r kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas cinta kasih dan karunia-Nya penulis r kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas cinta kasih dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas ini tepat pada waktunya dengan judul
dapat menyelesaikan tugas ini tepat pada waktunya dengan judul “Laporan Praktikum TPK II“Laporan Praktikum TPK II
DESAIN II
DESAIN II
PROPELLER & SISTEM PERPOROSAN
PROPELLER & SISTEM PERPOROSAN
(ME 091318)
(ME 091318)
SEMESTER GENAP 2013/2014
SEMESTER GENAP 2013/2014
PENYUSUN: PENYUSUN: ILHAMLEMBAR PENGESAHAN
LEMBAR PENGESAHAN
““Tugas Propeller dan Sistem PerporosanTugas Propeller dan Sistem Perporosan””
Nama
Nama : : Ilham Ilham AfrianzaAfrianza NRP
NRP : 4212 : 4212 100 100 039039 Jurusan
Jurusan / / Fak Fak : : Teknik Teknik Sistem Sistem Perkapalan Perkapalan / / FTKFTK
Dengan ini telah menyelesaikan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan beserta laporan Dengan ini telah menyelesaikan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan beserta laporan dan disetujui oleh dosen pembimbing.
dan disetujui oleh dosen pembimbing.
Surabaya,
Surabaya, 10 10 Juni Juni 20142014
Dosen
Dosen Pembimbing, Pembimbing, Mahasiswa,Mahasiswa,
Aguk Zuhdi MF, ST, M.Eng, Ph.D Aguk Zuhdi MF, ST, M.Eng, Ph.D
NIP. NIP. 19560519191956051919861001861001 Ilham Afrianza Ilham Afrianza NRP. 4212 100 039 NRP. 4212 100 039 Mengetahui, Mengetahui,
Koordinator Tugas Propeller dan Sistem Perporosan Koordinator Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Semin Sanuri,ST.,MT, Ph.D Semin Sanuri,ST.,MT, Ph.D NIP.197101101997021001 NIP.197101101997021001
LEMBAR PENGESAHAN
LEMBAR PENGESAHAN
““Tugas Propeller dan Sistem PerporosanTugas Propeller dan Sistem Perporosan””
Nama
Nama : : Ilham Ilham AfrianzaAfrianza NRP
NRP : 4212 : 4212 100 100 039039 Jurusan
Jurusan / / Fak Fak : : Teknik Teknik Sistem Sistem Perkapalan Perkapalan / / FTKFTK
Dengan ini telah menyelesaikan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan beserta laporan Dengan ini telah menyelesaikan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan beserta laporan dan disetujui oleh dosen pembimbing.
dan disetujui oleh dosen pembimbing.
Surabaya,
Surabaya, 10 10 Juni Juni 20142014
Dosen
Dosen Pembimbing, Pembimbing, Mahasiswa,Mahasiswa,
Aguk Zuhdi MF, ST, M.Eng, Ph.D Aguk Zuhdi MF, ST, M.Eng, Ph.D
NIP. NIP. 19560519191956051919861001861001 Ilham Afrianza Ilham Afrianza NRP. 4212 100 039 NRP. 4212 100 039 Mengetahui, Mengetahui,
Koordinator Tugas Propeller dan Sistem Perporosan Koordinator Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
KATA PENGANTAR
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmatnya penulis masih Segala puji bagi Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmatnya penulis masih dapat diberi kehidupan untuk menikmati kekuasaan dan kebesarannya. Sehingga dapat dapat diberi kehidupan untuk menikmati kekuasaan dan kebesarannya. Sehingga dapat menyelesaikan laporan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan.
menyelesaikan laporan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan.
Laporan yang berjudul “TUGAS PROPELLER DAN SISTEM PERPOROSAN” ini disusun Laporan yang berjudul “TUGAS PROPELLER DAN SISTEM PERPOROSAN” ini disusun
untuk memenuhi tugas pada mata kuliah Desain 2. Laporan ini menjelaskan bagaimana cara untuk memenuhi tugas pada mata kuliah Desain 2. Laporan ini menjelaskan bagaimana cara menghitung tahanan pada kapal, pemilihan mesin induk, pemilihan propeller, pemilihan gearbox, menghitung tahanan pada kapal, pemilihan mesin induk, pemilihan propeller, pemilihan gearbox, perhitungan poros dan perhitungan stern tube.
perhitungan poros dan perhitungan stern tube.
Dalam penyusunan laporan ini penulis mengucapkan terimakasih pada pihak yang turut Dalam penyusunan laporan ini penulis mengucapkan terimakasih pada pihak yang turut membantu memberikan masukan-masukan dan penjelasan tentang tugas
membantu memberikan masukan-masukan dan penjelasan tentang tugas ini. Terimakasih penulisini. Terimakasih penulis ucapakan kepada :
ucapakan kepada : 1.
1. Bapak Semin Bapak Semin Sanuri, S.T, Sanuri, S.T, M.T, Ph.D, M.T, Ph.D, selaku dosen selaku dosen koordinatkoordinator or Desain 2.Desain 2. 2.
2. Bapak Bapak Aguk Aguk Zuhdi Zuhdi MF, MF, S.T, M.Eng, S.T, M.Eng, Ph.D, selaku Ph.D, selaku Dosen Dosen PembimbingPembimbing 3.
3. Kepada segala piKepada segala pihak yang memberi penjelahak yang memberi penjelasan hal-hal yang tidak penusan hal-hal yang tidak penulis mengerti danlis mengerti dan memberi dukungan dalam menyusun laporan ini.
memberi dukungan dalam menyusun laporan ini.
Demikian laporan ini disusun, Penulis berharap laporan ini dapat berguna bagi pembaca Demikian laporan ini disusun, Penulis berharap laporan ini dapat berguna bagi pembaca pada umumnya dan penulis sendiri khususnya. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis pada umumnya dan penulis sendiri khususnya. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan laporan ini.
harapkan untuk penyempurnaan laporan ini.
Surabaya, 10 Juni 2014 Surabaya, 10 Juni 2014
Ilham Afrianza Ilham Afrianza
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iii
BAB I : PENDAHULUAN ... 1
1.1 Filosofi Desain ... 1
1.2 Data Ukuran Utama Kapal ... 4
1.3 Data Gambar Lines Plan ... 6
1.4 Data Gambar Midship Section ... 7
1.5 Data Gambar CL Construction Profile ... 8
1.6 Rules & Regulations ... 8
BAB II : PERHITUNGAN PROPELLER ... 9
2.1 Perhitungan Tahanan Kapal ... 9
2.2 Perhitungan Kebutuhan Power Motor ... 10
2.3 Pemilihan Daun Propeller ... 11
2.4 Perhitungan Resiko Kavitasi ... 13
2.5 Engine Propeller Matching ... 15
2.6 Penetapan Pemilihan Motor Induk, Gearbox dan Tipe Propeller ... 17
BAB III : PERHITUNGAN POROS DAN BANTALAN POROS ... 32
3.1 Geometri Propeller ... 32
3.2 Perhitungan Poros Propeller ... 39
3.3 Perhitungan Poros Antara ... 41
3.4 Perencanaan Konis Poros Propeller ... 41
3.5 Perencanaan Bentuk Ujung Kopling ... 42
3.6 Perencanaan Mur Pengikat Propeller ... 43
3.7 Perhitungan Pasak Kopling ... 43
3.8 Mur Pengikat Kopling ... 43
BAB IV : PERENCANAAN STERN TUBE ... 50
5.1 Perencanaan Stern Post ... 53
5.2 Perencanaan Panjang Tabung Poros Propeller ... 54
5.3 Perencanaan Bantalan Poros Depan dan Poros Belakang ... 54
5.4 Perencanaan Rumah Bantalan ( Bearing Bushing ) ... 54
5.5 Perencanaan Stern Tube ... 54
5.6 Perencanaan Rope – Guard ... 54
5.7 Perencanaan Sistem Pelumasan Bantalan ... 54
DAFTAR PUSTAKA ... 56 LAMPIRAN
1. Gambar Rencana Garis 2. Gambar Propeller
3. Gambar Perporosan 4. Brosur Seal
5. Form 01 : SURAT TUGAS
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Filosofi Desain
Kapal adalah alat transportasi pengangkut paling umum yang digunakan di seluruh dunia. Di sebagian besar di banyak negara kapal sangat ekonomis digunakan daripada mode transportasi yang lain, sekitar 95 persen perdagangan dunia dilakukan melalui kapal.
Meskipun kapal adalah alat transportasi tertua saat ini, perkembangan terhadap perlengkapan dan fungsinya terbilang lambat. Perubahan pada fungsi dan perlengkapan kapal itu dipengaruhi oleh pola perdagangan dunia, tekanan sosial, pembaharuan pada teknologi material, teknik konstruksi, sistem kontrol dan perubahan pola ekonomi dunia. Contohnya, saat ini era kapal-kapal besar sangat mempengaruhi keuntungan ekonomi karena dapat
mengangkut muatan lebih banyak dan lebih efisien pula. (Tupper, 2004)
Pada merchant ship, terdapat berbagai macam tipe kapal berdasarkan fungsinya masing
-masing, diantaranya seperti yang digambarkan di bawah ini. (Howard, 1994)
Gambar 1.1 Type of merchant ship
Kapal yang saya ulas adalah kapal berjenis oil carrier. Semua kapal yang mengangkut muatan curah minyak disebut sebagai kapal tanker. Kapal tanker dibagi menjadi beberapa kelompok utama menurut jenis muatan cairnya:
- Oil tanker
Kapal yang membawa jenis muatan minyak petroleum dan produk sejenisnya misalnya crude oil dan product oil.
- Product tanker
Kapal yang membawa jenis muatan khusus petroleum produk yang kemudian dibedakan lagi menjadi produk ringan dan produk kotor/berat.
- Liquified gas tanker
Kapal yang membawa jenis muatan gas cair dalam bentuk pressurized dan refrigerated
Kapal yang membawa jenis muatan bahan-nahan kimia dan dibedakan lagi atas parcel chemical dan exclusive chemical.
Karakteristik yang menonjol pada kapal tanker adalah ukuran badan kapal yang relatif besar, memiliki coffisien block besar, paralel middle body yang panjang, posisi kamar mesin di belakang kapal dengan berbagai macam pertimbangan ruang muat yang lebih besar, sistem bongkar muat yang lebih sederhana dan poros propeller yang lebih pendek.
Sebuah kapal sangat berbeda dari semua jenis rekayasa konstruksi lain. Kapal harus didesain untuk dapat bergerak secara efisien melewati air dengan tanpa peralatan tambahan. Hal yang menjadi hambatan dari pergerakan kapal adalah pada bentuk kapal, ukuran dan jenissistem penggerak dan peralatan yang digunakan untuk merubah daya menjadi gaya dorong yang efektif. Tugas arsitek kapal adalah utuk dapat mewujudkan kapal dapat beroperasi pada kecepatan yang dinginkan pada daya shaft yang seminimum mungkin. Permasalahannya adalah pada menyelaraskan kombinasi dari tahanan yang rendah dan gaya dorong yang efisien. (Edward, 1988).
Pada saat menghitung tahanan, saya menggunakan metode Halvard di mana ketika principat data dari kapal telah diketahui , selanjutnya menghitung volume displasment, berat displasment dan luas area yang tercelup air (wetted area). Perhitungan tahanan dengan metode halvard diawali dengan mencari angka Froude, di mana angka froude adalah kecepatan dibagi oleh akar gravitasi dikali lwl kapal. Lalu perhitungan diteruskan dengan mencari angka Reynold, di mana angka Reynold adalah hasil kali panjang kapal dengan kecepatan dibagi dengan viskositas kinematik dari fluida. Setelah menghitung Rn maka dilakukan penghitungan friction coefficient (cf) dengan aturan ITTC 1997. Setelah menghitung Cf, perhitungan dilanjutkan dengan mencari tahanan sisa yang berparameter pada froude number dan pcoefisien perismatik. Untuk mendapatkan tahanan sisa, diperlukan untuk melihat grafik halvard dengan perhitungan lwl dibagi dengan volume displasment akar tiga. Disediakan dengan nilai 4,0 4,5 hingga seterusnya. Pada nilai yang berada di tengah -tengah nilai grafik yang disediakan, maka dilakukan interpolasi. Setelah Cr 2 kita dapatkan, maka akan dikoreksi dengan koreksi B/T sehinggan menjadi Cr 2 hingga selanjutnya dikoreksi dengan koreksi LCB menjadi Cr 3. Setelah Cr 3didapat maka menentukan Cr total dengan menambahkan nilai 3-5% dari Cr 3 itu sendiri. Selanjutnya perhitungan dilanjut dengan mencari tahanan tambahan seperti Ca, Caa (tahanan udara) dan Cas(tahanan kemudi). Setelah itu semua didapat, maka kita dapat menentukan tahanan total Rt dan Rt dinas dengan penambahan sea margin sekitar 15 -20%.
Setelah tahanan total didapat, makan langkah selanjutnya adalah menghitung daya efektif kapal (EHP) dengan cara mengalikan Rtdinas dengan Vs. EHP didapat lalu menghitung DHP dengan cara EHP dibagi pc. Pc adalah hasil kali eff lambung, eff relatif rotation dan eff propulsi. Perhitungan dilanjutkan dengan mencari SHP dengan cara DHP dibagi dengan effisiensi shaft yang digunakan. Setelah itu barulah menghitung BHPscr dengan cara membagi SHP dengan efisiensi gearbox dan kemudian BHPmcr. Pada langkah ini kita memilih mesin penggerak dengan batasan pada putaran mesin yang berkorelasi dengan putaran propeller yang kita inginkan dan dimensi mesin penggerak yang cocok dengan kamar mesin. Selanjutnya adalah memilih propeller dengan menghitunganya Bp1 dan diplot pada grafik Wegningen B -series. Dilakuan pengecekan pada berbagai jenis propeller untuk mendapatkan P/D 0 dan 1/J0. Lalu
Pemilihan tipe propeller dilakukan dengan cara memvariasikan P/D kemudian di plotkan dengan kurva open water test sehingga didapat data KT, KQ , J dan η. sekarang kita tentukan dimana ketika mencapai kecepatan yang sama daya yang dibutuhkan pada saat design condition dan service condition berbeda. Setelah itu kita mencari apakah engine dan propeller machting dengan batasan tetap pada engine envelope dan mencapai daya maksimal 90%BHPmcr pada kondisi rough hull. (Halvard, 1983)
Setelah menghitung EPM dan diputuskan untuk tidak menggati engine, maka langkah selanjutnya adalah menghitung gambar propeller. Kita telah memiliki type propeller beserta
Gambar1.2 Penggambaran propeller
keterangan jumlah blade, putaran, diameter, Ae/Ao, pitch ratio dan sebagainya. Lalu menghitung geometri propeller dengan menggunakan Dimensions of 3 -bladed Wageningen B -series dan menghitung ordinat Yface dan Yback.
Setelah propeller kita gambar, langkah selanjutnya adalah merencanakan perporosan.Putaran mesin ditransmisikan ke propeller melalui poros, maka poros sangat mempengaruhi kerja mesin bila terjadi kerusakan. Yang perlu diketahui adalah bahwa kedudukan poros propeller dengan mesin induk adalah harus segaris atau dengan kata lain harus dalam satu garis sumbu. Jika kelurusan garis atau sumbu porors dan mesin induk belum tercapai maka perlu dibuat tambahan dudukan untuk mesin atau mengurangi tinggi dengan jalan mengurangi tebal bantalan, asalkan tebal bantalanmasih dalam batas yang memenuhi
kriteria tebal minimum suatu bantalan. Bantalan juga digunakan untuk mengurangi terjadinya getaran pada poros yang mengakibatkan berkurangnya efektifitas poros propeller juga untuk menghindari terjadinya deformasi pada poros propeller.Selanjutnya merencanakan stern tube. Stern tube ini berfungsi untuk menjaga kekedapan kapal agar tidak terjadi kebocoran serta sebagai media pelumasan poros. Terdapat 2 macam pelumasan poros pada stern tube, yaitu menggunakan air laut dan minyak. Pada perencanakan ini saya menggunakan pelumas minyak. Pada jaman pengembangannya, pelumasan air laut paling sering digunakan. Namun, seiringnya waktu sistem pelumasan air laut mulai ditinggalkan. Kapal -kapal besar dengan sistem pelumasan air laut menimbulkan endapan lumpur di dalam stern tube, mengakibatkan beban stern tube menjadi besar dan getaran yang dihasilkan lebih besar.
Pada pengerjaan Desian I, saya menggunakan kapal pembanding KM. SRIKANDI. Berikut adalah data kapal pembanding yang saya ambil referensi dari ClassNK.com
Classification No. : 974217
IMO No. : 9163063
Official No. :
--Signal Letters : PMHR
Flag : Indonesian
Port of Registry : Jakarta
Name of Ship : SRIKANDI
Former Name of Ship 1 :
--Registered Owner 1 : PT. APOL CEMERLANG
Management Company 1 : PT. ARPENI PRATAMA OCEAN LINE, TBK.
Classification Characters : NS*(Tob)(ESP)/MNS*
Descriptive Notes :
--Installations Characters : CHG
Installation Descriptive Notes
Special Description :
--Other Classification :
--Last Special Survey : 13 Mar 2013
Tonnage Gross (Registered) : 2,670
Net (Registered) : 1,210 Gross (Local) : --Net (Local) : --Gross (TM69) : 2,670 Net (TM69) : 1,210 Deadweight : 3,582 Freeboard Summer (mm) : 2,023 Draught (m) : 5.000 Lf (m) : 85.010 1.2 D T UKUR N UT M K P L
No. of Passengers :
--Capacity of Tanks (m3) : FO 264 FW 110 WB 996 Lifeboats Type, No. & Person : 1 2x(22)
Rescue Boats Type, No. & Person : 1x(6) (at combined use for lifeboat) Liferafts Type, No. & Person : 1 2x(25)
Radio Installations : GMDSS A1+A2+A3
Navigation Equipment : GYRO, HCS, RDX, ARPA, ES No. & Kind of Engine : 1D : 4 SA 6 CY
Bore x Stroke (mm) : 340.0 x 640.0
Power (kW) : 1,618
rpm : 280.0
Manufacturer : The Hanshin Diesel Works, Ltd.
No. & Kind of Boiler :
--Pressure (MPa) :
--Evaporation :
--Manufacturer :
--*Evaporation rate: Thermal output (kW) to be filled up in case of TOH.
No. & Capacity of Generators (kVA) : 3 AC 900 No. & Kind of Propeller Shaft : 1B
Shipbuilder : Chung Mu Shipbuilding Co., Inc.
Hull No. : 248
Date of Keel Lay : 03 Apr 1997
Date of Launch : 20 Aug 1997
Date of Build : 07 Nov 1997
Date of Conversion :
--DATA KAPAL
NAMA KAPAL : SRIKANDI TIPE KAPAL : Oil Carrier
DATA UTAMA
LPP : 85 m B : 15 m H : 7 m
T : 5 m Vs : 11 knots Cb : 0,7423
Tujuan/Rute Pelayaran : Jakarta - Balikpapan Radius pelayaran : 886 nm
Lama pelayaran : 3,5 hari ~ 4 hari
DATA KHUSUS
Jenis pelumasan : Minyak
Kapal yang saya desain berjenis oil carrier dan mengacu pada KM SRIKANDI yang ber -klas BKI.
1.5 D T G MB R CL CONSTRUCTION PROFILE
BAB II
PERHITUNGAN PROPELLER
2.1 Perhitungan Tahanan Kapal
tahanan kapal adalah gaya fluida yang bekerja pada kapal sehingga melawan gerakan kapal tersebut. Pada perhitungan tahanan, pertama ditentukan dulu koefisien masing -masing tahanan yang diperoleh dari diagram dan tabel. Perhitungan tahanan kapal perlu dilakukan karena sangat berpengaruh terhadap daya mesin dan mesin yang akan dipilih. Pedoman dalam perhitungan merujuk pada buku tahanan dan propulsi kapal (Harvald,1992).
Volume displasmen (▼)
▼ = CbWL x LWL x B x T...(2.1)
Berat displasmen (▲)
▲ = ▼ x ρ air laut...(2.2)
Wetted surface area / luasan permukaan basah
S = 1,025 x LPP (Cb x B + 1,7 T)... ...(2.3) Froude number Fn = ....(2.4) Reynold number Rn = ...(2.5) Friction coefficient Cf =(log−2)0,075 ...(2.6) Tahanan sisa
∇⁄ , Dicari Cr1 nya, lalu dicari Cr2 nya, selanjutnya Cr3
Cr total = (1 + 5%) x Cr3 ...(2.7) No a b displasmen Ca 1 10000 0,0004 2 48663,80187 Ca 3 100000 0
Tabel 2.1 Tahanan tambahan terhadap displasment kapal
Caa = (b1 + (a2 – a1) x (b3 – b1)) : (a3 – a1)
Tahanan udara
Caa = 0,00007 ( harlvald 5.5.26 hal 132)
Tahanan total kapal
Ct = 0,00289
Ctair = Cf + Cr + Ca + Cas...(2.8) Ctudara = Caa
Rtair = Ctair x 0,5 x ρ udara x vs2 x S ...(2.9)
Rtudara = Ctudara x 0,5 x ρ udara x vs2x S
R TOTAL = Rt udara + Rt air Rt Dinas = (1 + 15%) x Rt
SUMMARY CALCULATION
No. Besaran Satuan Angka
1 Volume displasmen (▼) m3 4731,63975
2 Berat displasmen (▲) ton 4849,930744
3 Wetted surface area m 1710,655813
4 Froude Number - 0,1931924 5 Reynold Number - 576758812 6 Friction coefficient - 0,001640743 7 Cr 1 - 0,000969 8 Cr 2 - 0,000569 9 Cr 3 - 0,000569696 10 Cr total - 0,000598181 11 Caa - 0,000422889 12 Ct total - 0,0027718 13 Rt total kN 75,8535 14 Rt dinas kN 87,231
2.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN POWER MOTOR
Hal-hal yang perlu diketahui dalam prediksi daya adalah istilah-istilah sebagai berikut:
2.2.1 Daya Efektif (EHP)
Daya Efektif atau EHP adalah tenaga yang dibutuhkan untuk menggerakkan kapal tanpa propulsi system.
EHP = RT dinas x Vs ... ...(2.10)
2.2.2 Daya Pada Tabung Poros Buritan Baling-baling (DHP)
Adalah daya yang diserap oleh propeller dari sistem perporosan atau daya yang dihantarkan oleh sistem perporosan ke propeller untuk diubah menjadi daya dorong (thrust)
DHP= EHP / Pc ... ...(2.11)
2.2.3 Daya Dorong Baling-Baling (THP)
Adalah daya yang disalurkan oleh baling-baling (thrust power) THP = EHP / ηH
2.2.4 Daya Pada Poros Baling-Baling (SHP)
SUMMARY CALCULATION
No. Besaran Satuan Angka
1 EHP HP 671.15
2 Wake fraction (w) - 0.32115
3 Thrust deduction factor (t) - 0.289
4 ηH - 1.047 5 ηrr - 1.05 6 ηo - 53 % 7 Pc - 0.5828 8 DHP HP 1151.5 9 SHP HP 1175.049 10 BHPscr HP 1199.03 11 BHPmcr HP 1410.62 12 BHPmcr kW 1037.51
Mesin yang dipilih : Merk : Wartsila 32 Daya : 1588.035 HP = 1168 kW Type : 9L32 Stroke : 400 mm Number of cylinder : 8 SFOC : 185 g/kWh Rpm : 1000 Length : 6030 mm Width : 2070 mm Height : 2848 mm
2.3 PEMILIHAN DAUN PROPELLER
Propeller adalah penggerak kapal yang sangat vital. Propeller memerlukan daya putar dari engine sehingga dapat bergerak. Di dalam desain pemilihan propeller ini, menggambar ulang propeller yang telah ada di pasar dan memilihnya menggunakan metode yang sudah dibuat oleh Wageningen.
Dalam melakukan perhitungan propeller, pertama kali yang harus dipahami adalah segala hal yang mempunyai korelasi terhadap perhitungan propeller itu sendiri. Hal-hal tersebut antara lain power, velocities, forces, dan efficincies. Selain hal-hal tersebut, harus dipahami juga definisi beberapa parameter yang penting, yang menghubungan antara kapal, mesin dan propeller, misalnya seperti gaya dorong propeller (thrust ) dan kecepatan air yang mengalir ke propeller atau kecepatan maju propeller (Va). Pada perhitungan kali ini menggunakan buku Tahanan dan Propulsi Kapal (Harvald, 1992), Prinpciples of Naval Architecture (Lewis, 1988),
2.3.1 Diameter Perencanaan
Propeller yang didesain memiliki diameter antara 0.6T < D < 0.7T.
Perhitungan Speed of Advance
Merupakan kecepatan fluida yang mendorong propeller atau kapal.
Menghitung faktor absorpsi daya
Langkah selanjutnya ialah mencari nilai BP, yang mana nanti nilai tersebut digunakan untuk
pembacaan pada diagram BP. Dalam buku Prinpciples of Naval Architecture (Lewis, 1988),
diberitahukan rumus untuk mencari nilai BP adalah sebagai berikut :
2.3.2 Pembacaan Grafik 0,1739.
0,1739.
merupakan perhitungan yang nantinya akan digunakan untuk pembacaan 0,1739.
pada Diagram BP untuk masing – masing tipe propeller. Hasil dari pembacaan Diagram BP akan diketahui besarnya 1/J0 serta besarnya P/D.Cara pembacaan Diagram BP, yaitu: 1. Nilai 0,1739.
sudah dihitung2. Tarik garis vertical hingga memotong garis lengkung memanjang (optimum line)
3. Dari titik perpotongan antara 0,1739.
dan optimum line, tarik garis horizontal kekiri untuk memperoleh besarnya P/D )4. Untuk mendapatkan besarnya nilai 1/J0, dari perpotongan antara 0,1739.
dan optimum line, tarik garis lengkung mengikuti lengkung dari grafik 1/J0 sehingga akan diketahui nilai 1/J0.Pembacaan Diagram BP untuk Memperoleh Nilai P/Db dan η
Setelah didapatkan nilai Db yang memenuhi ketentuan 0.6T < D < 0.7T, maka langkah selanjutnya adalah menghitung nilai
.δb = Db x N/Va ... ...(2.14) Sehingga, diperoleh nilai
1/Jb = δb x 0.009875 ... ...(2.18) Setelah mendapatkan nilai 1/Jb, maka dilakukan pembacaan Diagram BP dengan acuan nilai 0,1739.√Bp1 yang sama dengan sebelumnya. Hasil dari pembacaan diagram ini akan diperoleh nilai P/Db dan η.
2.3.3 Menghitung Nilai Ao ( A rea of Tip Cyc le ), Ad ( D eveloped Ar ea ) dan Ae ( Expanded A rea )
Ao = ¼ x π x Db2 (ft2) ... ...(2.15) Ae = 0,35 x Ao (ft2), ... ...(2.16)
angka 0,35 bergantung pada jenis propeller
SUMMARY CALCULATION
No. Besaran Satuan Angka
1 Diameter max propeller m 3,5
2 Bp1 - 41.7193 3 1/jo B3-35 - 2.529 4 1/jo B3-50 - 2.518 5 1/jo B3-65 - 2.449 6 1/jo B3-80 - 2.345 7 Thrust propeller kN 1162.2318
Propeller yang dipilih : Type : B3 – 80 Db : 10,02 P/Db : 0.85 η : 0.501 N : 168,15 rpm
2.4 PERHITUNGAN RESIKO KAVITASI
Kavitasi adalah merupakan gelembung yang muncul disekitaran propeller akibat dari perbedaan tekanan dari kedua sis propeller. Perbedaan tekanan tersebut dipicu oleh putaran propeller yang terlalu cepat. Semua propeller tidak lupa dari kavitasi, namun dalam metode kali ini menggunakan diagram Burrill apakah propeller yang telah kita pilih tadi dapat diterima
kavitasinya.
DESIGN REQUIREMENTS AND FORMULAS
Va = (1-w).Vs (knot) ...(2.17) Bp1 = N propeller x DHP^ 0.5 / Va^2.5 ...(2.18) Dengan memotongkan nilai 0,1739.√Bp1 dengan OPTIMUM LINE, maka akan didapatkan
nilai 1/Jo
δ = [(1/Jo)/0.009875] ...(2.19) Do = (δ x Va)/N (ft) ...(2.20) Untuk single screw maka Db = 0.96 Do
Nilai δb = (Db x N) / Va ...(2.21) 1/Jb = δb X 0,009875 ...(2.22) Ao = 1/4 x π x Db2 (ft2) ...(2.23) Ae = 0.35 x Ao (ft2) ...(2.24) Dengan memotongkan nilai Bp1dengan 1/Jb, maka akan didapatkan P/Db serta η.
Vr 2 = Va2 +(0,7 + π x n x D)2 (m/s) ...(2.25) Tc = T / ( Ap x 0,5 x ρ x (Vr)2 (kN) ...(2.26) σ0.7R = (188,2 + 19,62h)/(Va2 + (4,836 x n2 x D2)) ...(2.27) h = T- 0,33T (m) ...(2.28) Tc burril = 0.1079 x ln ( σ 0.7R ) + 0.2708 (kN) ...(2.29) Dalam memilih type propeller harus memenuhi syarat – syarat sebagai berikut :
Diameter propeller yang dipilih harus kurang dari diameter maksimal propeller Tidak terjadi kavitasi pada propeller
Propeller yang dipilih harus memiliki efisiensi yang optimum 2.4.1 Menghitung Ap
Didapatkan melalui persamaan :
(Principles naval architecture, hal 181, pers 59)
2.4.2 Menghitung Vr dan τc dan menentukan terjadinya kavitasi atau tidak Vr² = Va² + (0,7πnD)² (m/s)²(Tahanan dan propulsi kapal, hal 199) N dalam RPS T = Thrust of Propeller = Rt / (1-t) = 635,7282 kN D dalam meter
h=T- 0,6T = 8,452 m 2 ) ( 5 , 0 Vr Ap T Tc
( Principles naval architecture, hal 181)
) 836 , 4 ( 62 , 19 2 , 188 0.7R 2 2 2 xD xn Va h
(Principles naval architecture, hal 181, pers 61)
2.4.3 Perhitungan Angka Kavitasi
σ0,7R = (1,882 + 19,62(h)) / Va²+ 4,836 n² D²(Principles naval architecture, hal 181, per.60)
Untuk menentukan terjadi kavitasi atau tidak nilai σ0,7R kita gunakan diagram kavitasi, dengan dipotongkan pada kurva merchant ship propeller.Dari diagram Kavitasi didapat nilai τc karena τc pada perhitungan lebih kecil dibanding τc pada grafik maka propeler tersebut tidak kavitasi.
Gambar 2.1 Diagram kavitasi Tc Burril
SUMMARY CALCULATION Vr^2 T Τc itungan σ 0.7R τC Kavitasi ? 427,12 212,38 0,360 0,604 0,22 kavitasi 423,57 212,38 0,259 0,610 0,22 kavitasi 401,38 212,38 0,223 0,643 0,22 kavitasi 369,24 212,38 0,219 0,699 0,23 tidak kavitasi
3ENGINE PROPELLER MATCHING 3.2 INTRODUCTION
Engine propeller matching merupakan proses tahap pencocokan antara main engine dengan type propeller yang telah dipilih. Namun sebelum melakukan pencocokan telah dilakukam penghitungan daya mesin utama yang akan dipasang di kapal. Setelah itu dilakukan pemilihan mesin utama yang sesuai dengan perhitungan sebelumnya. Jika perhitungan daya dan
pemilihan mesin utama telah dilakukan, tahap selanjutnya adalah melakukan perhitungan dan pemilihan type propeller yang akan digunakan. Barulah engine propeller matching dapat
dilakukan ketika tahap – tahap tersebut sudah terpenuhi. 3.3 SYMBOLS AND ABBREVIATIONS
RPM = Radian Per Minute
KT = koefisen gaya dorong propeller KQ = koefisien torsi propeller
J = koefisien gaya advanced propeller Q = torsi
RPS = Radian Per Second
Untuk memperoleh nilai KT maka memerlukan nilai β dan J
Pemilihan type propeller dilakukan dengan cara memvariasikan P/D kemudian diplotkan dengan kurva open water test sehingga didapatkan nilai KT, KQ, J dan η.
N design condition = Va / Jd.D (rpm) N service = Va /Js.D (rpm) nilai KTSHIP = J J2 KTtrial KTservice 0 0 0,000 0,00 0,1 0,01 0,008 0,01 0,2 0,04 0,030 0,03 0,3 0,09 0,068 0,08 0,4 0,16 0,121 0,14 0,5 0,25 0,189 0,22 0,6 0,36 0,272 0,31 0,7 0,49 0,371 0,43 0,8 0,64 0,484 0,56 0,9 0,81 0,613 0,70 1 1 0,756 0,87
Tabel 2.2 Nilai J yang divariasikan untuk mendapatkan Kt trial dan service Pembacaan diagram kq, kt, j trial :
Titik potong J = 0.5453 Titik potong KT = 0.1507 Titik potong KQ = 0.02479 Titik potong efisiensi = 0.5597
Open water test P/D 0.847 pada kondisi KT sevice : Titik potong J = 0.5271
Titik potong KQ = 0.02562 Titik potong efisiensi = 0.5464
N design condition = 138,417 rpm N service = 143,196 rpm
N propeller max = 168,152 rpm Diagram propeller load =
Gambar 2.2 Propeller load curve
3.4 SUMMARY CALCULATION
No. Besaran Satuan Angka
1 Rt trial kN 75,853 2 Rt service kN 87,231 3 α trial 2368,72 4 α service 2724,02 5 β trial 0.75638 6 β service 0.87 7 N design condition rpm 138,417 8 N service rpm 143,196 9 N propeller max rpm 168,152
LAMPIRAN PERHITUNGAN TAHANAN Volume displasmen (▼) ▼ = CbWL x LWL x B x T = 0,7206 x 87,55 x 15 x 5 = 4731.63975 m3 Berat displasmen (▲) ▲ = ▼ x ρ air laut = 4731,63975 x 1,025 = 4849.930744 ton
Wetted surface area / luasan permukaan basah S = 1,025 x LPP (Cb x B + 1,7 T) = 1710.655813 m2 Froude number g = 9,8 m/s2 Fn= . = 5,65889 √ 9,8.87,55 = 0,1931924 V = 11 knot = 5,65889 m/s Reynold number Vk = 1,188.10-6 Rn = = 5,65889 87,55,88.0 = 576758812 Friction coefficient Cf =(log−2)0,075 = log 57675882 − 2)0,075 = 0,001640743 Tahanan sisa ∇⁄ = 82,387,55 473⁄ = 5,364147
Dimana koefisien prismatiknya = Cb / β β = (0,08 x Cb) + 0,93
= (0.08 x 0,7423) + 0.93 = 0,989384
CR dapat ditentukan melalui diagram guldhammer – harvald hal 120 – 128 103 CR = 1,1019 + [((5,36 - 5)/(5.5- 5)) x (0,95 - 1,109)] = 0,969 CR1 = 0,969 x 10-3
∇
⁄3 103CR 5 1,1019 5,364167 0,97 5,5 0,95 B / T = 3 103Cr2 = 103Cr1 + 0,16(B/T - 2,5) Cr2 = 0.000569 ∆ LCB = LCB – LCB standard = 1,89 % - 1,02 % = 0.87 %Penentuan LCB standard dalam % dengan acuan grafik LCB standard (Tahanan dan Propulsi Kapal, Harvald hal 130, gambar 5.5.15)
(d103Cr/dLCB) = 0,08 dimana faktor tersebut didapat dari diagram 5.5.16 (HARLVALD) 103Cr3 = 103Cr (standard) + (d103Cr/dLCB) x ∆LCB
= 0,5697
Cr3 = 0,000569696 Cr total = (1 + 5%) x Cr3
= 0,000598181 (Tahanan dan Propulsi Kapal, Harvald hal 132) Tahanan tambahan
Dengan menginterpolasikan data displasmen pada buku tahanan dan propulsi kapal, harvald hal 132 yaitu maka didapat tahanan tambahan, yaitu :
No a b
displasmen Ca
1 10000 0,0004
2 4849,930744 Ca
3 100000 0
Dengan menggunakan interpolasim maka diperoleh Ca : Ca = (1b + (2a-1a)x(3b-1b))/(3a-1a)
= 0,000422889 Tahanan udara
= 0,0027018 Ctudara = Caa
= 0,00007
Karena data mengenai angin dalam perancangan kapal tidak diketahui maka disarankan untuk mengoreksi koefisien tahanan udara (harvald 5.5.26 hal 132)
Rtair = Ctair x 0,5 x ρ air laut x vs2 x S = 75.85326621 kN
Rtudara = Ctudara x 0,5 x ρ udara x vs2x S = 0,000183812 kN
R TOTAL = Rt udara + Rt air = 75,8535 kN
Rt Dinas = (1 + 15%) x Rt = 1.15 x 75,8535 = 87,231 kN
Dalam hal ini tahanan total masih dalam pelayaran percobaan, untuk kondisi rata – rata pelayaran dinas harus diberikan kelonggaran tambahan pada tahanan dan daya efektif. Kelonggaran rata – rata untuk pelayaran dinas disebut sea margin / service margin. Untuk rute pelayaran Jakarta – Balikpapan marginnya adalah sebesar 12 – 18 % (harvald hal 113)
LAMPIRAN
PERHITUNGAN DAYA DAN PEMILIHAN MESIN UTAMA
1. Daya efektif atau EHP adalah daya yang diperlukan untuk menggerakkan kapal di air atau
untuk menarik kapal dengan kecepatan v. (Tahanan dan Propulsi, Harvald, 6.2.1 hal 135) berikut perhitungannya :
EHP = Rtdinas x Vs
= 87,231 x 5,65889
= 493,63 KW 1 HP = 0.7355 kW
= 671,15 HP 1 kW = 1.35962 HP
2. DHP adalah daya yang diserap oleh propeller dari sistem perporosan atau daya yang
dihantarkan oleh sistem perporosan ke propeller untuk diubah menjadi daya dorong : DHP = EHP / Pc
a. Efisiensi lambung (ηH)
ηH = (1-t)/(1-w)
w = 0.5Cb – 0.05
= (0.5 x 0.7423) – 0.05
= 0.32115 (Resistance, Propulsion and Steering of Ship, Van Lammeren, hal 178)
t = k.w
= 0.9 x 0.3225
= 0.289 nilai k antara 0.7 – 0.9 dan diambil 0.7 (Principal of Naval Architecture hal 158)
ηH = (1-t)/(1-w)
= (1-0,289)/(1-0.32115)
= 1,047
b. Efisiensi relatif rotatif (ηrr)
Harga ηrr untuk kapal dengan propeller tipe single screw berkisar 1.0 -1.1 (Principal of
Naval Architecture hal 152), maka ηrr = 1.05
c. Efisiensi propulsi (ηo)
ηo = 53% d. Coeffisien propulsive (Pc) Pc = ηH x ηrr x ηo = 1.048x1.05x0.53 = 0.5828 DHP = EHP/Pc = 671,15/0.5828 = 1151.5 HP
3. Menghitung daya pada poros baling – baling (SHP)
Untuk kapal yang kamar mesinnya terletak di bagian belakang akan mengalami losses sebesar 2%, sedangkan kapal yang kamar mesinnya pada daerah midship kapal
mengalami losses sebesar 3%. Pada perencanaan ini kamar meisn ada di belakang, sehingga losses yang terjadi hanya 2%. (Principal of Naval Architecture hal 131). SHP = DHP/ ηsηb
5. Mesin yang dipilih : Merk : Wartsila 32 Daya : 1588.035 HP = 1168 kW Type : 9L32 Stroke : 400 mm Number of cylinder : 8 SFOC : 185 g/kWh Rpm : 1000 Length : 6030 mm Width : 2070 mm Height : 2848 mm PEMILIHAN PROPELLER Diameter max propeller = 0.7 x T
= 0.7 x 5 = 3,5 m Advance speed (Va) = (1-w).Vs
= (1-0.32115).11
= 7.46735 knot BP- δ Diagram :
a. Memprediksikan jenis – jenis propeller yang mungkin digunakan, misalnya B3, B4, dan B5 b. Menghitung nilai BP1 : Bp1 = Nprop x DHP0.5 / Va2.5 = 41.30001 No Jenis Prop Ratio G/B N (Rpm) G/B Va (knot) Bp Bp1 0,1739.√Bp1 1 B3-35 5,947 168,152 7,46735 41,30001 41,7193 1,12 2 B3-50 5,947 168,152 7,46735 41,30001 41,7193 1,12 3 B3-65 5,947 168,152 7,46735 41,30001 41,7193 1,12 4 B3-80 5,947 168,152 7,46735 41,30001 41,7193 1,12
Dengan memotongkan nilai 0.1739.
1
dengan optimum line, maka akan didapatkan nilai 1/Jo. Nilai – nilai 1/Jo untuk jenis propeller B3. Setelah itu dihitung nilai δ dengan rumus = [(1/Jo)/0.009875). setelah mendapat nilai dri δo, maka langkah selanjutnya adalahmendapatkan nilai dari Do dengan persamaan, Do = (δ0 x Va)/N. besarnya Db tergantung dari jumlah propeller yang dipakai. Untuk single screw = 0.96 Do, dan untuk twin screw = 0.98 Do.
Sehingga untuk kapal ini menggunakan single screw propeller. Jenis
Prop P/D0 1/J0 δ0 D0(ft) Db(ft) Dmax(ft) Db< Dmax δb B3-35 0,6585 2,529 256,13 11,3743788 10,80566 11,48294 terpenuhi 243,32506 B3-50 0,6578 2,518 255,03 11,325361 10,759093 11,48294 terpenuhi 242,27646 B3-65 0,6857 2,449 248,01 11,0137157 10,46303 11,48294 terpenuhi 235,60962 B3-80 0,7523 2,345 237,48 10,5460229 10,018722 11,48294 terpenuhi 225,60456
Jenis – jenis diameter di atas telah memenuhi persyaratan diameter, maka akan dihitungnilai δb. Nilai δb = (Db x N) /Va.
Sehingga nilai 1/Jb = δb x 0.009875.
Lalu dengan memotongkan nilai Bp1 dengan 1/Jb, maka akan didapatkan P/Db serta η. Lalu menghitung nilai Ao ( Area of tip cycle), Ad dan Ae.
Ao = ¼ x π x Db2 (ft2) Ae = 0.35 x Ao (ft2) 1/Jb P/Db η 2,403 0,7125 0,541 2,392 0,7483 0,542 2,327 0,775 0,521 2,228 0,8471 0,501 Jenis Prop Ae/Ao Ao Ae Ad Ap (ft2) Ap (m2) Va (m/s) N (rps) B3-35 0,35 91,74179 32,1096281 32,1096281 29,021886 2,696 3,841 2,803 B3-50 0,5 90,95278 45,4763886 45,4763886 40,730441 3,784 3,841 2,803 B3-65 0,65 86,01607 55,9104434 55,9104434 49,733737 4,621 3,841 2,803 B3-80 0,8 78,8659 63,0927219 63,0927219 55,080836 5,117 3,841 2,803 Menghitung nilai Ap = (1.067 – 0.229 x P/Db) x Ad (ft2) Principal of Naval Architecture hal 181.
Menghitung Vr, Tc, σ0.7R serta menentukan terjadinya kavitasi atau tidak :
Vr 2 = Va2 +(0,7 + π x n x D)2 → Tahanan dan Propulsi Kapal, Harvald hal 199 Tc = T / ( Ap x 0,5 x ρ x (Vr)2 → Principles of Naval Architecture, hal 181
σ0.7R = (188,2 + 19,62h)/(Va2 + (4,836 x n2 x D2)) → Principles of Naval Architecture hal 181 persamaan 61.
Thrust propeller (T) = Rt/(1-t) = 87,231 / (1 – 0.289) = 212.38 kN
Jarak sarat air dengan centerline propeller (h) = T – 0.33T = 5 – 1.65 = 3.35 m Tc burril = 0.1079 x ln (σ 0.7R ) + 0.2708
Vr^2 T
Τc
Nilai σ0.7R digunakan untuk mengetahui nilai angka kavitasi pada diagram burril. Nilai ini dipotongkan dengan kurva merchant ship propeller. Apabila besarnya angka kavitasi dari perhitungan lebih kecil dari angka kavitasi dari hasil pembacaan pada diagram burril, maka tidak terjadi kavitasi.
Setelah memperhitungkan nilai kavitasi pada semua type propeller, maka didapatkan kesimpulan dalam pemilihan propeller, yaitu :
1. Diameter propeller yang dipilih harus kurang dari diameter maksimum 2. Tidak terjadi kavitasi pada propeller
3. Propeller yang dipilih harus memiliki efisiensi yang optimum
Sehingga didapatkan type propeller :
Type B3 – 80
Db 10.02
P/Db 0.85
η 0.501
N 168.15
Korelasi besarnya daya main engine dengan efisiensi propeller behind the ship.
Dengan diketahuinya nilai efisiensi propeller yang baru maka dapat dikoreksi kembali besarnya kebutuhan mesin utama.
Perhitungan koefisien Propulsif :
a) Efisiensi lambung (ηH)
ηH = (1-t)/(1-w)
= 1.047 → Sv. Aa. Harvald, Tahanan dan Propulsi Kapal hal 136
b) Efisiensi relative rotatif (ηrr)
Pada kapal dengan menggunakan single screw, nilai efisiensi relative rotatif berkisar antara 1.02 – 1.05. perencanaan ini efisiensi relatifnya rotatifnya
ηrr = 1.05 c) Efisiensi propeller (ηp) ηp = 0.501 d) Koefisien propulsive (PC) PC = ηrr x ηp x ηH = 1.05 x 0.501 x 1.047 = 0.55 DHP = EHP / PC = 895.99 HP SHP = DHP / ηsηb = 895.55 / 0.98
= 914.28 HP → kerugian transmisi poros umumnya diambil sekitar 2% untuk kamar mesin di belakang (Sv. Aa. Harvald, Tahanan dan Propulsi kapal hal 257)
BHPscr = 932,93 kW BHPmcr = BHPscr / 0.85
= 1492,28 HP = 1097.57 kW
Maka demikian kebutuhan daya masih dapat dipenuhi oleh main engine yang telah dipilih.
ENGINE PROPELLER MATCHING
Rt trial = 75.853 kN
Rt servis = 87.231 kN Menghitung koefisien α :
membuat kurva hubungan KT – J, setelah diperoleh nilai β, dan nilai J divariasikan 0 – 1, kemudian didapatkan nilai KT ship. Dimana KT = β x J2
Tabel 2.3 Data Kq Kt J J J2 KTtrial KTservice 0 0 0,000 0,00 0,1 0,01 0,008 0,01 0,2 0,04 0,030 0,03 0,3 0,09 0,068 0,08 0,4 0,16 0,121 0,14 0,5 0,25 0,189 0,22 0,6 0,36 0,272 0,31 0,7 0,49 0,371 0,43 0,8 0,64 0,484 0,56 0,9 0,81 0,613 0,70 1 1 0,756 0,87
Gambar 2.4 KT trail dan KT service Perhitungan NIlai Propeller
Pemilihan type propeller dilakukan dengan cara memvariasikan P/D kemudian diplotkan dengan kurva open water test sehinngga didapatkan data KT, KQ, J dan η
0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 KTtrial KTservice
Gambar 2.4 Grafik Open Water Test P/D 0,847 pada kondisi Kt trial
- Dengan memotongkan garis open water test dengan Kt yang baru, maka akan diketahui nilai 10Kq, η dan J yang baru.
Titik potong J = N DVa = 0.5453 titik potong 10KQ = 0.2479
Titik potong KT = 0.1507 titik potong η = 0.5597
Menghitung Speed Power Prediction
Design condition Putaran
mesin
putaran propeller Q (Nm) DHP EHP RPM RPS (KQ ρ n2 D5) (2 π Q n) 0 0 0 0 0 0 30 5,04456 0,084076 47,69588433 25,18329861 0,01661604 60 10,08912 0,168152 190,7835373 201,4663888 0,13292833 90 15,13368 0,252228 429,262959 679,9490623 0,44863312 120 20,17824 0,336304 763,1341493 1611,731111 1,06342664 150 25,2228 0,42038 1192,397108 3147,912326 2,07700517 180 30,26736 0,504456 1717,051836 5439,592499 3,58906493 210 35,31192 0,588532 2337,098332 8637,871422 5,69930217 240 40,35648 0,672608 3052,536597 12893,84889 8,50741316 270 45,40104 0,756684 3863,366631 18358,62468 12,1130941 300 50,4456 0,84076 4769,588433 25183,29861 16,6160413 330 55,49016 0,924836 5771,202004 33518,97044 22,115951 360 60,53472 1,008912 6868,207344 43516,73999 28,7125194 390 65,57928 1,092988 8060,604452 55327,70704 36,5054428 420 70,62384 1,177064 9348,393329 69102,97137 45,5944174 500 84,076 1,401267 13248,85676 116589,3454 76,9261172 580 97,52817 1,625469 17827,66166 181983,8429 120,073669 630 105,9358 1,765596 21033,88499 233222,5284 153,881159 680 114,3434 1,905723 24505,08546 293275,3684 193,504263 720 121,0694 2,017824 27472,82938 348133,9199 229,700155 760 127,7955 2,129925 30610,15866 409439,3959 270,149754 800 134,5216 2,242027 33917,0733 477549,9587 315,089376 840 141,2477 2,354128 37393,57332 552823,771 364,755339 880 147,9738 2,466229 41039,6587 635618,9951 419,38396 920 154,6998 2,578331 44855,32944 726293,7935 479,211555 960 161,4259 2,690432 48840,58556 825206,3287 544,474442 1000 168,152 2,802533 52995,42704 932714,7632 615,408938 SHP BHP BHP (kW) BHP (%) V^3 Vs(m/s) Vs(knot) (DHP ηs) 0 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 25,96216 30,54372 0,0 0,0 0,0 0,2 0,3 207,6973 244,3498 0,2 0,0 0,0 0,4 0,7 700,9784 824,6805 0,8 0,1 0,1 0,5 1,0 1661,578 1954,798 2,0 0,2 0,4 0,7 1,4 3245,27 3817,965 3,8 0,3 0,7 0,9 1,7
5607,827 6597,444 6,6 0,6 1,2 1,1 2,1 8905,022 10476,5 10,5 0,9 1,9 1,2 2,4 13292,63 15638,39 15,6 1,3 2,8 1,4 2,8 18926,42 22266,37 22,3 1,9 4,0 1,6 3,1 25962,16 30543,72 30,5 2,6 5,5 1,8 3,4 34555,64 40653,69 40,7 3,5 7,4 1,9 3,8 44862,62 52779,55 52,8 4,5 9,6 2,1 4,1 57038,87 67104,56 67,1 5,7 12,1 2,3 4,5 71240,18 83811,97 83,8 7,2 15,2 2,5 4,8 120195,2 141406,1 141,4 12,1 25,6 2,9 5,7 187612,2 220720,2 220,7 18,9 40,0 3,4 6,6 240435,6 282865,4 282,9 24,2 51,2 3,7 7,2 302345,7 355700,9 355,7 30,5 64,4 4,0 7,8 358900,9 422236,4 422,2 36,2 76,4 4,2 8,3 422102,5 496591,1 496,6 42,5 89,9 4,5 8,7 492319,5 579199,5 579,2 49,6 104,9 4,7 9,2 569921,4 670495,8 670,5 57,4 121,4 5,0 9,6 655277,3 770914,5 770,9 66,0 139,6 5,2 10,1 748756,5 880890 880,9 75,4 159,5 5,4 10,5 850728,2 1000857 1000,9 85,7 181,2 5,7 11,0 961561,6 1131249 1131,2 96,9 204,8 5,9 11,5
Service condition
Putaran mesin
putaran propeller Q (Nm) DHP EHP
RPM RPS (KQ ρ n2 D5) (2 π Q n) 0 0 0 0 0 0 30 5,04456 0,084076 49,2928018 26,02646673 0,01717237 60 10,08912 0,168152 197,1712072 208,2117338 0,13737894 90 15,13368 0,252228 443,6352162 702,7146017 0,46365391 120 20,17824 0,336304 788,6848288 1665,693871 1,09903149 150 25,2228 0,42038 1232,320045 3253,308341 2,14654588 180 30,26736 0,504456 1774,540865 5621,716814 3,70923128 210 35,31192 0,588532 2415,347288 8927,078089 5,89012189 240 40,35648 0,672608 3154,739315 13325,55097 8,79225192 270 45,40104 0,756684 3992,716946 18973,29425 12,5186556 300 50,4456 0,84076 4929,28018 26026,46673 17,172367 330 55,49016 0,924836 5964,429018 34641,22722 22,8564205 360 60,53472 1,008912 7098,163459 44973,73451 29,6738502 390 65,57928 1,092988 8330,483504 57180,14741 37,7276904 420 70,62384 1,177064 9661,389153 71416,62471 47,1209751 500 84,076 1,401267 13692,44494 120492,9015 79,5016992 580 97,52817 1,625469 18424,55392 188076,888 124,093884 630 105,9358 1,765596 21738,12559 241031,1084 159,033291 680 114,3434 1,905723 25325,54617 303094,5921 199,983026 720 121,0694 2,017824 28392,65384 359789,8761 237,390802 760 127,7955 2,129925 31635,0248 423147,9355 279,194703 800 134,5216 2,242027 35052,65906 493538,9247 325,63896 840 141,2477 2,354128 38645,55661 571332,9977 376,967801 880 147,9738 2,466229 42413,71746 656900,3087 433,425456 920 154,6998 2,578331 46357,1416 750611,0121 495,256153 960 161,4259 2,690432 50475,82904 852835,2618 562,704123 1000 168,152 2,802533 54769,77978 963943,2123 636,013594 SHP BHP BHP (kW) BHP (%) V^3 Vs(m/s) Vs(knot) (DHP ηs) 0 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 26,55762 31,24426 0,0 0,0 0,0 0,2 0,3 212,461 249,9541 0,2 0,0 0,0 0,4 0,7 717,0557 843,595 0,8 0,1 0,1 0,5 1,0 1699,688 1999,632 2,0 0,2 0,4 0,7 1,4 3319,702 3905,532 3,9 0,3 0,7 0,9 1,7 5736,446 6748,76 6,7 0,6 1,2 1,1 2,1 9109,263 10716,78 10,7 0,9 1,9 1,2 2,4
13597,5 15997,06 16,0 1,4 2,8 1,4 2,8 19360,5 22777,06 22,8 2,0 4,0 1,6 3,1 26557,62 31244,26 31,2 2,7 5,5 1,8 3,4 35348,19 41586,11 41,6 3,6 7,4 1,9 3,8 45891,57 53990,08 54,0 4,6 9,6 2,1 4,1 58347,09 68643,63 68,6 5,9 12,1 2,3 4,5 72874,11 85734,24 85,7 7,3 15,2 2,5 4,8 122951,9 144649,3 144,6 12,4 25,6 2,9 5,7 191915,2 225782,6 225,8 19,3 40,0 3,4 6,6 245950,1 289353,1 289,4 24,8 51,2 3,7 7,2 309280,2 363859,1 363,9 31,2 64,4 4,0 7,8 367132,5 431920,6 431,9 37,0 76,4 4,2 8,3 431783,6 507980,7 508,0 43,5 89,9 4,5 8,7 503611,1 592483,7 592,5 50,7 104,9 4,7 9,2 582992,9 685873,9 685,9 58,7 121,4 5,0 9,6 670306,4 788595,8 788,6 67,5 139,6 5,2 10,1 765929,6 901093,7 901,1 77,1 159,5 5,4 10,5 870240,1 1023812 1023,8 89,7 181,2 5,7 11,0 983615,5 1157195 1157,2 99,1 204,8 5,9 11,5
Tabel 2.5 Korelasi antara putaran mesin dengan daya yang dibutuhkan pad clean hull
0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0 1200,0 1400,0 0 500 1000 1500 Design Condition Service Condition Putaran (rpm) Daya
Gambar 2.7 Grafik daya versus kecepatan service
ENGINE PROPELLER MATCHING
Dengan ketentuan pada saat Clean Hull tidak lebih dari 85% daya EHP dan pada kondisi Rough Hull tidak melebihi dari 90% daya EHP.
0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0 1200,0 1400,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0
Vs - BHP Service Condition
V DayaBAB III
PERHITUNGAN POROS DAN BANTALAN POROS 3.1 Geometri Propeller
Propeller merupakan bentuk alat penggerak kapal yang paling umum digunakan dalam menggerakkan kapal. Sebuah propeller yang digunakan dalam kapal mempunyai bagian daun baling – baling ( blade ) yang menjorok kearah tertentu dari hub atau bos. Bos ini dipasang pada poros yang digerakkan oleh mesin penggerak utama kapal. Perhitungan geometri propeller digunakan untuk mengetahui nilai dimensi suatu daun propeller, dan juga nilai ordinat dari permukaan depan (face) dan permukaan belakang (back). (Carlton,2010)
r/R ( ) Cr Ar/Cr Ar Br/Cr Br Sr/D = Ar-BrZ Sr Cr-Ar Ar Br 0,2 1,662 1,35340 0,617 0,835049 0,35 0,473691 0,0526 0,004 0,12398 0,518353 0,3 1,882 1,53255 0,613 0,939455 0,35 0,536394 0,0464 0,0035 0,109628 0,593098 0,4 2,05 1,66936 0,601 1,003285 0,35 0,584276 0,0402 0,003 0,095276 0,666074 0,5 2,152 1,75242 0,586 1,026918 0,35 0,613347 0,034 0,0025 0,080923 0,725502 0,6 2,187 1,78092 0,561 0,999097 0,39 0,692778 0,0278 0,002 0,066571 0,781825 0,7 2,144 1,74591 0,524 0,914855 0,44 0,773436 0,0216 0,0015 0,052218 0,831051 0,8 1,97 1,60421 0,463 0,742751 0,48 0,768418 0,0154 0,001 0,037866 0,861463 0,9 1,582 1,28826 0,351 0,452178 0,5 0,644128 0,0092 0,0005 0,023514 0,836079 1 - 0 - 0,003 0 0,009161
Tabel 3.1 nilai dimensi daun propeller
Gambar 3.1 Bagian bagian Propeller
Dari keterangan tabel diatas maka kita dapat menggambarkan propeller sebagai berikut:
Gambar .3.2 Dimensi propeller (Ar, Br, Cr, dan Sr) 3.1.1 Perhitungan Geometri Propeller
Setelah penetapan geometri propeller, kita mulai penggambaran propeller. Sebelum penggambaran propeller it sendiri kita mulai dengan menghitung setiap komponen dari propeller itu yang tersedia pada geometri propellr. Berikut ini perhitungan dari geomteri propeller.
a. Perhitungan Nilai Cr
Cr adalah Panjang Antara Trailing Edge ke Leading Edge pada tiap – tiap r/R
Cr = (cr x Z) / (D x (Ae/Ao))... ... (3.1) b. Perhitungan Nilai Ar
Ar adalah jarak Antara Generator Line ke Leading Edge
Ar = (ar/cr) x Cr... ... ...(3.2) c. Perhitungan Nilai Br
Br adalah jarak Jarak Maksimum Tebal ke Leading Edge
Br = (br/cr) x Cr... ... ...(3.3) d. Perhitungan Nilai Sr
Sr adalah Tebal Maksimum Propeller
Sr / D = Ar – Br x Z
Sr = D x ( Ar – Br x Z)...(3.4) Dari data hasil test yang didapat oleh Wageningen pada tabel diatas maka didapatkan data propeller yang kita desain sebagai berikut :
(Carlton. 2007 hal 104)
e. Nilai – Nilai Yface dan Yback berdasarkan Wageningen B-screw Series
Yface dan Yback merupakan vertical ordinat dari titik-titik sepanjang Cr pada blade section (bagian face dan bagian back) terhadap pitch line Titik – titik koordinat yang dibutuhkan oleh profil dapat dihitung dengan formulasi yang diberikan oleh John Carlton, yaitu sebagai berikut :
(Carlton. 2007 hal 104)
Tmax : maximum blade thickness
tt.e ; ti.e : ketebalan blade section pada bagian trailing edge serta leading edge
V1 ; V2 : angka-angka yang ditabulasikan sebagai fungsi dari r/R dan P, dimana P sendiri merupakan koordinat non dimensional sepanjang pitch line dari posisi ketebalan maksimum ke trailing edge (P=-1)
Tabel harga V1 yang digunakan dalam persamaan-persamaan Yface-Yback adalah sebagai berikut :
Tabel harga V2 yang digunakan dalam persamaan-persamaan Yface-Yback adalah sebagai berikut :
Sehingga, didapatkan nilai Yface dan Yback untuk P > 0 sebagai berikut :
Y face P r/R -1,00 -0,95 -0,90 -0,80 -0,70 -0,60 -0,50 -0,40 -0,20 0,00 0,15 0,3000 0,2824 0,2650 0,2300 0,1950 0,1310 0,1280 0,9550 0,3650 0,0000 0,20 0,2826 0,2630 0,2400 0,1967 0,1570 0,1207 0,0880 0,0592 0,0172 0,0000 0,25 0,2598 0,2372 0,2115 0,1651 0,1246 0,0899 0,0579 0,0350 0,0084 0,0000 0,30 0,2306 0,2040 0,1790 0,1333 0,0943 0,0623 0,0376 0,0202 0,0033 0,0000 0,40 0,1467 0,1200 0,0972 0,0630 0,0395 0,0214 0,0116 0,0044 0,0000 0,0000 0,50 0,0522 0,0420 0,0330 0,0190 0,0100 0,0040 0,0012 0,0000 0,0000 0,0000 0,60 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,70 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,80 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,90 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 1,00 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
Tabel 3.2 Y Face kurang dari 0
Y face P r/R 0,00 0,20 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 0,15 0,0000 0,0096 0,0384 0,0614 0,0920 0,0320 0,1870 0,2230 0,2642 0,3150 0,3860 0,20 0,0000 0,0049 0,0304 0,0520 0,0804 0,1180 0,1685 0,2000 0,2353 0,2821 0,3560 0,25 0,0000 0,0031 0,0224 0,0417 0,0669 0,1008 0,1465 0,1747 0,2068 0,2513 0,3256 0,30 0,0000 0,0027 0,0148 0,0300 0,0503 0,0790 0,1191 0,1445 0,1760 0,2186 0,2923 0,40 0,0000 0,0000 0,0033 0,0090 0,0189 0,0357 0,0637 0,0833 0,1088 0,1467 0,2181 0,50 0,0000 0,0000 0,0000 0,0008 0,0034 0,0085 0,0211 0,0328 0,0500 0,0778 0,1278 0,60 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0006 0,0022 0,0067 0,0169 0,0382 0,70 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
Y back P r/R -1,00 -0,95 -0,90 -0,80 -0,70 -0,60 -0,50 -0,40 -0,20 0,00 0,15 0,0000 0,0540 0,1325 0,2870 0,4280 0,5585 0,6770 0,7805 0,9360 1,0000 0,20 0,0000 0,0640 0,1455 0,3060 0,4535 0,5842 0,6995 0,7984 0,9446 1,0000 0,25 0,0000 0,7250 0,1567 0,3228 0,4740 0,6050 0,7184 0,8139 0,9519 1,0000 0,30 0,0000 0,0800 0,1670 0,3360 0,4885 0,6195 0,7335 0,8265 0,9583 1,0000 0,40 0,0000 0,0905 0,1810 0,3500 0,5040 0,6353 0,7525 0,8415 0,9645 1,0000 0,50 0,0000 0,0950 0,1865 0,3569 0,5140 0,6439 0,7580 0,8456 0,9639 1,0000 0,60 0,0000 0,0965 0,1885 0,3585 0,5110 0,6415 0,7530 0,8426 0,9613 1,0000 0,70 0,0000 0,0975 0,1900 0,3600 0,5100 0,6400 0,7500 0,8400 0,9600 1,0000 0,80 0,0000 0,0975 0,1900 0,3600 0,5100 0,6400 0,7500 0,8400 0,9600 1,0000 0,85 0,0000 0,0975 0,1900 0,3600 0,5100 0,6400 0,7500 0,8400 0,9600 1,0000 0,90 0,0000 0,0975 0,1900 0,3600 0,5100 0,6400 0,7500 0,8400 0,9600 1,0000 1,00 0,0000 0,0975 0,1900 0,3600 0,5100 0,6400 0,7500 0,8400 0,9600 1,0000
Tabel 3.4 Y back P kurang dari 0 Y back P r/R 0,00 0,20 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 0,15 1,0000 0,9760 0,8825 0,8055 0,7105 0,5995 0,4520 0,3665 0,2600 0,1300 0,0000 0,20 1,0000 0,9750 0,8875 0,8170 0,7277 0,6190 0,4777 0,3905 0,2840 0,1560 0,0000 0,25 1,0000 0,9751 0,8899 0,8259 0,7415 0,6359 0,4982 0,4108 0,3042 0,1758 0,0000 0,30 1,0000 0,9750 0,8920 0,8315 0,7520 0,6505 0,5130 0,4265 0,3197 0,1890 0,0000 0,40 1,0000 0,9725 0,8933 0,8345 0,7593 0,6590 0,5220 0,4335 0,3235 0,1935 0,0000 0,50 1,0000 0,9710 0,8880 0,8275 0,7478 0,6430 0,5039 0,4135 0,3056 0,1750 0,0000 0,60 1,0000 0,9690 0,8790 0,8090 0,7200 0,6060 0,4620 0,3775 0,2720 0,1485 0,0000 0,70 1,0000 0,9675 0,8660 0,7850 0,6840 0,5615 0,4140 0,3300 0,2337 0,1240 0,0000 0,80 1,0000 0,9635 0,8520 0,7635 0,6545 0,5265 0,3765 0,2925 0,2028 0,1050 0,0000 0,85 1,0000 0,9615 0,8450 0,7550 0,6455 0,5160 0,3660 0,2830 0,1950 0,1000 0,0000 0,90 1,0000 0,9600 0,8400 0,7500 0,6400 0,5100 0,3600 0,2775 0,1900 0,0975 0,0000 1,00 1,0000 0,9600 0,8400 0,7500 0,6400 0,5100 0,3600 0,2775 0,1900 0,0975 0,0000
Tabel 3.5 Y back P lebih dari 0
Langkah – Langkah Penggambaran Propeller pada CAD
a.1 Menggambar Diameter Propeller dan Jari – Jari Propeller
1. Membuat garis lurus dengan garis vertical sepanjang jari – jari sebagai Generator Line. 2.
Membagi garis sepanjang jari – jari menjadi 10 bagian yang sama.
Gambar 3.4 Generator line sebagai acuan
a.2 Menggambar Ar, Br dan Cr
1. Menarik garis sepanjang Ar dari Generator Line ke arah Leading Edge. 2. Membuat garis dari Leading Edge ke arah Generator Line sepanjang Br. 3. Membuat garis dari Leading Edge ke arah Generator Line sepanjang Cr.
Data Perhitungan Koordinat pada Y Face
Y face P r/R -1 -0,95 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,2 0 0,2 0,03504 0,03261 0,02976 0,02439 0,01946 0,01496 0,01091 0,00734 0,00213 0 0,3 0,02528 0,02236 0,01962 0,01461 0,01034 0,00683 0,00412 0,00221 0,00036 0 0,4 0,01398 0,01143 0,00926 0,00600 0,00376 0,00204 0,00111 0,00042 0,00000 0 0,5 0,00422 0,00340 0,00267 0,00154 0,00081 0,00032 0,00010 0 0 0 0,6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Tabel.3.6 Koordinat Y Face P < 0
Y face P r/R 0 0,2 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85 0,9 0,95 1 0,2 0 0,00061 0,00377 0,00645 0,00997 0,01463 0,02089 0,02480 0,02917 0,03497 0,04414 0,3 0 0,00030 0,00162 0,00329 0,00551 0,00866 0,01306 0,01584 0,01929 0,02396 0,03204 0,4 0 0 0,00031 0,00086 0,00180 0,00340 0,00607 0,00794 0,01037 0,01398 0,02078 0,5 0 0 0 0,00006 0,00028 0,00069 0,00171 0,00265 0,00405 0,00630 0,01034 0,6 0 0 0 0 0 0 0,00004 0,00015 0,00045 0,00113 0,00254 0,7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Koordinat pada Y Back Y back P r/R -1 -0,95 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,2 0 0,2 0,03504 0,04054 0,04779 0,06232 0,07569 0,08739 0,09763 0,10633 0,11924 0,12398 0,3 0,02528 0,03113 0,03793 0,05145 0,06389 0,07474 0,08453 0,09282 0,10542 0,10963 0,4 0,01398 0,02006 0,02651 0,03935 0,05178 0,06257 0,07280 0,08059 0,09189 0,09528 0,5 0,00422 0,01109 0,01776 0,03042 0,04240 0,05243 0,06144 0,06843 0,07800 0,08092 0,6 0 0,00642 0,01255 0,02387 0,03402 0,04271 0,05013 0,05609 0,06399 0,06657 0,7 0 0,00509 0,00992 0,01880 0,02663 0,03342 0,03916 0,04386 0,05013 0,05222 0,8 0 0,00369 0,00719 0,01363 0,01931 0,02423 0,02840 0,03181 0,03635 0,03787 0,9 0 0,00229 0,00447 0,00846 0,01199 0,01505 0,01764 0,01975 0,02257 0,02351 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Tabel 3.8 Koordinat Y Back P < 0
Y back P r/R 0 0,2 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85 0,9 0,95 1 0,2 0,12398 0,12149 0,11380 0,10774 0,10019 0,09137 0,08012 0,07321 0,06438 0,05432 0,04414 0,3 0,10963 0,10718 0,09941 0,09444 0,08795 0,07997 0,06930 0,06260 0,05434 0,04468 0,03204 0,4 0,09528 0,09266 0,08542 0,08037 0,07414 0,06619 0,05580 0,04924 0,04119 0,03241 0,02078 0,5 0,08092 0,07858 0,07186 0,06703 0,06079 0,05272 0,04248 0,03612 0,02878 0,02046 0,01034 0,6 0,06657 0,06451 0,05852 0,05386 0,04793 0,04034 0,03080 0,02528 0,01855 0,01101 0,00254 0,7 0,05222 0,05052 0,04522 0,04099 0,03572 0,02932 0,02162 0,01723 0,01220 0,00648 0 0,8 0,03787 0,03648 0,03226 0,02891 0,02478 0,01994 0,01426 0,01108 0,00768 0,00398 0 0,9 0,02351 0,02257 0,01975 0,01764 0,01505 0,01199 0,00846 0,00653 0,00447 0,00229 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3.2 Perhitungan Poros Propeller
Poros propeller merupakan salah satu bagian terpenting dari instalasi penggerak kapal. Putaran mesin ditransmisikan ke propeller melalui poros, maka poros sangat mempengaruhi kerja mesin bila terjadi kerusakan. Yang perlu diketahui adalah bahwa kedudukan poros propeller dengan mesin induk adalah harus segaris atau dengan kata lain harus dalam satu garis sumbu. Jika kelurusan garis atau sumbu porors dan mesin induk belum tercapai maka perlu dibuat tambahan dudukan untuk mesin atau mengurangi tinggi dengan jalan mengurangi tebal bantalan, asalkan tebal bantalanmasih dalam batas yang memenuhi kriteria tebal minimum suatu bantalan. Bantalan juga digunakan untuk mengurangi terjadinya getaran pada poros yang mengakibatkan berkurangnya efektifitas poros propeller juga untuk menghindari terjadinya deformasi pada poros propeller.
Tenaga kerja yang dihasilkan mesin induk diteruskan dalam bentuk putaran melalui serangkaian poros ke baling baling diberikan dorongan yang dibangkitkan oleh baling baling diteruskan ke badan kapal oleh poros baling baling. Rangkaian poros itu disebut “Shafting” dan pada umumnya terdiri dari bagian bagian berikut :
1. Poros pendorong (Thrust Sahft)
2. Poros bagian tengah / poros antara (intermediate shaft) 3. Poros baling baling (propeller shaft)
Ketiga poros ini saling dihubungkan oleh flange couplings (sambungan flens)
3.2.1 Perhitungan poros
- Menentukan diameter minimum shaft, berdasarkan BKI volume III section 4, rumus yang
digunakan adalah sebagai berikut:
...(3.2.1) Di mana, da = diameter shaft yang diinginkan
Pw = besar daya yang ditranmisikan pada shaft n = putaran shaft
F = faktor tipe propulsi (f=100 untuk semua jenis tipe instalasi) Cw = faktor material, yang dikoreksi dengan rumus:
Rm = kekuatan tarik dari material shaft...(3.2.2) k = faktor dari tipe shaft (1,0)
(BKI, 2006)...(3.2.3) - Boss dari baling-baling harus mampu menahan putaran poros sehingga baling-baling
dapat memberikan gaya dorong pada kapal. Pembuatan boss propeller terdapat aturan tersendiri, setelah menentukan diameter shaft maka dapat pula mencari dimensi-dimensi
pada boss propeller. Berikut tabel yang berisikan perhitungan dimensi boss propeller berdasarkan bahan yang digunakan.
Tabel 3.2.1 Perhitungan Dimensi Boss Propeller (O’brein, 1962) - Berikut gambar bagian bagian side view propeller :
Dimana Dba merupakan diameter boss propeller terkecil (mm) dan Db merupakan diameter boss propeller (mm).
- Rumus diameter boss propeller terbesar (Dbf) :
Dbf = 1.05 x Db...(3.2.6) Dimana Dbf merupakan diameter poros propeller terbesar (mm) dan Db merupakan
diameter boss propeller (mm).
- Rumus panjang boss propeller (Lb) :
Lb = 2.4 x Ds...(3.2.7) Dimana Lb merupakan panjang boss propeller (mm) dan Ds merupakan diameter poros propeller (mm).
- Rumus tebal sleeve (s) :
S = 0.03 Ds + 7.5 ...(3.2.8) S merupakan tebal sleeve (mm) dan Ds merupakan diameter poros propeller (mm). Sleeve atau selubung poros dipakai sebagai perlindungan terhadap adanya korosi.
- Di dalam peraturan Biro Klasifikasi Indonesia (BKI) 2006, disebutkan bahwa key ways dari poros yang meruncing harus diatur agar kekonisan poros membentuk transisi yang gradual jika dilihat secara keseluruhan. Selain itu ujung dari key ways tersebut juga tidak boleh
terlalu tajam. Pada umumnya nilai kemiringan dari kekonisan suatu poros berkisar antara 1:12 sampai dengan 1:20 dari panjang boss propeller, sehingga didapatkanlah rumus untuk mengatur kekonisan sebagai berikut :
x = 1/13 x Lb...(3.2.9) Lb = Panjang boss propeller
Da = Ds – 2x...(3.2.10) Dimana Da merupakan Diameter terkecil ujung konis (mm) dan Ds merupakan
diameter poros propeller (mm) dan x adalah kemiringan konis.
- Perencanaan spie poros propeller atau pasak adalah baja lunak yang disisipkan antara poros dengan boss propeller agar keduanya bersatu dan mampu mentransmisikan putaran dari main engine. Pemilihan jenis pasak tergantung dari besarnya daya yang disalurkan pada bagian poros baling-baling. Jika ditinjau dari segi pemasangannya, pasak dapat dibedakan menjadi beberapa macam yaitu : pasak benam, pasak pelana, pasak bulat, pasak bintang (spline). Berikut adalah beberapa perhitungan yang digunakan untuk perencanaan spie poros propeller :
T = (DHP x 75 x 60)/(2π x N) ...(3.2.11) T = torsi
DHP = Delivered Horse Power
L = 0.75 - 1.5 x Ds...(3.2.12) L = Panjang pasak B = 25% - 35%Ds...(3.2.13) B = Lebar pasak t = 1/6 x Ds...(3.2.14) t = Tebal pasak R = 0.125 x Ds...(3.2.15) R = Radius pasak
Gambar 3.3.2 Dimensi lebar dan panjang pasak
- Seperti yang telah diatur pada Biro Klasifikasi Indonesia (BKI, 2006) bahwa alur pasak
pada poros yang meruncing atau membentuk konis harus dirancang sedemikian mungkin, sehingga membentuk keruncingan yang gradual. Selain itu ujung dari alur pasak tersebut juga tidak boleh terlalu tajam. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat gambar berikut :
Gambar 3.2.3 Alur pasak dan kekonisan poros (BKI, 2006)
- Perencanaan Flens Poros. Flens adalah suatu komponen yang digunakan untuk
menyambung antar suatu poros dengan poros yang lain. Dalam hal ini flens biasa disebut dengan kopling. Kopling flens terdiri atas naf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau baja cor, dan dipasang pada ujung poros dengan menggunakan baut pada flensnya. Ketebalan dari kopling flens pada intermediate dan thrust shaft pada bagian ujung depan shaft propeller minimal 20% dari diameter poros yang direncanakan (BKI,2006).
Berikutadalah perhitungan yang digunakan dalam perencanaan flens poros :
Sfl≥ 20% x Ds...(3.2.16)
Sfl = Ketebalan kopling
Gambar 3.2.4 dimensi ujung poros kopling
- Perencanaan Mur Pengikat Poros Mur pengikat poros adalah suatu komponen yang mengikat flens poros yang menghubungkan suatu poros dengan poros yang lainnya. Perhitungan ini digunakan sebagai acuan pemillihan mur dan baut yang tersedia di pasaran. Diameter mur yang dipilih tidak boleh lebih kecil dari perhitungan yang telah direncanakan. Diameter minimum (ds) baut yang dipasang di flange kopling ditentukan dengan menggunakan rumus yang telah ditetapkan. Berikut adalah perhitungan yang digunakan dalam perencanaan mur pengikat poros :
...(3.2.20)
N = Putaran poros
D = Diameter baut yang direncanakan Z = Jumlah baut
Rm = Kekuatan tarik material
d ≥ 0.6 x Ds...(3.2.21)
d = Diameter luar ulir
Do = 2 x d...(3.2.22)
Do = Diameter luar mur
H = 0.8~1.0 x d...(3.2.23)
H = Tinggi mur
SUMMARY CALCULATION
No. Besaran Satuan Angka
1 Daya perencanaan (Pw) kW 1366.56
2 Putaran poros = putaran propeller rpm 168.152
3 Ds minimun poros mm 198,572
4 Diameter boss propeller (Db) mm 567
5 Diameter boss propeller terkecil (Dba) mm 482
6 Diameter boss propeller terbesarl (Dbf) mm 595
7 Panjang boss propeller (Lb) mm 756
8 Panjang lubang dalam boss propeller (Ln) mm 227
9 Radius Yface (Rb) mm 137 10 Radius Yback (Rf) mm 103 11 Tebal sleeve (s) mm 17 12 Kemiringan konis mm 58,152 13 Panjang pasak (L) mm 409 14 Lebar pasak (B) mm 85 15 Tebal pasak (t) mm 52 16 Radius pasak (R) mm 39
17 Ketebalan kopling/ flens (Sfl) mm 94
18 Diameter lingkaran dalam kopling (Db) mm 788.744
19 Diameter lingkaran luar kopling (Dout) mm 1104
20 Panjang kopling (L) mm 1031
21 Diameter minimum mur baut (Ds) mm 189
22 Diameter ulir luar mur baut (d) mm 151,2
23 Diameter ulir luar mur baut (Do) mm 378
24 Tinggi mur (H) mm 151
1.0 REFERENCE
Biro Klasifikasi Indonesia. 2006. BKI 2006. Jakarta.
LAMPIRAN
a. Perhitungan Diameter Minimum Shaft
Berdasarkan BKI volume III section 4, rumus diameter minimum yang digunakan adalah sebagai berikut:
Di mana, da = diameter shaft yang diinginkan Pw = 1051.2 kW
n = 168,152 rpm F = 100
Cw = faktor material, yang dikoreksi dengan rumus
Rm = kekuatan tarik dari material shaft k = faktor dari tipe shaft (1,0)
Tabel 3.2.2 Material (BKI, 2006)
Maka dalam perencanaan ini menggunakan poros propeller dengan bahan GS -52 maka
nilainya
Faktor material (CW) = 560 / (Rm + 160) Dimana, Rm = 520
Rm tidak boleh lebih dari 600 N/mm2 Jadi, CW = 560 / (520 + 160)
= 0.823 (BKI, 2006) Maka didapat nilai da = ds = 198,572 mm
Nilai diameter poros minimum adalah 198,572 mm, namun saya menetapkan diameter porosnya adalah 315 mm karena untuk dapat mengakomodir panjang Lb, sebab propeller yang saya gunakan adalah B3-80.
b. Perhitungan boss propeller
1. Diameter boss propeller
Db = 1.8 x Ds = 1.8 x 315 = 567 mm tr = 0.045 x Dprop = 0.045 x 3053.71 = 137.4 mm
2. Diameter boss propeller terkecil
Dba / Db = 0.85 s/d 0.9 Dba = 0.85 x Db
= 0.85 x 567
= 481.94 mm = 482 mm
3. Diameter boss propeller terbesar
Dbf / Db = 1.05 – 1.1 diambil 1.05 Dbf = 1.05 x Db
= 1.05 x 567
= 595.337 mm = 595 mm
4. Panjang boss propeller
Lb / Ds = 2.4 Lb = 2.4 x Ds
= 2.4 x 315 = 755.984 mm
5. Panjang lubang dalam boss propeller
Ln / Lb = 0.3 Ln = 0.3 x Lb = 0.3 x 756 = 226.795 mm = 227 mm tb / tr = 0.75 tb = 0.75 x tr = 0.75 x 137.4 = 103.06 mm = 103 mm rb / tr = 1 rb = 1 x 137.4 = 137.42 mm = 137 mm rf / tr = 0.75 = 0.75 x tr = 0.75 x 137.4 = 103.06 mm = 103 mm (O’brein, 1962)
