Laporan D II

LAPORAN DESAIN II PROPELLER & SISTEM PERPOROSAN (ME 091318) SEMESTER GENAP 2013/2014

PENYUSUN:

ILHAM AFRIANZA

4212100039

r kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas cinta kasih dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas ini tepat pada waktunya dengan judul “Laporan Praktikum TPK II diesel engine performance” disusun performance” disusun dalam rangka memenuhi tugas mata kuliah Teknik JURUSAN TEKNIK Permesinan Kapal IISISTEM semester PERKAPALAN 4. Dalam kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan rasa

terimakasih kepada berbagai pihak yang tela FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2014

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

LEMBAR PENGESAHAN “Tugas Propeller dan Sistem Perporosan” Nama

: Ilham Afrianza

NRP

: 4212 100 039

Jurusan / Fak

: Teknik Sistem Perkapalan / FTK

Dengan ini telah menyelesaikan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan beserta laporan dan disetujui oleh dosen pembimbing.

Surabaya, 10 Juni 2014

Dosen Pembimbing,

Mahasiswa,

Aguk Zuhdi MF, ST, M.Eng, Ph.D

Ilham Afrianza

NIP. 1956051919861001 1956051919861001

NRP. 4212 100 039

Mengetahui, Koordinator Tugas Propeller dan Sistem Perporosan

Semin Sanuri,ST.,MT, Ph.D NIP.197101101997021001

Ilham Afrianza

4212100039

i

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

LEMBAR PENGESAHAN “Tugas Propeller dan Sistem Perporosan” Nama

: Ilham Afrianza

NRP

: 4212 100 039

Jurusan / Fak

: Teknik Sistem Perkapalan / FTK

Dengan ini telah menyelesaikan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan beserta laporan dan disetujui oleh dosen pembimbing.

Surabaya, 10 Juni 2014

Dosen Pembimbing,

Mahasiswa,

Aguk Zuhdi MF, ST, M.Eng, Ph.D

Ilham Afrianza

NIP. 1956051919861001 1956051919861001

NRP. 4212 100 039

Mengetahui, Koordinator Tugas Propeller dan Sistem Perporosan

Semin Sanuri,ST.,MT, Ph.D NIP.197101101997021001

Ilham Afrianza

4212100039

i

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

KATA PENGANTAR Segala puji bagi Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmatnya penulis masih dapat diberi kehidupan untuk menikmati kekuasaan dan kebesarannya. Sehingga dapat menyelesaikan laporan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan.

Laporan yang berjudul “TUGAS PROPELLER DAN SISTEM PERPOROSAN” ini disusun

untuk memenuhi tugas pada mata kuliah Desain 2. Laporan ini menjelaskan bagaimana cara menghitung tahanan pada kapal, pemilihan mesin induk, pemilihan propeller, pemilihan gearbox, perhitungan poros dan perhitungan stern tube. Dalam penyusunan laporan ini penulis mengucapkan terimakasih pada pihak yang turut membantu memberikan masukan-masukan dan penjelasan tentang tugas ini. Terimakasih penulis ucapakan kepada : 1. Bapak Semin Sanuri, S.T, M.T, Ph.D, selaku dosen koordinator koordinat or Desain 2. 2. Bapak Aguk Zuhdi MF, S.T, M.Eng, Ph.D, selaku Dosen Pembimbing 3. Kepada segala pihak pihak yang memberi penjelasan penjelasan hal-hal yang tidak penulis penulis mengerti dan memberi dukungan dalam menyusun laporan ini. 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 harapkan untuk penyempurnaan laporan ini.

Surabaya, 10 Juni 2014

Ilham Afrianza

Ilham Afrianza

4212100039

ii

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 6. Form 02 : LOG BOOK 7. Form 03 : PROGRES PENYELESAIAN 8. Form 04 : PENILAIAN 9. Form 05 : PENUNDAAN

Ilham Afrianza

4212100039

ii

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 - Chemical carrier  Ilham Afrianza

4212100039

1

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 3 didapat 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 langkah selanjutnya adalah mendapatkan Db dan P/Db lalu perhitungan dilakukan mundur kembali dengan alur untuk mendapatkan effisiensi propeller yang baru. Lalu setelah itu dilakukan koreksi apakah propeller yang kita uji terjadi kavitasi atau tidak. Setelah kita memilih propeller yang tidak kavitas dan memiliki effisiensi tinggi maka dilakkanlah pengecekan koreksi besarnya daya main engine. Hal ini dilakukan karena pada saat menghitung prediksi daya, effisiensi propeller pada PC masih diasumsikan. Pengerjaan dilanjutkan dengan Engine Propeller Matching. Perhitungan diawali dengan menghitung α dan β pada masing -masing kondisi trial maupun service. Setelah diperoleh nilai β, nilai J divariasikan 0 -1 kemudian didapatkan nilai KT pada saat trial maupun service. Ilham Afrianza

4212100039

2

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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.

Ilham Afrianza

4212100039

3

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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

Trial Speed (kt) :

12.1

Purpose of Ship :

OIL CARRIER

Equipment No. :

757

Overall Length (m) :

90.000

Moulded LxBxD (m) :

85.000 x 15.000 x 7.000

Registered LxBxD (m) :

85.010 x 15.000 x 7.000

Cargo Capacity (m3) :

L 4,530

Ilham Afrianza

4212100039

4

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 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 DATA UTAMA

TIPE KAPAL : Oil Carrier 

LPP : 85 m

B : 15 m

H

T

Vs : 11 knots

Cb : 0,7423

: 5 m

: 7 m

Tujuan/Rute Pelayaran : Jakarta - Balikpapan Radius pelayaran : 886 nm Lama pelayaran : 3,5 hari ~ 4 hari DATA KHUSUS

Jenis pelumasan Tugas khusus

Ilham Afrianza

: Minyak :

4212100039

5

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Ilham Afrianza

4212100039

6

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Ilham Afrianza

4212100039

7

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Kapal yang saya desain berjenis oil carrier dan mengacu pada KM SRIKANDI yang ber  -klas BKI.

Ilham Afrianza

4212100039

8

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 0,075 Cf = (log−2)..................................................................................................................(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 vs 2 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

Ilham Afrianza

4212100039

9

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

SUMMARY CALCULATION No.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

2.2

Besaran

Volume displasmen (▼) Berat displasmen (▲) Wetted surface area Froude Number  Reynold Number  Friction coefficient Cr 1 Cr 2 Cr 3 Cr total Caa Ct total Rt total Rt dinas

3

Satuan

m ton m -

kN kN

Angka

4731,63975 4849,930744 1710,655813 0,1931924 576758812 0,001640743 0,000969 0,000569 0,000569696 0,000598181 0,000422889 0,0027718 75,8535 87,231

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)  Adalah daya yang disalurkan oleh mesin penggerak (daya poros) SHP= DHP / ηsηb .........................................................................................................(2.12) (Harvald,1992) 2.3.5 Daya Penggerak Utama (BHP)  Adalah daya pengerak yang dikeluarkan oleh mesin.

Ilham Afrianza

4212100039

10

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

SUMMARY CALCULATION No.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 

2.3

Besaran

EHP Wake fraction (w) Thrust deduction factor (t) ηH ηrr  ηo Pc DHP SHP BHPscr  BHPmcr  BHPmcr 

Satuan

HP -

HP HP HP HP kW

Angka

671.15 0.32115 0.289 1.047 1.05 53 % 0.5828 1151.5 1175.049 1199.03 1410.62 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

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 B P, yang mana nanti nilai tersebut digunakan untuk pembacaan pada diagram B P. Dalam buku Prinpciples of Naval Architecture (Lewis, 1988), diberitahukan rumus untuk mencari nilai B P adalah sebagai berikut : BP1 = Npropeller  x PD0.5/ V A2.5 .....................................................................................(2.13)

Ilham Afrianza

4212100039

11

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 dihitung 2. 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/J 0, dari perpotongan antara 0,1739.     dan optimum line, tarik garis lengkung mengikuti lengkung dari grafik 1/J 0 sehingga akan diketahui nilai 1/J 0. 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 ( Area of Tip Cycle )  , Ad ( Develop ed Ar ea )   dan Ae ( Expanded Area )

 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.

1 2 3 4 5 6 7 8

Besaran

Diameter max propeller  Bp1 1/jo B3-35 1/jo B3-50 1/jo B3-65 1/jo B3-80 Thrust propeller  Jarak T dengan centerline propeller 

Ilham Afrianza

4212100039

Satuan

m -

kN m

Angka

3,5 41.7193 2.529 2.518 2.449 2.345 1162.2318 3.556

12

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 

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) T = Thrust of Propeller = Rt / (1 -t) = 635,7282 kN N dalam RPS D dalam meter 

h = Jarak sarat air dengan centerline propeller  Ilham Afrianza

4212100039

13

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

h=T - 0,6T = 8,452 m Tc 

T   Ap  0,5      (Vr ) 2

  0.7R  

( Principles naval architecture, hal 181)

188,2  19,62h Va 2



( 4,836 xn 2 xD 2 )

(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 Τc

Vr^2

T

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

Ilham Afrianza

4212100039

14

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

3 ENGINE 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

J

2

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 KT = 0.155 Ilham Afrianza

4212100039

15

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Besaran

Rt trial Rt service α trial α service β trial β service N design condition N service N propeller max

Ilham Afrianza

4212100039

Satuan

kN kN

rpm rpm rpm

Angka

75,853 87,231 2368,72 2724,02 0.75638 0.87 138,417 143,196 168,152

16

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

LAMPIRAN PERHITUNGAN TAHANAN 







Volume displasmen (▼) ▼ = CbWL x LWL x B x T = 0,7206 x 87,55 x 15 x 5 = 4731.63975 m 3 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 m 2 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 0,075 Cf = (log−2) 0,075

= log 57675882 − 2) = 0,001640743 

Tahanan sisa  82,387,55 ⁄  = ⁄  = 5,364147   ∇

473

Dimana koefisien prismatiknya = Cb / β β = (0,08 x Cb) + 0,93 = (0.08 x 0,7423) + 0.93 = 0,989384 Maka nilai koefisien prismatiknya = Cb / β = 0,742 / 0,989384 = 0,751164 Ilham Afrianza

4212100039

17

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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  103CR 

∇ ⁄3

5 5,364167 5,5

1,1019 0,97 0,95 103Cr2 = 103Cr1 + 0,16(B/T - 2,5) Cr2 = 0.000569

B/T=3

∆ 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) + (d10 3Cr/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 1 2 3

a displasmen 10000 4849,930744 100000

b Ca 0,0004 Ca 0

Dengan menggunakan interpolasim maka diperoleh Ca : Ca = (1b + (2a-1a)x(3b-1b))/(3a-1a) = 0,000422889 





Tahanan udara Caa = 0,00007 ( harlvald 5.5.26 hal 132) Tahanan kemudi Cas = 0,00004 (harlvard 5.5.27 hal 132) Tahanan total kapal Ct = 0,00277 Ctair  = Cf + Cr + Ca + Cas

Ilham Afrianza

4212100039

18

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

= 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 vs 2 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)

Ilham Afrianza

4212100039

19

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 = 1151.50/0.98 = 1175,049 HP 4. Menghitung daya penggerak utama yang diperlukan a. BHPscr  = SHP = 1199,03 HP BHPmcr  = daya BHPscr diambil 85% b. = BHPscr/0.85 = 1199,03/0.85 = 1410.62 HP = 1037,51 kW Ilham Afrianza

4212100039

20

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 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)

BP - δ Diagram :

= (1-w).Vs

= (1-0.32115).11 = 7.46735 knot

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 adalah mendapatkan 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

Ilham Afrianza

4212100039

21

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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

Ap (ft2)

Ap (m2)

Va (m/s)

Ae/Ao

Ao

Ae

Ad

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 (ft 2) 181.

Principal of Naval Architecture hal

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 Τc

Vr^2

T

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

Ilham Afrianza

4212100039

22

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 Db P/Db η N

B3 – 80 10.02 0.85 0.501 168.15

Gambar 2.3 Diagram bp delta untuk penentuan pemilihan jenis propeller

Ilham Afrianza

4212100039

23

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 : αtrial

= Rt trial / Vs 2= 2368,72

αservice

= Rt servis / Vs 2 = 2724.02

Menghitung koefisien β : β = α / {(1-t)(1-w)2 ρ D2} βtrial = 2368.71 / {(1-0.289)(1-0.321) 2 1075 6.36042} = 0.75638 βservice = 2724.02/ {(1-0.0.289)(1-0.321) 2 1075 6.3604 2} = 0.87 Ilham Afrianza

4212100039

24

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

membuat kurva hubungan KT – J, setelah diperoleh nilai β, dan nilai J divariasikan 0 – 1, kemudian didapatkan nilai KT ship. Dimana KT = β x J 2 Tabel 2.3 Data Kq Kt J J

J

2

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

1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500

KTtrial

0,400

KTservice

0,300 0,200 0,100 0,000 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

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

Ilham Afrianza

4212100039

25

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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. Va Titik potong J = N D = 0.5453 titik potong 10KQ = 0.2479 -

Titik potong KT = 0.1507

titik potong η = 0.5597

Gambar 2.5 Grafik Open Water Test P/D 0,847 pada kondisi Kt service -

Dengan memotongkan garis open water test dengan Kt yang baru, maka akan diketahui nilai 10Kq, η dan J yang baru. Va

Titik potong J = N D

titik potong 10KQ = 0.2562

= 0.5271 Titik potong KT = 0.155 Ilham Afrianza

4212100039

titik potong η = 0.5464

26

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 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

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

BHP (%)

V^3

0

BHP

BHP (kW)

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

SHP

Vs(m/s)

Vs(knot)

(DHP ηs)

Ilham Afrianza

4212100039

27

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 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

Tabel 2.4 Korelasi antara putaran mesin dengan daya yang dibutuhkan pad clean hull

Ilham Afrianza

4212100039

28

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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

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

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)

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

35052,65906

BHP (%)

0

493538,9247

V^3

325,63896

Vs(m/s)

Vs(knot)

(DHP ηs)

Ilham Afrianza

4212100039

29

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 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

Daya 1400,0 1200,0 1000,0 800,0

Design Condition

600,0

Service Condition

400,0 200,0 0,0 0

500

1000

1500

Putaran (rpm)

Gambar 2.6 Propeller load curve

Ilham Afrianza

4212100039

30

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Daya

Vs - BHP Service Condition

1400,0 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0

V

0,0 0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

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.

Ilham Afrianza

4212100039

31

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

BAB 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)    )  ( 

Cr

0,2

1,662

1,35340

0,617

0,835049

0,35

0,3

1,882

1,53255

0,613

0,939455

0,4

2,05

1,66936

0,601

0,5

2,152

1,75242

0,6

2,187

0,7

r/R

Ar/Cr

Ar

Br/Cr

Br

Sr/D = Ar-BrZ

Sr

Cr-Ar

Ar

Br

0,473691

0,0526

0,004

0,12398

0,518353

0,35

0,536394

0,0464

0,0035

0,109628

0,593098

1,003285

0,35

0,584276

0,0402

0,003

0,095276

0,666074

0,586

1,026918

0,35

0,613347

0,034

0,0025

0,080923

0,725502

1,78092

0,561

0,999097

0,39

0,692778

0,0278

0,002

0,066571

0,781825

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

-

0,003

0

0,009161

0

-

Tabel 3.1 nilai dimensi daun propeller

Gambar 3.1 Bagian bagian Propeller Keterangan R r/R Z Cr D  Ae/Ao

Ilham Afrianza

: : Radius propeller : Rasio jarak tebal blade (pitch) : Jumlah blade : Panjang antara trailing edge ke leading edge pada tiap  – tiap r/R : Diameter propeller : Perbandingan luasan daun propeller dengan luasan satu lingkaran propeller

4212100039

32

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 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)

Keterangan

Ilham Afrianza

:

4212100039

33

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 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 r/R 0,15 0,20 0,25

-1,00 0,3000 0,2826 0,2598

-0,95 0,2824 0,2630 0,2372

-0,90 0,2650 0,2400 0,2115

-0,80 0,2300 0,1967 0,1651

-0,50 0,1280 0,0880 0,0579

-0,40 0,9550 0,0592 0,0350

-0,20 0,3650 0,0172 0,0084

0,00 0,0000 0,0000 0,0000

0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

0,2306 0,1467 0,0522 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

0,2040 0,1200 0,0420 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

0,1790 0,0972 0,0330 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

0,1333 0,0943 0,0623 0,0376 0,0630 0,0395 0,0214 0,0116 0,0190 0,0100 0,0040 0,0012 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 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

0,0202 0,0044 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

0,0033 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

Y face r/R 0,15 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

P

0,00 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

0,20 0,0096 0,0049 0,0031 0,0027 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

Ilham Afrianza

0,40 0,0384 0,0304 0,0224 0,0148 0,0033 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

-0,70 0,1950 0,1570 0,1246

-0,60 0,1310 0,1207 0,0899

P 0,50 0,60 0,70 0,80 0,0614 0,0920 0,0320 0,1870 0,0520 0,0804 0,1180 0,1685 0,0417 0,0669 0,1008 0,1465 0,0300 0,0503 0,0790 0,1191 0,0090 0,0189 0,0357 0,0637 0,0008 0,0034 0,0085 0,0211 0,0000 0,0000 0,0000 0,0006 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 Tabel 3.3 Y face P lebih dari 0

4212100039

0,85 0,2230 0,2000 0,1747 0,1445 0,0833 0,0328 0,0022 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

0,90 0,2642 0,2353 0,2068 0,1760 0,1088 0,0500 0,0067 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

0,95 0,3150 0,2821 0,2513 0,2186 0,1467 0,0778 0,0169 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

1,00 0,3860 0,3560 0,3256 0,2923 0,2181 0,1278 0,0382 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

34

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Y back r/R 0,15 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80

-1,00 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

-0,95 0,0540 0,0640 0,7250 0,0800 0,0905 0,0950 0,0965 0,0975 0,0975

-0,90 0,1325 0,1455 0,1567 0,1670 0,1810 0,1865 0,1885 0,1900 0,1900

-0,80 0,2870 0,3060 0,3228 0,3360 0,3500 0,3569 0,3585 0,3600 0,3600

-0,50 0,6770 0,6995 0,7184 0,7335 0,7525 0,7580 0,7530 0,7500 0,7500

-0,40 0,7805 0,7984 0,8139 0,8265 0,8415 0,8456 0,8426 0,8400 0,8400

-0,20 0,9360 0,9446 0,9519 0,9583 0,9645 0,9639 0,9613 0,9600 0,9600

0,00 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000

0,85 0,90 1,00

0,0000 0,0000 0,0000

0,0975 0,0975 0,0975

0,1900 0,1900 0,1900

0,3600 0,5100 0,6400 0,7500 0,3600 0,5100 0,6400 0,7500 0,3600 0,5100 0,6400 0,7500 Tabel 3.4 Y back P kurang dari 0

0,8400 0,8400 0,8400

0,9600 0,9600 0,9600

1,0000 1,0000 1,0000

Y back r/R 0,15 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,85 0,90 1,00

P -0,70 0,4280 0,4535 0,4740 0,4885 0,5040 0,5140 0,5110 0,5100 0,5100

-0,60 0,5585 0,5842 0,6050 0,6195 0,6353 0,6439 0,6415 0,6400 0,6400

P 0,00 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000

0,20 0,9760 0,9750 0,9751 0,9750 0,9725 0,9710 0,9690 0,9675 0,9635 0,9615 0,9600 0,9600

0,40 0,8825 0,8875 0,8899 0,8920 0,8933 0,8880 0,8790 0,8660 0,8520 0,8450 0,8400 0,8400

0,50 0,60 0,70 0,80 0,8055 0,7105 0,5995 0,4520 0,8170 0,7277 0,6190 0,4777 0,8259 0,7415 0,6359 0,4982 0,8315 0,7520 0,6505 0,5130 0,8345 0,7593 0,6590 0,5220 0,8275 0,7478 0,6430 0,5039 0,8090 0,7200 0,6060 0,4620 0,7850 0,6840 0,5615 0,4140 0,7635 0,6545 0,5265 0,3765 0,7550 0,6455 0,5160 0,3660 0,7500 0,6400 0,5100 0,3600 0,7500 0,6400 0,5100 0,3600 Tabel 3.5 Y back P lebih dari 0

0,85 0,3665 0,3905 0,4108 0,4265 0,4335 0,4135 0,3775 0,3300 0,2925 0,2830 0,2775 0,2775

0,90 0,2600 0,2840 0,3042 0,3197 0,3235 0,3056 0,2720 0,2337 0,2028 0,1950 0,1900 0,1900

0,95 0,1300 0,1560 0,1758 0,1890 0,1935 0,1750 0,1485 0,1240 0,1050 0,1000 0,0975 0,0975

1,00 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

Gambar 3.3 Penggambara pada CAD

Ilham Afrianza

4212100039

35

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 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.

Gambar 3.5 Penggambaran Ar, Br dan Cr a.3 Menentukan Distribution Pitch 1. Membuat garis dari generator Line pada r/R = 0 R ke kiri sepanjang ordinat pada masing

 – masing r/R. Lalu dinamakan “Garis A1” 2. Menghubungkan “Garis A1” ke Generator Line pada masing –   masing r/R. Lalu dinamakan “Garis A2” 3. Membuat garis ke arah bawah dari “Garis A1” dengan sudut 90° pada masing –  masing r/R. Lalu dinamakan “Garis A3”

Ilham Afrianza

4212100039

36

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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

Tabel 3.7 Koordinat Y Face P > 0

Ilham Afrianza

4212100039

37

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING Koordinat pada Y Back

Y back r/R 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Y back r/R 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

P -1 0,03504 0,02528 0,01398 0,00422 0 0 0 0 0

0 0,12398 0,10963 0,09528 0,08092 0,06657 0,05222 0,03787 0,02351 0

-0,95 0,04054 0,03113 0,02006 0,01109 0,00642 0,00509 0,00369 0,00229 0

-0,9 0,04779 0,03793 0,02651 0,01776 0,01255 0,00992 0,00719 0,00447 0

0,2 0,4 0,12149 0,11380 0,10718 0,09941 0,09266 0,08542 0,07858 0,07186 0,06451 0,05852 0,05052 0,04522 0,03648 0,03226 0,02257 0,01975 0 0

Ilham Afrianza

-0,8 -0,7 -0,6 -0,5 0,06232 0,07569 0,08739 0,09763 0,05145 0,06389 0,07474 0,08453 0,03935 0,05178 0,06257 0,07280 0,03042 0,04240 0,05243 0,06144 0,02387 0,03402 0,04271 0,05013 0,01880 0,02663 0,03342 0,03916 0,01363 0,01931 0,02423 0,02840 0,00846 0,01199 0,01505 0,01764 0 0 0 0 Tabel 3.8 Koordinat Y Back P < 0

-0,4 0,10633 0,09282 0,08059 0,06843 0,05609 0,04386 0,03181 0,01975 0

-0,2 0,11924 0,10542 0,09189 0,07800 0,06399 0,05013 0,03635 0,02257 0

0 0,12398 0,10963 0,09528 0,08092 0,06657 0,05222 0,03787 0,02351 0

P 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85 0,9 0,95 0,10774 0,10019 0,09137 0,08012 0,07321 0,06438 0,05432 0,09444 0,08795 0,07997 0,06930 0,06260 0,05434 0,04468 0,08037 0,07414 0,06619 0,05580 0,04924 0,04119 0,03241 0,06703 0,06079 0,05272 0,04248 0,03612 0,02878 0,02046 0,05386 0,04793 0,04034 0,03080 0,02528 0,01855 0,01101 0,04099 0,03572 0,02932 0,02162 0,01723 0,01220 0,00648 0,02891 0,02478 0,01994 0,01426 0,01108 0,00768 0,00398 0,01764 0,01505 0,01199 0,00846 0,00653 0,00447 0,00229 0 0 0 0 0 0 0 Tabel 3.9 Koordinat Y Back P > 0

4212100039

1 0,04414 0,03204 0,02078 0,01034 0,00254 0 0 0 0

38

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING 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. Ilham Afrianza

4212100039

39

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Tabel 3.2.1 Perhitungan Dimensi Boss Propeller (O’brein, 1962)

-

Berikut gambar bagian bagian side view propeller :

Gambar 3.2.1. Propeller fitting

-

-

Maka, didapat perhitungan sebagai berikut : Db = 1.8 x Ds..........................................................................................(3.2.4) Dimana Db merupakan diameter boss propeller (mm) dan Ds merupakan diameter poros propeller (mm). Rumus diameter boss propeller terkecil (Dba) : Dba = 0.85 x Db.................................................................................................(3.2.5) (T. O’brien, 1962)

Ilham Afrianza

4212100039

40

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

-

-

-

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

Ilham Afrianza

4212100039

41

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

-

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

Db = 2.5 x Ds.....................................................................................................(3.2.17) Db = Diameter lingkaran dalam kopling DOut = 3.5 x Ds.................................................................................................(3.2.18) DOut = Diameter lingkaran luar kopling L = 5 x 0.5 x Ds ..................................................................................................(3.2.19)

L = Panjang kopling

Ilham Afrianza

4212100039

42

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 (d s) 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 

Gambar3.2.5 Dimensi mur

Ilham Afrianza

4212100039

43

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

SUMMARY CALCULATION No.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1.0

Besaran

Daya perencanaan (Pw) Putaran poros = putaran propeller  Ds minimun poros Diameter boss propeller (Db) Diameter boss propeller terkecil (Dba) Diameter boss propeller terbesarl (Dbf) Panjang boss propeller (Lb) Panjang lubang dalam boss propeller (Ln) Radius Yface (Rb) Radius Yback (Rf) Tebal sleeve (s) Kemiringan konis Panjang pasak (L) Lebar pasak (B) Tebal pasak (t) Radius pasak (R) Ketebalan kopling/ flens (Sfl) Diameter lingkaran dalam kopling (Db) Diameter lingkaran luar kopling (Dout) Panjang kopling (L) Diameter minimum mur baut (Ds) Diameter ulir luar mur baut (d) Diameter ulir luar mur baut (Do) Tinggi mur (H)

Satuan

kW rpm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm

Angka

1366.56 168.152 198,572 567 482 595 756 227 137 103 17 58,152 409 85 52 39 94 788.744 1104 1031 189 151,2 378 151

REFERENCE

Biro Klasifikasi Indonesia . 2006. BKI 2006. Jakarta. O’brien, T.P. The Design of Marine Screw Propellers . London: Hutchinson & Co.Publishers Ltd.

Ilham Afrianza

4212100039

44

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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/mm 2 Jadi, CW = 560 / (520 + 160) = 0.823 Maka didapat nilai da = ds = 198,572 mm Ilham Afrianza

4212100039

(BKI, 2006)

45

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

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 Ln tb / tr  tb rb / tr  rb rf / tr 

= 0.3 = 0.3 x Lb = 0.3 x 756 = 226.795 mm = 227 mm = 0.75 = 0.75 x tr  = 0.75 x 137.4 = 103.06 mm = 103 mm =1 = 1 x 137.4 = 137.42 mm = 137 mm = 0.75 = 0.75 x tr  = 0.75 x 137.4 = 103.06 mm = 103 mm

(O’brein, 1962)

6. Tebal sleeve

Sleeve atau selubung poros dipakai sebagai perlindungan terhadap adanya korosi S = 0.03 Ds + 7.5 = 0.03 x 315 + 7.5 = 16.95 mm = 17 mm 7. X = 1/13 x Lb = 1/13 x 755,984 = 58,152 mm 8. Da = Ds – 2x Ilham Afrianza

4212100039

46

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

= 315 – (2x31) = 252 mm

(BKI, 2006)

c. Perencanaan pasak propeller 

Dalam mementukan dimensi dan spesifikasi pasak propeller yang diperlukan, berikut ini urutan peritungannya : 1. Panjang pasak (L) Panjang pasak adalah paling tidak 0.75 Ds – 1.5 Ds L = 1.3 x Ds = 1.3 x 315 = 409.4917 mm = 409 mm 2. Lebar pasak (B)

Lebar pasak adalah 25% - 35% dari diameter poros B = 27% x Ds = 27% x 315 = 85.048 mm = 85 mm

3. Tebal pasak (t)

t

= 1/6 x Ds = 1/6 x 315 = 52.5 mm = 52 mm

4. Radius ujung pasak

R = 0.125 x Ds = 0.125 x 315 = 39.374 mm = 39 mm

(BKI, 2006)

d. Perencanaan bentuk ujung poros kopling 1. Tebal flens

Tebal flens tanpa konstruksi poros menurut BKI adalah paling sedikit sebesar 20% dari diameter poros. Sfl = 30% x Ds = 30% x 315 = 94.5 mm = 94 mm

2. Diameter lingkaran kopling yang direncanakan

Db = 2.5 x Ds = 2.5 x 315 = 788.744 mm

Ilham Afrianza

4212100039

47

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Gambar 3.2.11 detail diameter lingkaran kopling 3. Diameter luar kopling

Nilai D out adalah 3 – 5.8 diameter poros (Ds) D out = 3.0504 x Ds = 3.504 x 315 = 1103.737 mm = 1104 mm

4. Panjang kopling

Panjang kopling (L) berkisar antara 2.5 sampai 5.5 dari setengah diameter poros L = 5.5 x 0.5 x Ds = 5.5 x 0.5 x 315 = 1030.659 mm = 1031 mm (BKI, 2006)

e.

Perencanaan mur pengikat kopling 1. Diameter luar ulir (d)

Menurut diameter luar ulir (d) ≥ diameter konis yang besar : d ≥ 0.6 x Ds d ≥ 0.6 x 315 d ≥ 189 mm

2. Diameter inti (di)

di = 0.8 x d = 0.8 x 189 = 151.2 mm

3. Diameter luar mur (Do)

Do = 2 x d = 2 x 189 = 378 mm

4. Tebal / tinggi mur (H)

ukuran standard tebal mur adalah (0.8 – 1) diameter luar ulir (d) H = 0.8 x d = 0.8 x 189 = 151.2 mm = 151 mm

Ilham Afrianza

4212100039

(BKI, 2006)

48

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Referensi :  Anoname.2006.BKI 2006 Vol III. Jakarta : Biro Klasifikasi Indonesia Carlton, John. 2007. Marine Propeller and Propulsion. British : British Library

Ilham Afrianza

4212100039

49

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

BAB IV PERHITUNGAN STREN TUBE

Stern tube merupakan selubung poros yang terletak di bagian belakang poros propeller. Bagian depan stern tube ini dibatasi oleh afterpeak bulkhead dan bagian belakang disangga oleh sternpost. 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. Dahulu pelumasan air laut lah yang sering digunakan, namun sejak tahun 1960an banyak digunakan pelumasan minyak, karna pada kapal-kapal besar yang menggunakan system pelumasan air laut stern tube banyak terkontaminasi dengan air laut yang banyak terdapat endapan lumpur dan kotoran di dalamnya sehingga beban stern tube menjadi lebih besar dan getaran yang dihasilkan semakin besar. Sehingga dijaman modern ini, pada umumnya lebih banyak menggunakan pelumasan minyak. Maka dari itu, dalam perencanaan stern tube disini menggunakan system pelumasan minyak. Dimana untuk system kekedapannya akan dipasang seal dibagian depan dan belakang stern tube serta rope guard untuk mencegah kotoran yang bisa terselip di area sekitar propeller. Selain itu didalam stern tube juga akan dipasang bantalan guna menumpu beban poros.

Gambar 4.1. Stern tube

Pelumasan sterntube yang menggunakan air laut tentunya tidak menggunakan after seal. Pada pelumasan air laut seal yang digunakan hanya pada bagian forward seal saja. Karena air laut yang telah digunakan untuk melumasi shaft nantinya langsung akan di buang ke laut. Seal pada forward tentunya digunakan sebagai pengedap agar air laut tidak bocor lalu masuk kedalam kamar mesin.

Gambar 4.2 Stern tube menggunakan pelumas minyak Ilham Afrianza

4212100039

50

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Berbeda dengan pelumasan air laut, pelumasan menggunakan minyak memerlukan seal dibagian after dan juga forward. Karena minyak yang digunakan untuk melumasi shaft disirkulasikan sedemikian rupa agar minyak tersebut tidak bocor keluar ke laut atau bocor menuju kamar mesin.

Gambar 4.3 Sterntube menggunakan pelumas air laut

Bila membicarakan tentang jenis pelumasan apa yang digunakan, tentunya itu akan berpengaruh pada material bahan yang digunakan pada bearing sterntube. Pelumasan air laut menggunakan bearing sterntube berbahan kayu pokh (lignum vitae) dan pelumasan minyak menggunakan bahan white metal pada bearing sterntube-nya. Ada beberapa kelebihan dan kekurang dari setiap pelumasan yang akan dipilih. Pelumasan air laut tentunya lebih ekonomis karena cairan pelumas sangat mudah diperoleh, namun shaft yang digunakan akan berbeda sebab kehadiran air laut yang bersifat korosif. Berbeda dengan pelumas yang menggunakan minyak yang tidak memerlukan material shaft yang tahan korosi, namun biaya perawatan minyak pelumas yang perlu menjadi pertimbangan.

Gambar 4.4 Lignum Vitae pada pelumasan air laut Perencanaan sistem kekedapan stern-tube berkaitan dengan perencanaan sterntube seal. Sistem kekedapan stern-tube itu sendiri sangatlah penting dalam sebuah pendesaianan sistem propulsi kapal. Hal itu dikarenakan jika terjadi kebocoran pada kapal yang mana disebabkan air laut masuk melalui lubang poros, maka akan sangat membahayakan komponen-komponen propulsi yang berada dalam kapal. oleh karena itu, sistem kekedapan harus benar-benar diperhitungkan dengan baik. Ilham Afrianza

4212100039

51

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Terdapat perbedaan sistem seal antara stern-tube yang menggunakan pelumasan air laut dengan pelumasan minyak. Dimana stern-tube yang menggunakan pelumasan air laut menggunakan stuffing box dan gland yang konvensional pada bagian AP bulkhead. Tetapi pada stern-tube yang menggunakan peluamasan minyak umumnya menggunakan lip seal atau radial face seal ataupun keduanya.

Gambar 4.5 Seal assembly

Gambar 4.6. Sistem pelumasan minyak pada stern tube

T1 merupakan tangki gravitasi stern tube yang berguna sebagai tempat atau wadah penampung minyak pelumas untuk melumasi bagian stern tube. Dari tangki tersebut Ilham Afrianza

4212100039

52

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

minyak pelumas akan ke stern tube dan akan melumasi stern tube dan poros propeller di dalam stern tube. Sesuai dengan gambar diagram sistem pelumasan minyak pada stern tube di atas maka minyak akan pertama kali menuju bagian bawah stern tube lalu menuju ke bagian atas stern tube, dan di pompa kembali menuju ke tangki gravitasi. T2 merupakan tangki pelumasan untuk forward seal atau seal bagian depan. Fungsinya adalah untuk menampung minyak pelumas yang akan melumasi poros di dalam forward seal. Dari tangki tersebut, minyak akan dipompa ke bagian forward seal dan akan melumasi poros yang ada di dalam forward seal. T3 merupakan tangki pelumasan untuk after seal atau seal bagian belakang. Fungsinya adalah untuk menampung minyak pelumas yang akan melumasi poros propeller di dalam after seal. Dari tangki tersebut minyak pelumas akan di pompa menuju ke after seal, dan melumasi bagian poros yang berada di dalam after seal. T4 merupakan sump tank ytang berfungsi untuk menampung minyak pelumas dari tangki gravitasi untuk melumasi bagian poros di dalam stern tube bagian bawah. Pada sump tank dilengkapai dengan pompa yang berfungsi untuk memompa kembali minyak pelumas yang berasal dari tangki gravitasi menuju ke stern tube bagian bawah. Sump tank biasanya terletak di double bottom. Seal dengan type strenguard MKIIM ini akan mengonsumsi minyak pelumas sebanyak 30 liter untuk forward seal atau seal bagian depan, dan 30 liter juga untuk after seal atau seal bagian belakang.

4.1 SYMBOLS AND ABBREVIATIONS

Ls T F b d1 dB l1 t t1 t2

= panjang tabung poros propeller (mm) = tebal stern tube (mm) = unsupported span (mm) = lebar stern post (mm) = diameter tempat pacing (mm) = diameter baut penekan packing (mm) = panjang tempat packing (mm) = tebal rumah packing (mm) = tebal flange rumah packing (mm) = tebal flange permukaan packing (mm)

4.2 Penjelasan -

Jenis pelumasan poros propeller kapal ini direncanakan menggunakan sistem pelumasan minyak. Perencanaan stern post dan after peak bulkhead l = 1.4 L + 90...............................................................................................................(4.1) dimana l merupakan lebar stern post (mm), dan L merupakan LPP (mm). b = 1.6 L + 15..............................................................................................................(4.2) dimana b merupakan tinggi stern post (mm), dan L merupakan LPP (mm). t = 0.6 x b....................................................................................................................(4.3) dimana t merupakan tebal stern post (mm), dan b merupakan tinggi stern post (mm). berikut ilustrasi sternpost yang dijelaskan BKI 







Ilham Afrianza

4212100039

53

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Gambar 4.2. Stern post

 After peak bulkhead bulkhead harus didesain didesain kedap air air (BKI 2006, vol 2 section section 11. 11. A. 2. 2) 2)  After peak bulkhead bulkhead diletakkan minimal 3 x jarak jarak gading yang yang diukur pada boss propeller. Jarak gading di belakang after peak bulkhead tidak boleh lebih dari sama dengan 600 mm Panjang stern tube disesuaikan dengan jarak antara stern post dengan sekat belakang kamar mesin, dimana jarak gading 500 mm Ls = 4 x jarak gading.......................................................................................................(4.4) Dimana Ls merupakan panjang tabung poros propeller (mm), dan jarak gading (mm). Pada sistem pelumasan minyak, kekedapan berfungsi untuk menjaga air laut agar tidak masuk dan menjaga minyak agar tidak bocor keluar kapal. (BKI, 2006)  



-

SUMMARY CALCULATIONS No.

1 2 3 4 5

Besaran

Lebar stern post (l) Panjang stern post (b) Tebal stern post (t) Panjang stern tube (Ls) Tebal stern tube (T)

Satuan

mm mm mm mm mm

Angka

209 137,5 82,5 2000 35

Jenis pelumasan stern tube kapal ini direncanakan menggunakan sistem pelumasan minyak. Seal yang dipakai adalah merk wartsilla type Strenguard MKIIM. Perencanaan guard :

Panjang guard Tebal guard g uard

= 646 mm = 45 mm

Perencanaan inlet pipe dan outlet pipe :

Diameter dalam Diameter luar 

= 19.05 mm = 25.4 mm

5.0 REFERENCE Biro Klasifikasi Indonesia . BKI 2006. 2006. Jakarta

Ilham Afrianza

4212100039

54

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

LAMPIRAN 1. Stern Post a. Lebar Stern Post

l l l

= 1.4 L + 90, dimana L = LPP = 1.4 x 85 + 90 = 209 mm

b. Panjang Stern Post

b = 1.6 L + 1.5 b = 1.6 x 85 + 1.5 b = 137,5 mm

c. Tebal Stern Post

t t t

= 0.6 x b = 0.6 x 137,5 = 82,5 mm

2. Stern Tube a. Panjang Stern Tube

Ls = 4 x jarak gading, dimana jarak gading = 500 mm Ls = 4 x 500 Ls = 2000 mm

b. Tebal Stern St ern Tube  25  4 T = ((20) + (3 x 4 )) 35 25  4 T = (( 20 ) + (3 x 4 ))

T = 35 mm

c. Jenis pelumasan propeller kapal ini direncanakan menggunakan sistem pelumasan

minyak. Seal yang dipakai adalah merk wartsila type Strenguard MKIIM. Berikut adalah diagram sistem pelumasan minyak untuk stern tube yang direncanakan.

3. Perencanaan Guard

Perencanaan gambar untuk guard adalah sebagai berikut : = 646 mm 1. Panjang guard 2. Tebal guard g uard = 45 mm

4. Perencanaan inlet pipe dan outlet pipe

Diameter dalam Diameter luar 

Ilham Afrianza

= 19.05 mm = 25.4 mm

4212100039

55

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

DAFTAR PUSTAKA BKI .2006.BKI 2006.BKI 2006 Vol III. Jakarta III. Jakarta : Biro Klasifikasi Indonesia Carlton, John. 2007. Marine Propeller and Propulsion. Propulsion . British : British Library Harvarld. 1992. Tahanan dan Propulsi Kapal . Surabaya : Airlangga University University Press. Lewis, Edwar V. 1998. Principle of Naval Architectute vol 2 . Jersey City : The Society of naval  Architects and Marine Marine Engineers Engineers Tupper, Eric.1996.Introduce Eric.1996. Introduce of Naval Architecture. Architecture . London : Elsevier Science Ltd Van Lammeran, Dr. Ir. W. P. A. 1948.Resistance 1948.Resistance Propulsion and Steering of Ship . The Technical Publishing Company, H. Stam Haarlem. Van Manen, J. D. van Oossanen P. 1988. 1988.Principal Principal naval architecture,  architecture,   The Society of Naval  Architects and Marine Marine Engineers,Jersey Engineers,Jersey City, City, NJ.

.

Ilham Afrianza

4212100039

56

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

LAMPIRAN 1.

Gambar Rencana Garis

Ilham Afrianza

4212100039

57

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

2. Gambar propeller

Ilham Afrianza

4212100039

58

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

3. Gambar perporosan

Ilham Afrianza

4212100039

59

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

4. Brosur seal

Ilham Afrianza

4212100039

60

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING

Form 01

Ilham Afrianza

: SURAT TUGAS

4212100039

61

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING Form 02

Ilham Afrianza

: LOG BOOK

4212100039

62

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING Form 03

Ilham Afrianza

: PROGRES PENYELESAIAN

4212100039

63

DESAIN II - PROPELLER & SHAFTING Form 04

Ilham Afrianza

: PENILAIAN

4212100039

64