlu dihentikan selama ber - manuver

karena sudut propeller dapat diposisikan pada zero pitch. Prime mover dihubungkan dengan suatu flexible drive shft, kopling dan bevel gear (roda gigi kerucut). Pada system tersebut, seal (penyekat) khusus dipasang pada unit thruster untuk mencegah kebocoran air laut.

Unit lengkap (Bow thruster) beserta peralatannya termasuk terowongan (tunnel) melintang kapal dapat mengakibatkan gaya dorong sesuai dengan arah aliran air. Penggunaan Bow thruster tersebut dapat di kontrol melalui suatu terminal dan panel yang terdapat di ruang navigasi, terminal tersebut akan langsung terhubung ke suatu microcontroller untuk pengaturan otomatis dan juga penggunaan secara manual. Pengguaan secara

(3)

manual sudah terhubung langsung dengan joystick untuk mengubah arah

pitch dari daun baling - baling.

Gambar II-2 System elektrik Bow Thruster (Sumber : Katalog dutch thruster group)

Ada beberapa pengaplikasian pemasagan bow thruster di hull (lambung) kapal yakni sebagai berikut :

a. Horizontal lange mount

Gambar II-3 Horizontal lange mount (Sumber : Katalog dutch thruster group)

(4)

b. Vertical cardan shaft

Gambar II-4 Vertical cardan shaft (Sumber : Katalog dutch thruster group)

c. Multiple smaller thrusters

Gambar II-5 Multiple smaller thrusters (Sumber : Katalog dutch thruster group)

2.3. Tunnel Thruster

Tunnel Bow Thruster adalah suatu tabung atau terowongan propulsi

yang menjadi satu sistem bersama Bow Thruster yang dibuat untuk menyalurkan aliran air laut agar kapal dapat mudah dalam melakukan olah gerak. Oleh karena itu, tunnel Bow Thruster sangat diperlukan untuk menyalurkan air laut agar kapal mendapat dorongan dari air laut tersebut.

Bentuk terowongan pendorong untuk mengatur masuknya aliran air laut dapat dipasang di tiga tempat diantaranya haluan, tengah dan buritan

(5)

Umumnya baling - baling ditempatkan dekat center line dari kapal sehingga menghasilkan gaya ke kanan dan ke kiri. Untuk mengahsilkan gaya tolak maksimum, fairing dimasukan ke dalam terowongan dengan lapisan jaring seperti cangkang. Fairing terowongan dengan berlapis cangkang akan meningkatkan efficiency. Setelah diteliti dari dari berbagai percobaan, direkomendasikan sudut fairing tersebut terhadap sisi kapal sebesar 45o.

Gambar II-6 Sudut fairing Tunnel 450 (Sumber : www.google.com/ tunnel thruster)

Selain itu pada bagian depan Bow Thruster dibuat batang flat atau

frame guna mengalirkan arah arus air yang dihasilkan oleh gelombang kapal

untuk masuk terowongan dibuat sebesar 15 derajat.

Gambar II-7 Flat atau frame Tunnel 15o (Sumber : www.google.com/ tunnel thruster)

Untuk mencegah korosi, pada sisi Bow Thruster dipasng sel anoda. Anoda yang digunakan harus dengan spesifikasi berdasrkan ISO 18001 untuk anoda seng, spesifikasi ini mengandung cadmium tambahan, yang menyebabkan terkikisnya anoda dari pada permukaan baja. Pemasangan

(6)

harus ditempatkan pada terowongan pada terowongan di penampang lintang (lengthwise) dan tidak boleh melebihi 1 sampai 2 inchi (25 samapi 50 milimeter).

Letak terowongan / tunnel thruster berada pada bagian depan (belakang sekat haluan) arah garis melintang. Kita dapat menyediakan motor elektrik untuk mengemudikannya, digerakkan mesin hidrolik dan mesin untuk mengemudi terowongan thrusters dari 15kW ke 1300kW. Struktur terowongan / tunnel dapat menggunakan baja, aluminium dan FRP yang tergantung pada material kapal secara umum atau jenis kapal (seperti : kapal FRB menggunakan FRP, kapal baja menggunakan plat baja, dll). Suatu busi penuh dan main paket dikemudikan elektris terdiri dari suatu terowongan /tunnel dengan motor elektro, frekwensi mengemudi dengan standard pabrik diprogramkan dan suatu panel pengawas utama dengan

joystick sebanding untuk kendali tanpa melangkah. Alat penghubung untuk

pengintegrasian yang penuh dengan dinamis memposisikan system adalah opsional.

Gambar II-8. Tunnel Thruster

(Sumber : www.google.com/ tunnel thruster)

Adapun beberapa material yang digunakan pada tunnel thruster adalah sebagai berikut :

(7)

a. steel (baja)

Gambar II-9 Materials steel (Sumber : Katalog dutch thruster group)

b. Alumunium

Gambar II-10 Materials alumunium (Sumber : Katalog dutch thruster group)

c. wood

Gambar II-11 Materials wood (Sumber : Katalog dutch thruster group)

(8)

2.4. Penutup Thruster

Pengaturan jumlah dan arah aliran air yang melewati haluan kapal dapat dilakukan dengan cara memberikan penutup tabung yang tepat dalam segi bentuk, desain, konstruksi, dan kekuatannya. Ketika berjalan, kapal akan mendapatkan hambatan ketika diberi Bow Thruster, dengan adanya penutup ini hambatan dapat dikurangi.

Gambar II-12 Penutup thruster (Sumber : www.google.com/penutup thruster)

Penutup tabung bow thruster yang dapat terbuka dan tertutup disesuaikan dengan arah manuver kapal dibuat dengan system hidrolik. Penutup tabung bow thruster dapat berputar hingga 180ᵒ ke arah sisi dalam dan luar kapal dan berputar melalui panel control sesuai kebutuhan

manuvering.

Gambar II-13 Bentuk closure bow thruster (Sumber : www.google.com/ bentuk closure bow thtruster)

(9)

Tujuan putaran penutup tabung bow thruster adalah untuk dapat mengatur aliran fluida dari sisi satu kapal ke sisi lainnya untuk manuver lebih baik lagi. Panel control penutup tabung bow thruster merupakan satu kesatuan dari bow thruster tersebut. Pembuatan penutup ini harus didesain dengan perencanaan yang amat matang menghemat konsumsi bahan yang juga otomatis berdampak menghemat pengeluaran biaya operasi pelayaran dan mempersingkat waktu serta jarak manuver pelayaran.

2.5. Pengerak Bow Thruster

Beberapa jenis penggerak yang digunakan untuk mengoperasikan Bow

Thruster ada tiga yaitu :

1. Hydrolik motor Bow Thruster 2. Electric motor Bow Thruster 3. Engine Bow Thruster

2.5.1. Hydrolik Bow Thruster

Sebuah sistem pendorong hidrolik adalah pilihan alami ketika penggunaan thruster luas atau siklus jangka panjang diperlukan. dengan merancang sistem hidrolik dengan gaya yang dibutuhkan untuk kapal dan keandalan yang diperlukan untuk penggunaan komersial. Bagi banyak kapal, sistem hidrolik menawarkan keuntungan ekonomi karena kemungkinan untuk menjalankan beberapa sistem dari sumber daya hidrolik terpusat.

Sistem hidrolik dirancang untuk memberikan performa yang luar biasa dan fleksibilitas untuk mendukung efisien peralatan hidrolik on-board yang masuk akal untuk listrik dari sistem hidrolik terpusat.

(10)

Gambar II-14 Hydraulic Bow Thruster (Sumber : Katalog Max Power)

Keuntungan dari Hydraulic Bow Thruster adalah sebagai berikut :

 Kinerja dorong tinggi

 Kuat dan dapat diandalkan

 Efisiensi Tinggi

Sedangkan Kerugian dari Hydraulic Bow Thruster adalah sebagai berikut :

 Memerlukan space yang besar

 Konstruksi rumit

 Riskan terjadi truble 2.5.2. Elektrik Bow Thruster

salah satu jenis Bow Thruster yang menggunakan tenaga pengeraknnya yaitu dengan elektric motor, dan daya yang dihasilkan untuk menggerakannya yakni dari auxiliary engine.

(11)

Adapun Keuntungan dari Elektrik Bow Thruster adalah sebagai berikut :

 Perawatan lebih mudah

Pendorong Elektrik Bow thruster telah dikembangkan menjadi pemeliharaan ramah. Dengan memanfaatkan PCMs (Propulsion Layanan Pemantauan Kondisi), downtime dan biaya pemeliharaan dapat diminimalkan.

 Fleksibilitas instalasi

Elektrik Bow thruster pendorong dapat diinstal dan dipasang dalam

berbagai cara. Ini termasuk baut-in dan las-in kemungkinan dengan mudah untuk menginstal lambung fairing. Pemasangan dari atas (dapat dipasang), di bawah, atau pemasangan perpecahan memungkinkan halaman untuk mengoptimalkan skema bangunan.

 Perawatan lebih mudah

Pendorong Elektrik Bow thruster telah dikembangkan menjadi pemeliharaan ramah. Dengan memanfaatkan PCMs (Propulsion Layanan Pemantauan Kondisi), downtime dan biaya pemeliharaan dapat diminimalkan.

(12)

Gambar II-15 Elektrical Thruster (Sumber : marine auxiliary machinery)

2.5.3. Engine Bow Thruster

Salah satu jenis Bow Thruster yang menggunakan tenaga pengeraknnya yaitu dengan diesel engine, daya yang dihasilkan untuk menggerakannya yakni dari engine driven itu sendiri.

dengan memasang pengerak diesel berbagai masalah yang dihindari, misalnya permintaan daya yang sangat besar digerakkan oleh tenaga listrik bow thruster, masalah isolasi terkait dengan gulungan dan komplikasi yang terlibat, kontrol kecepatan dan membalikkan.

untuk thruster konvensional yaitu jenis tunnel (terowongan), mesin diesel dapat dipasang pada tingkat yang sama seperti baling - baling untuk

(13)

memberikan tenaga langsung melalui reduction gear. pengaturan alternatif diesel bisa di lihat pada gambar II-6, susunan kedua membutuhkan gear box tambahan dengan bevel gigi untuk mengakomodasi perubahan garis poros, kopling fleksibel juga dilengkapi.

Gambar II-16 Engine Bow Thruster (Sumber : marine auxiliary machinery)

2.6. Jenis - jenis bow thruster

Dalam hal ini sebuah unit bow thruster memiliki beberapa jenis, adapun jenis - jenis di antaranya sebagai berikut :

2.6.1. Rectractable Thruster

Rectractable Thrusters hampir sama dengan tunnel / terowongan,

tetapi dapat ditarik kembali ke dalam sarung/bungkus setelah tugas. Kita dapat menyediakan kemudi hidrolik untuk dapat ditarik masuk dan

(14)

dikemudikan elektris dari 20kW ke 1000 kW. Motor naik turun, sehingga garis pengarah tidak pernah diputus. Material sarung / bungkus thrusters dapat berupa aluminium atau konstruksi baja, tergantung pada material kapal. Suatu busi penuh dan main paket dikemudikan hidrolik terdiri dari suatu sistem yang dapat ditarik masuk dengan motor hidrolik, tenaga hidrolik sistem tertutup mengemasi dengan kendali klep dan suatu panel pengawas utama dengan joystick untuk kendali.

Gambar II-17 Rectractable Thruster (Sumber : www.google.com/ rectractable thruster)

2.6.2. Azimuth thruster

Azimuth thruster mampu bergerak berputar 360 derajat. Dengan daya

yang diperlukan dari 150kW ke 1300kW. GME penggunaan menetapkan baling-baling titik nada/lemparan dalam bentuk kemudi terbuka atau dengan alat pemercik. Tiap - Tiap bentuk wujud dapat dioptimalkan untuk kecepatan kapal atau untuk daya dorong tonggak penambat kapal maksimum. Azimuth thrusters ada tersedia dalam Z-Drive Bentuk wujud dengan mesin diesel langsung mengemudi atau dalam L-Drive Bentuk wujud untuk motor elektrik atau motor hidrolik mengemudi. Sistem kendali datang dengan suatu alat penghubung untuk Sistem auto pilot.

(15)

Gambar II-18 Azimuth thruster (Sumber : www.google.com/ azimuth thruster)

2.7. Macam - macam jenis propeller

Dalam hal ini sebuah propeller memiliki beberapa jenis, adapun jenis - jenis di antaranya sebagai berikut:

2.7.1. Fixed pitch propeller

Propeller dengan pitch tetap (fixed pitch propeller) Propeller dengan langkah tetap (fixed pitch propeller , FPP) biasa digunakan untuk kapal besar dengan rpm relatif rendah dan torsi yang dihasilkan tinggi, pemakaian bahan bakar lebih ekonomis, noise atau getaran minimal, dan ka-vitasi minimal, biasanya di desain secara indi-vidual sehingga memiliki karakteristik khusus untuk kapal tertentu akan memiliki nilai effisi-ensi optimum.

Gambar II-19 fixed pitch propeller (Sumber : http://www.maritimeworld.web.id/)

(16)

2.7.2. controllable pitch propeller

Propeller dengan pitch yang dapat diubah (con-trollable pitch propellers) Propeller dengan pitch yang dapat diubah-ubah, (controllable pitch propeller, CPP) merupakan baling-baling kapal dengan langkah daun pro-pellernya dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan misal untuk rpm rendah biasa digu-nakan pitch yang besar dan rpm tinggi digunakan pitch yang pendek, atau dapat digunakan untuk mendorong kedepan dan menarik kapal mundur ke belakang, sehingga hal ini dapat menciptakan pemakaian bahan bakar seefektif mungkin.

Gambar II-20 controllable pitch propeller (Sumber : http://www.maritimeworld.web.id/)

2.8. Tahanan Kapal

Tahanan kapal pada suatu kecepatan adalah gaya fluida yang bekerja berlawanan dengan gerakan kapal tersebut. Tahanan tersebut akan sama dengan komponen gaya fluida yang bekerja sejajar dengan sumbu gerakan kapal.

Melihat bahwa kapal bergerak di bidang fluida cair yang nilai kerapatan massanya lebih besar dari udara sehingga semakin besar kecepatan dan dimensi suatu kapal maka semakin besar pula energi yang dibuang untuk menghasilkan energi berupa gelombang (wave), gelombang inilah yang kemudian bergesekan dengan lambung kapal dan arahnya melawan arah kapal sehingga menimbulkan gaya berlawanan.

(17)

Tahanan total (RT) pada kapal terdiri dari komponen – komponen bagian kapal yang mempunyai kemungkinan menimbulkan gaya hambat atau resistance. Pada prinsipnya ada dua bagian kapal yang mengalami gaya hambat, yaitu bagian kapal yang terbenam dan area bagian kapal diatas permukaan air karena udara juga mempunyai faktor hambat pada kondisi tertentu. RT digunakan untuk menentukan besar Efective Horse Power (EHP) yang didefinisikan sebagai daya yang diperlukan suatu kapal untuk bergerak dengan kecepatan sebesar VS dan mampu mengatasi gaya hambat atau tahanan sebesar RT dan yang lebih penting untuk mengetahui seberapa besar daya dari mesin utama agar kapal yang akan dibuat tidak mengalami kelebihan daya yang besar atau justru tidak bisa memenuhi kecepatan karena daya yang diprediksikan tidak bisa mengatasi besar tahanan kapal.

Tahanan total (RT) yang dialami kapal terdiri dari sejumlah komponen tahanan yang berbeda yang diakibatkan oleh berbagai macam penyebab dan saling berinteraksi untuk menangani masalah tahanan secara praktis, komponen tahanan ini dapat dilihat dari gambar berikut :

Gambar II-21 Komponen Tahanan Spesifik

(18)

Tahanan total (RT) yang dialami kapal terdiri dari sejumlah komponen tahanan yang berbeda yang diakibatkan oleh berbagai macam penyebab dan saling berinteraksi. Untuk menangani masalah tahanan secara praktis, maka tahanan total harus ditinjau secara praktis pula sehingga dapat diuraikan menjadi beberapa komponen utama sebagai berikut :

2.8.1. Tahanan Gesek, RF (Resistantion Friction)

terjadi akibat gesekan permukaan basah kapal dengan media yang dilaluinya, oleh karena semua fluida mempunyai nilai viskositas inilah menimbulkan gesekan tersebut. Atau komponen tahanan yang diperoleh dengan jalan mengintegralkan tegangan tangensial keseluruh permukaan basah kapal menurut arah gerakan kapal.

RF =

. S . V 1,825

(Ref. No.1) Dimana,

γ : berat jenis air laut (104,5 kg) λ : koefisien tahanan gesek (0,15) S : luas permukaan basah (m2) V : kecepatan (m/dtk)

CF =

(Ref. No.1)

Dimana,

: massa jenis air laut (1,025 kg/m3) V : kecepatan (m/dtk)

S : luas permukaan basah (m2)

2.8.2. Tahanan angin dan udara

(19)

gerakan kapal yang juga menyusuri udara dan juga hembusan angin. Kapal yang bergerak pada lautan yang tenang, akan mengalami tahanan udara akibat gerakan bagian badan atas air melalui udara. Hembusan angin akan menimbulkan tahanan angin yang besarnya bergantung pada kecepatan hembusan angin dan arah datangnya.

Rair = . Qa . Vs2 . AT . Cair (Ref. No.1)

Dimana,

Qa : density air (1,025) kg/m3 Vs : kecepatan (m/dtk )

AT : area melintang kapal / di atas air (m/dtk) Cair : koefisien (0,8)

2.8.3. Tahanan bentuk

Tahanan ini erat kaitannya dengan bentuk badan kapal, dimana bentuk lambung kapal yang tercelup di bawah air menimbulkan suatu tahanan karena adanya pengaruh dari bentuk kapal tersebut.

Rv = Kv x As x (Vs)2 (Ref. No.2)

Dimana,

Kv : koefisien tahanan bentuk

As : luasan proyeksi memanjang kapal di bawah garis air Vs : kecepatan kapal pada saat pengoperasian Bow Thruster

2.9. Supply power untuk Bow Thruster

Supply power yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah unit bow thruster ialah menggunakan sebuah unit generator. Generator adalah suatu

(20)

Jadi disini generator berfungsi untuk mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik.

Gambar II-22 generator

(Sumber : www.google.com/ generator)

Adapun prinsip kerja dari sebuah generator ialah sebagai berikut :

“Bilamana rotor diputar maka belitan kawatnya akan memotong gaya-gaya magnit pada kutub magnit, sehingga terjadi perbedaan tegangan, dengan dasar ini timbullah arus listrik, arus melalui kabel/kawat yang ke dua ujungnya dihubungkan dengan cincin geser. Pada cincin-cincin tersebut menggeser sikat-sikat, sebagai terminal penghubung keluar.“