Tahanan Kapal
July 27, 2017 | Author: cuu_kee | Category: N/A
Short Description
Download Tahanan Kapal...
Description
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
BAB PENDAHULUAN
1
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. Sebuah kapal berjalan dengan menggunakan suatu daya dorong yang dalam istilahnya disebut sebagai thrust. Daya dorong tersebut dihasilkan oleh suatu motor atau engine yang ditransmisikan melalui suatu poros (sistem transmisi yang banyak digunakan) kemudian daya tersebut disalurkan ke propeller. Daya dorong yang ditransmisikan tersebut dalam menggerakkan kapal akan sangat dipengaruhi oleh bagaimana kita mendesain propeller itu sendiri. Semakin baik desainnya baik dari segi bentuk, effisiensi, jumlah daun, dan lain sebagainya maka akan semakin besar daya dorong yang akan dihasilkan. Untuk mendesain propeller pertama-tama kita harus tahu dulu ukuran utama daripada kapal yang akan ditentukan atau direncanakan propellernya tersebut. Kemudian dari data itu kita menghitung tahanan total dari kapal. Dalam laporan ini metode yang digunakan untuk menghitung tahanan total kapal adalah metode Harvald. Langkah-Langkah Pengerjaan Tugas Gambar 1. Pemilihan motor penggerak utama
Perhitungan tahanan kapal. Perhitungan daya motor penggerak utama kapal. Pemilihan motor penggerak utama kapal.
2. Perhitungan dan penentuan type propeler.
Perhitungan type propeller Perhitungan kavitasi Perhitungan dimensi gambar propeler
3. Perhitungan dan penentuan sistem perporosan
Perhitungan diameter poros propeller Perhitungan perlengkapan propeller
Syukry Maulidy | 4207 100 079
1
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
BAB II PERHITUNGAN DAYA KAPAL DAN PEMILIHAN MESIN INDUK
2
Tujuan dari pemilihan motor penggerak utama kapal adalah menentukan jenis serta type dari motor penggerak utama kapal yang sesuai dengan kebutuhan kapal. Kebutuhan ini didasarkan dari besarnya tahanan kapal yang diakibatkan oleh beberapa faktor diantaranya dimensi utama kapal serta kecepatan dan rute kapal yang diinginkan. Langkah – langkah dalam pemilihan motor penggerak utama kapal antara lain : 1. Menghitung besarnya tahanan kapal. 2. Menghitung besarnya kebutuhan daya motor penggerak utama kapal. 3. Menentukan jenis dan type dari motor penggerak utama kapal. 2.1
PERHITUNGAN TAHANAN KAPAL
Definisi dari tahanan kapal adalah gaya fluida yang bekerja pada kapal sedemikian rupa sehingga melawan gerakan kapal tersebut. Pada perhitungan tahanan, pertama ditentukan dulu koefisien masing-masing tahanan yang diperoleh dari diagram dan tabel. Pedoman dalam perhitungan merujuk pada buku tahanan dan propulsi kapal (Sa. Harvald) Data utama kapal : Nama
: MT.CUU_KEE
Tipe
: TANKER
Dimensi Utama LPP LWL B H T Cb Vs
kapal : : : : : : : :
123 127.92 20.2 11.5 8.8 0.71 14
meter meter meter meter meter Knots
Rute Pelayaran
: SEMARANG-RIAU
Radius pelayaran
: 900 Nautical mil
Syukry Maulidy | 4207 100 079
2
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
2.1.1
MT.CUU_KEE
UNIT dan SIMBOL 2.1.1.1 DIMENSI UTAMA
B H T TF TA LPP LDISP LWL LOA VS VT LCB
Breadth Depth Draft Draught on fore perpendicular draught on after perpendiculer Length between perpendicular Length of displacement Length on water line Length over all Service speed Trial speed Longitudinal center of bouyancy
2.1.1.2 KOEFISIEN UTAMA
CW CM CB CP
Water plane coefficient Midship coefficient Block coeeficient Prismatic coefficient
2.1.1.3 TAHANAN METODE HOLTROP
Rn CF Fn CSTERN (1+K1) S RF(1+K1) DBOSS SBOSS SKEMUDI SAPP (1+K2)eq RAPP iE hB RW PB Fni RB FnT RTR CA RA
Reynold number friction coefficient Froude number Stern shape parameter Form factor of the hull Wetted surface area Viscous resistance Boss diameter Boss area Rudder area Appendage surface area appendage resistance factor Appendage resistance Half angle of entrance Position of the centre of the transverse area ABT above the keel Wave resistance Measure of the emmergence of the bow Froude number based on bulb immersion Additional pressure resistance of bulbous bow near the water Froude number based on transom immersion Additional pressure resistance due to transom immersion Correlation allowance coefficient Model ship correlatIon resistance
Syukry Maulidy | 4207 100 079
3
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
2.1.2
MT.CUU_KEE
LANGKAH PERHITUNGAN a. Menghitung volume displacement
= Lwl x B x T x Cb wl b. Menghitung berat displacement = x ρ air laut c. Menghitung Frictional Resistance According to the ITTC Formula (RF) a. Menghitung LR LR
= L(1-CP+0.06CPLCB/(4CP-1))
b. Menentukan nilai CSTERN sesuai dengan nilai yang ditentukan pada tabel
Cstern
afterbody form
-25
barge shaped form
-10
V-shaped sections
0
normal shape of after body
10
U-shaped sections (with hogner stern)
c. Menghitung nilai C14 C14 = 1 + 0.011 Cstern d. Menghitung nilai (1+K1) (1+K1)
= 0.93+0.487118 C14 (B/L)1.06806 (T/L)0.46106 (L/LR)0.121563 (L3/)0.36486 (1-CP)-0.604247
e. Menghitung nilai S S
= L (2T+B) (√CM) (0.453 + 0.4425CB - 0.2862CM - 0.003467B/T + 0.396CWP) + 2.38ABT/CB
f.
Menghitung nilai Rn Rn
=VxL/u
g. Menghitung nilai CF CF
= 0.075 / (Log10 Rn -2 )2
Syukry Maulidy | 4207 100 079
4
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
h. Menghitung Frictional Resistance According to the ITTC Formula (RF) RF(1+K1)= 0.5 salt water V2 CF (1+k1) S d. Menghitung Appendage Resistance (RAPP) Approximate 1+k2 values 1.5-3.0
rudder behind skeg
1.3-1.5
ruder behind stern
2.8
twin-screw balance rudders
3
shaft bracket
1.5-2.0
skeg
3
strut bossing
2
hull bossing
2.0-4.0
shafts
2.8
stabilizer fins
2.7
dome
1.4
bilge keel
a. Menghitung nilai (1+K2)eq (1+K2)eq= ∑(1+k2)SAPP/∑SAPP b. Menghitung nilai Appendage Resistance (RAPP ) RAPP = 0.5 ρ V2 SAPP (1+K2)eq CF e) Menghitung Wave Resistance (Rw) a. Menghitung nilai C7 B/L < 0.11
C7
= 0.229577 (B/L) 0.33334
0.11 < B/L < 0.25
C7
= B/L
B/L > 0.25
C7
= 0.5 – 0.0625 L/B
b. Menghitung nilai iE iE
= 1 + 89 exp {-(L/B)0.80856 (1-CWP)0.30484 (1-CP-0.0225LCB)0.6367 (LR/B)0.34574 (100/L3)0.16302}
Syukry Maulidy | 4207 100 079
5
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
c. Menghitung nilai C1 C1
= 2223105 C73.78613 (T/B)1.07961 (90-iE)-1.37566
d. Menghitung nilai C3 C3
= 0.56 ABT1.5 / { B T (0.31(√ABT) +TF-hB)}
e. Menghitung nilai C2 C2 f.
= exp(-1.89(√C3))
Menghitung nilai C5 C5
= 1-0.8 AT / (B T CM)
g. Menghitung nilai C17 C17 = 6919.3 CM-1.3346 (/L3)2.00977 ((L/B)-2)1.40692 h. Menghitung nilai
i.
L/B < 12
= 1.446 CP - 0.03 L/B
L/B > 12
= 1.446 CP - 0.037
Konstanta d d
j.
k.
= -0.9
Menghitung nilai C16 CP < 0.8
C16
= 8.07981 CP - 13.8673 CP2 + 6.984388 CP4
CP > 0.8
C16
= 1.73014 – 0.7067 CP
Menghitung nilai m1 m1 = 0.0140407 L/T - 1.75254 1/3/L - 4.79323 B/L - C16
l.
Menghitung nilai C15 L3/ 512
C15
= -1.6939
512 < L3/ < 1727
C15
= (-1.69385) + (L3/ 1/3 - 8.0) / 2.37
L3/ > 1727
C15
=0
m. Menghitung nilai m2 m2 = C15 CP2 exp (-0.1Fn-2) n. Menghitung nilai m3 m3 = (-7.20335) (B/L)0.326869 (T/B)0.605375
Syukry Maulidy | 4207 100 079
6
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
o. Menghitung nilai m4 m4 = C15 0.4 exp (-0.034Fn-3.29) p. Menghitung nilai Wave Resistance (Rw)
f)
Fn < 0.4
RW-A0.4 = C1 C2 C5 ρ g exp { m1 Fnd + m2 cos (λ Fn-2) }
0.4 < Fn < 0.55
RW
Fn > 0.55
RW-B0.55 = C17 C2 C5 ρ g exp { m3 Fnd + m4 cos ( λ Fn-2) }
= RW-A0.4 + (10Fn - 4) ( RW-B0.55 - RW-A0.4) / 1.5
Menghitung Additional Pressure Resistance of Bulbous Bow near the Water Surface (RB) a. Menghitung nilai PB PB
= 0.56 √ABT / ( TF - 1.5 hB )
b. Menghitung nilai Fni Fni
= V / √( g ( TF - hB - 0.25 √ABT ) + 0.15 V2 )
c. Menghitung nilai Additional Pressure Resistance of Bulbous Bow near the Water Surface (RB) RB
= 0.11 exp (-3PB-2) Fni3 ABT1.5 ρ g / ( 1+ Fni2 )
g) Menghitung Additional Pressure Resistance due to Transom Immersion (RTR) a. Menghitung nilai FnT FnT
= V / √ ( 2 g AT / ( B + B CWP ) )
b. Menghitung nilai C6 FnT < 5
C6
= 0.2 ( 1 - 0.2 FnT )
FnT 5
C6
=0
c. Menghitung nilai Additional Pressure Resistance due to Transom Immersion (RTR) RTR = 0.5 ρ V2 AT C6 h) Menghitung Model Ship CorrelatIon Resistance (RA) a. Menghitung nilai C4 TF/L 0.04
C4
= TF /L
TF/L > 0.04
C4
= 0.04
Syukry Maulidy | 4207 100 079
7
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
b. Menghitung nilai CA CA
= 0.006 ( L + 100 ) -0.16 - 0.00205 + 0.003 √( L / 7.5 ) CB4 C2 ( 0.04 - C4 )
c. Menghitung nilai Model Ship CorrelatIon Resistance (RA) RA
i)
= 0.5 ρ V2 S CA
Menghitung Total ship Resistance (RT) RT = RF (1+K1) + RAPP + RW + RB + RTR + RA
2.1.3
DETAIL PERHITUNGAN a) VOLUME DISPLASEMENT ()
= Lwl x B x T x Cb wl
= 127.92 x 20.2 x 8.8 x 0.71
= 16133.4 m3 (Handout mata kuliah Teori Bangunan Kapal)
b) DISPLASEMENT KAPAL ()
= x ρ air laut
= 16133.4 x 1.025
= 16536.7 ton (Handout mata kuliah Teori Bangunan Kapal)
c) Frictional Resistance According to the ITTC Formula (RF) LR
= L(1-CP+0.06CPLCB/(4CP-1)) = 127.92 (1 - 0.719 + 0.06 x 0.719 x 0.047 /(4 x 0.719 - 1)) = 36.0326 m (An approximate power prediction method, page 7)
Cstern
=0
Cstern
afterbody form
-25
barge shaped form
-10
V-shaped sections
0
normal shape of after body
10
U-shaped sections (with hogner stern) (An approximate power prediction method, page 7)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
8
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
C14
MT.CUU_KEE
= 1 + 0.011 Cstern = 1 + 0.011 x 0 =1 (An approximate power prediction method, page 7)
(1+K1)
= 0.93+0.487118 C14 (B/L)1.06806 (T/L)0.46106 (L/LR)0.121563 (L3/)0.36486 (1-CP)-0.604247 = 0.93+0.487118 x 1 (20.2/127.92)1.06806 (8.8/127.92)0.46106 (127.92/36.0326)0.121563 (127.923/16133.4)0.36486 (1-0.719)-0.604247 = 1.22302 (An approximate power prediction method, page 7)
S
= L (2T+B) (√CM) (0.453 + 0.4425CB - 0.2862CM - 0.003467B/T + 0.396CWP) + 2.38ABT/CB = 127.92 (2 x 8.8 +20.2) (√0.986) (0.453 + 0.4425 x 0.71 - 0.2862 x 0.986 – 0.003467 x 20.2/8.8 + 0.396 x 0.799 ) + 2.38 x 0 / 0.71 = 3808.07 m2 (An approximate power prediction method, page 1)
Rn
=VxL/u = 7.202 x 127.92 / (1.18831 x 10-6) = 775242716.1 (Ship resistance and propulsion, page 5)
CF
= 0.075 / (Log10 Rn -2 )2 = 0.075 / (Log10 (775242716.1) – 2 )2 = 0.00158 (Ship resistance and propulsion, page 8)
RF(1+K1)
= 0.5 salt water V2 CF (1+k1) S = 0.5 x 1.025 x 7.2022 x 0.00158 x 1.22302 x 3808.07 = 195.607 Kn
Syukry Maulidy | 4207 100 079
9
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
d) Appendage Resistance (RAPP) Approximate 1+k2 values 1.5-3.0
rudder behind skeg
1.3-1.5
ruder behind stern
2.8 3 1.5-2.0
shaft bracket skeg
3
strut bossing
2
hull bossing
2.0-4.0
1 + K2
twin-screw balance rudders
shafts
2.8
stabilizer fins
2.7
dome
1.4
bilge keel
Rudder
= 1.5
Bossing
=2 (An approximate power prediction method, page 2)
SAPP
DBOSS
= 0.12 x T
= 0.12 x 8.8
= 1.056 m
SBOSS
= 1.5 D2
= 1.5 x 3.14 x 1.0562
= 2.25229 m2
SKEMUDI
= c1.c2.c3.c4(1.75.L.T/100) = 1 x 1 x 1 x 1 (1.75 x 127.92 x 8.8 / 100) = 19.6997 m2
c1 untuk faktor tipe kapal 1.0
untuk kapal umum
1.7
untuk tug dan trawler
0.9
untuk japal bulk carrier dan tanker dengan displacement >50.000 ton
c2 untuk faktor tipe rudder 1.0
untuk kapal umum
0.9
semi spade rudder
0.8
untuk double rudder
Syukry Maulidy | 4207 100 079
10
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
0.7
MT.CUU_KEE
untuk high lift rudder
c3 untuk faktor profil rudder 1.0
untuk NACA-profil dan plat rudder
0.8
untuk hollow profil
c4 untuk rudder arrangement 1.0
untuk rudder in the propeller jet
1.5
untuk rudder outside the propeller jet
SAPP
= SBOSS + SKEMUDI = 5.25229 + 19.6997 = 24.952 m2
type of appendage
SAPP
1 + K2
SAPP (1+K2)
m2 rudder
19.700
1.50
29.550
bossing
5.252
2.00
10.505
24.952
3.500
40.054
(1+K2)eq
= ∑(1+k2)SAPP/∑SAPP = 40.054 / 24.952 = 1.60525 (An approximate power prediction method, page 2)
RAPP
= 0.5 ρ V2 SAPP (1+K2)eq CF = 0.5 x 1.025 x 7.2022 x 1.60525 x 0.00158 = 1.68226 kN (An approximate power prediction method, page 2)
e) Wave Resistance (Rw ) Fn
=V/√(gxL) = 7.202 / √ ( 9.8 x 127.92 )
= 0.203 (Ship resistance and propulsion, page 8)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
11
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
C7
MT.CUU_KEE
B/L
= 20.2 / 127.92 = 0.158
C7
= B/L
= 0.158 (An approximate power prediction method, page 8)
iE
= 1 + 89 exp {-(L/B)0.80856 (1-CWP)0.30484 (1-CP-0.0225LCB)0.6367 (LR/B)0.34574 (100/L3)0.16302} = 1 + 89 exp {-(127.92/20.2)0.80856 (1-0.799)0.30484 (1-0.719-0.0225 x 0.047)0.6367 (36.03/20.2)0.34574 (100 x 16133.4/127.923)0.16302} = 22.54 (An approximate power prediction method, page 2)
C1
= 2223105 C73.78613 (T/B)1.07961 (90-iE)-1.37566 = 2223105 x 0.1583.78613 (8.8/20.2)1.07961 (90-22.54)-1.37566 = 2.54845 (An approximate power prediction method, page 8)
C3
= 0.56 ABT1.5 / { B T (0.31(√ABT) +TF-hB)} = 0.56 x 01.5 / { 20.2 x 8.8 (0.31(√0) +8.8 - 0)} =0 (An approximate power prediction method, page 8)
C2
= exp(-1.89(√C3))
= exp(-1.89(√0)) =1 (An approximate power prediction method, page 8)
C5
= 1-0.8 AT / (B T CM) = 1-0.8 0 / (20.2 x 8.8 x x 0.986) =1 (An approximate power prediction method, page 8)
L/B
= 127.92 / 20.2 = 6.33267
= 1.446 CP - 0.03 L/B = 1.446 x 0.719 – 0.03 x 127.92 / 20.2 = 0.85027 (An approximate power prediction method, page 8)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
12
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
d
= -0.9
C16
Cp
= 0.719
C16
= 8.07981 CP - 13.8673 CP2 + 6.984388 CP4
(An approximate power prediction method, page 8)
= 8.07981 x 0.719 - 13.8673 x 0.7192 + 6.984388 x 0.7194
= 1.23618 (An approximate power prediction method, page 8)
m1
= 0.0140407 L/T - 1.75254 1/3/L - 4.79323 B/L - C16 = 0.0140407 127.92 / 8.8 - 1.75254 16133.41/3/ 127.92 - 4.79323 20.2 /
127.92 – 1.23618 = - 2.1352 (An approximate power prediction method, page 8)
C15
L3/
= 127.923 / 16133.4 =129.745
C15
= -1.6939 (An approximate power prediction method, page 8)
m2
= C15 CP2 exp (-0.1Fn-2) = -1.6939 x 0.7192 exp (-0.1 x 0.203-2) = -0.0782 (An approximate power prediction method, page 2)
RW-A0.4
= C1 C2 C5 ρ g exp { m1 Fnd + m2 cos (λ Fn-2) } = 2.54845 x 1 x 1 x 16133.4 x 1.025 exp { - 2.1352 x 0.203-0.9 + -0.0782 cos (0.85027 x 0.203-2) } = 54.0286 kN (An approximate power prediction method, page 8)
f)
Additional Pressure Resistance of Bulbous Bow near the Water Surface (RB) PB
= 0.56 √ABT / ( TF - 1.5 hB ) = 0.56 √0 / ( 8.8 - 1.5 x 0 ) =0 (An approximate power prediction method, page 3)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
13
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Fni
MT.CUU_KEE
= V / √( g ( TF - hB - 0.25 √ABT ) + 0.15 V2 ) =7.202 / √( 9.8 ( 8.8 - 0 - 0.25 √0 ) + 0.15 7.2022 ) = 0.56498 (An approximate power prediction method, page 3)
RB
= 0.11 exp (-3PB-2) Fni3 ABT1.5 ρ g / ( 1+ Fni2 ) = 0.11 exp (-3 x 0-2) 0.564983 x 01.5 x 1.025 x 9.8 / ( 1+ 0.564982 ) = 0 kN (An approximate power prediction method, page 3)
g) Additional Pressure Resistance due to Transom Immersion (RTR) = V / √ ( 2 g AT / ( B + B CWP ) )
FnT
= 7.202 / √ ( 2 x 9.8 x 0 / ( 20.2 + 20.2 x 0.799 ) ) = (An approximate power prediction method, page 3)
=0
C6
(An approximate power prediction method, page 3)
RTR
= 0.5 ρ V2 AT C6 = 0.5 x 1.025 x 7.2022 x 0 x 0
=0 (An approximate power prediction method, page 3)
h) Model Ship CorrelatIon Resistance (RA) TF/L
C4
= 8.8 / 127.92 = 0.06879
C4
= 0.04 (An approximate power prediction method, page 3)
CA
= 0.006 ( L + 100 ) -0.16 - 0.00205 + 0.003 √( L / 7.5 ) CB4 C2 ( 0.04 - C4 ) = 0.006(127.92 + 100 ) -0.16 - 0.00205 + 0.003 √( 127.92 / 7.5 ) 0.714 x 1 (0.04 – 0.04) = 0.00047 (An approximate power prediction method, page 3)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
14
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
RA
MT.CUU_KEE
= 0.5 ρ V2 S CA = 0.5 x 1.025 x 7.2022 x 3808.074 x 0.00047 = 47.2822 kN (An approximate power prediction method, page 3)
i)
Nilai Tahanan Total (RT) RT
= RF (1+K1) + RAPP + RW + RB + RTR + RA = 195.61 + 1.68 + 54.03 + 0 + 0 + 47.28 = 298.6 kN
Dari nilai Rt diatas terdapat penambahan tahanan lagi dikarenakan rute pelayaran yang akan dipilih,penambahan tahanan ini tergantung dari daerah rute pelayaran kita : Jalur pelayaran Atlantik utara, ke timur, untuk musim panas 15% dan musim dingin 20%. Jalur pelayaran Atlantik Utara, ke barat, untuk musim panas 20% dan musim dingin 30%. Jalur pelayaran Pasifik, 15 - 30 %. Jalur pelayaran Atlantik selatan dan Australia, 12 - 18 % Jalur pelayaran Asia Timur, 15 - 20 % Karena rute pelayaran kapal ini adalah Semarang - Riau yang termasuk perairan Asia Tenggara sehingga perlu penambahan tahanan sebesar 10% dikarenakan kondisi perairan yang relative tenang, penambahan tahanan ini dikarenakan pada saat Rt diatas hanya berlaku pada kondisi ideal saja misalnya dari angin,gelombang,dan kedalaman air
[1].
RT DINAS = ( 1 + 10%) RT
= ( 1 + 10%) 298.6 = 328.46 kN (Harvald 5.5.27, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 132)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
15
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
2.1.4
MT.CUU_KEE
KESIMPULAN
NO
UNIT
SIMBOL
NILAI
SATUAN
1
Volume Displacement
16133.4
meter3
2
Weight displacement
16536.7
ton
3
Wetted surface Area
S
3808.1
meter2
4
Reynold number
RN
775242716.1
5
Friction Coefficient
CF
0.00158
6
Froude number
FN
0.203
7
Viscous Resistance
RV
195.606
kN
8
Appendage Resistance
RAPP
1.68
kN
9
Wave Resistance
RW
54.03
kN
10
Bulbo Resistance
RB
0
kN
11
Transom Resistance
RTR
0
kN
12
Model ship correlation resistance
RA
47.28
kN
13
Total Resistance
RT
298.6
kN
14
Ship resistance
RT DINAS
328.459
kN
2.2
PERHITUNGAN DAYA MESIN INDUK
Syukry Maulidy | 4207 100 079
16
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
Secara umum kapal yang bergerak di media air dengan kecepatan tertentu, maka akan mengalami gaya hambat (resistance) yang berlawanan dengan arah gerak kapal tersebut. Besarnya gaya hambat yang terjadi harus mampu diatasi oleh gaya dorong kapal (thrust) yang dihasilkan dari kerja alat gerak kapal (propulsor). Daya yang disalurkan (PD ) ke alat gerak kapal adalah berasal dari Daya Poros (PS), sedangkan Daya Poros sendiri bersumber dari Daya Rem (PB) yang merupakan daya luaran motor penggerak kapal. Ada beberapa pengertian mengenai daya yang sering digunakan didalam melakukan estimasi terhadap kebutuhan daya pada sistem penggerak kapal, antara lain : (i) Daya Efektif (Effective Power-PE); (ii) Daya Dorong (Thrust Power-PT); (iii) Daya yang disalurkan (Delivered Power-PD); (iv) Daya Poros (Shaft Power-PS); (v) Daya Rem (Brake Power-PB); dan (vi) Daya yang diindikasi (Indicated Power-PI).
2.2.1
UNIT dan SIMBOL
BHPMCR MCRSCR SHP DHP EHP THP Va w t O R H D S
Brake horse power Maximum continuous rating Brake horse power Service continuous rating Shaft horse power Delivered horse power Effective horse power Trust horse power advance velocity wake fraction thrust deduction factor efficiency propeller in open water relative rotative efficiency Hull efficiency Quasi propulsion efficiency Shaft efficiency
Syukry Maulidy | 4207 100 079
17
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
2.2.2
MT.CUU_KEE
LANGKAH PERHITUNGAN a) Menghitung perkiraan diameter propeller DMAKS < 2/3 TA b) Menghitung wake fraction (w) a. Menghitung nilai C8 B/TA < 5
C8
= B S / ( L D TA )
B/TA > 5
C8
= S (7 B / TA - 25 ) / ( L D ( B / TA - 3 )
b. Menghitung nilai C9 C8 < 28
C8
= C9
C8 > 28
C9
= 32 - 16 ( C8 - 24 )
c. Menghitung nilai C11 TA/D < 2
C11
= TA/D
TA/D > 2
C11
= 0.0833333 ( TA / D )3 + 1.33333
d. Menghitung nilai C19 Cp < 0.7
C19
= 0.12997 / ( 0.95 - CB ) - 0.11056 / ( 0.95 - CP )
Cp > 0.7
C19
= 0.18567 / ( 1.3571 - CM ) - 0.71276 + 0.38648 CP
e. Menghitung nilai C20 C20 = 1 + 0.015 CSTERN f.
Menghitung nilai CP1 Cp1 = 1.45 CP - 0.315 - 0.0225 lcb
g. Menghitung nilai CV CV
= (1+K) CF + CA
h. Menghitung nilai wake fraction (w) w
= C9.C20.Cv.L/TA(0.050776+0.93405.C11.Cv / (1-Cp1)) + 0.27951.C20 √(B/(L(1-Cp1)) + C19.C20
c) Menghitung trust deducton factor (t) t
= 0.25014 ( B/L )0.2896 (√( B.T ) / D )0.2646 / (1 - CP + 0.0225 lcb )0.01762 + 0.0015 CSTERN
Syukry Maulidy | 4207 100 079
18
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
d) Menghitung Koefisien Propulsif a. Menentukan nilai Efisiensi Relatif Rotatif (ηrr) Nilai ηrr berkisar antara 1.02 – 1.05 b. Menentukan nilai Efisiensi Propulsif (ηo) Nilai ηo berkisar antara 0.55 – 0.60 c. Menghitung nilai Efisiensi Lambung (ηH) ηH
= (1 – t) / (1 – w)
d. Menghitung nilai Coefficient propulsif (Pc) Pc
= ηrr x ηo x ηH
e) Menghitung Effective horse power (EHP) EHP f)
= Rt(DINAS) x Vs
Menghitung Delivered horse power (DHP) DHP = EHP / Pc
g) Menghitung Thrust horse power (THP) THP
= EHP / ƞh
h) Menghitung Shaft horse power (SHP) SHP i)
= DHP / ηsηb
Menghitung Brake horse power (BHP) a. BHPSCR BHPscr
= SHP / G
b. BHPMCR BHPMCR
= BHPSCR / 0,85
Syukry Maulidy | 4207 100 079
19
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
2.2.3
MT.CUU_KEE
DETAIL PERHITUNGAN a) Menghitung perkiraan diameter propeller (DMAKS) Suatu baling-baling harus mempunyai garis tengah
(diameter)
demikian rupa sehingga bila kapal dalam keadaan bermuatan penuh balingbaling
tersebut
akan
terbenam
dengan
memadai
sehingga
dapat
menghindari sejauh mungkin terjadinya fenomena terikutnya udara (air drawing) dan pemacuan baling-baling (racing) ketika kapal mengalami gerakan angguk (pitching). Sebagai taksiran cepat dan kasar, garis tengah baling-baling harus lebih kecil daripada dua pertiga syarat buritan, yaitu: DMAKS
2/3 TA 2/3 8.8 5.867 m (Harvald 6.3.1, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 136)
b) Menghitung Wake Fraction (w) Wake friction atau arus ikut adalah perbedaan kecepatan kapal dengan kecepatan aliran air yang menuju ke baling-baling. Pada kapal ini digunakan single screw propeller, maka nilai w adalah sebagai berikut : C8
B/TA
= 20.2 /8.8 = 2.29
C8
= B S / ( L D TA ) = 20.2 x 3808.74 / ( 127.92 x 5.867 x 8.8 ) = 11.647 (An approximate power prediction method, page 8)
C9
C8
= 11.647
C9
= 11.647 (An approximate power prediction method, page 8)
C11
TA / D
= 8.8 / 5.867 = 1.5
C11
= 1.5 (An approximate power prediction method, page 8)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
20
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
C19
MT.CUU_KEE
Cp
= 0.719
C19
= 0.18567 / ( 1.3571 - CM ) - 0.71276 + 0.38648 CP = 0.18567 / ( 1.3571 – 0.986 ) - 0.71276 + 0.38648 x 0.719 = 0.066 (An approximate power prediction method, page 9)
C20
CSTERN = 0 C20
= 1 + 0.015 CSTERN = 1 + 0.015 x 0 =1 (An approximate power prediction method, page9)
CP1
Cp
= 0.719
Cp1
= 1.45 CP - 0.315 - 0.0225 lcb = 1.45 x 0.719 - 0.315 - 0.0225 x 0.047 = 0.727 (An approximate power prediction method, page 9)
CV
CF
= 0.00158
CA
= 0.00047
CV
= (1+K) CF + CA = 1.223 x 0.00158 + 0.00047 = 0.00239 (An approximate power prediction method, page 9)
w
= C9.C20.Cv.L/TA(0.050776+0.93405.C11.Cv / (1-Cp1)) + 0.27951.C20 √(B/(L(1-Cp1)) + C19.C20 = 11.647 x 1 x 0.00239 x 127.92 / 8.8 ( 0.050776 + 0.93405 x 1.5 x 0.00239 / (1-0.727 ) ) + 0.27951 x 1 √ (20.2 / ( 127.92 ( 1 - 0.727 ) ) + 0.066 x 1 = 0.305 (An approximate power prediction method, page 8)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
21
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
c) Menghitung trust deducton factor (t) t
= 0.25014 ( B/L )0.2896 (√( B.T ) / D )0.2646 / (1 - CP + 0.0225 lcb )0.01762 + 0.0015 CSTERN = 0.25014 ( 20.2 / 127.92 )0.2896 (√( 20.2 x 8.8 ) / 5.867 )0.2646 / (1 – 0.719 + 0.0225 0.047 )0.01762 + 0.0015 x 0 = 0.10475
d) Menghitung Koefisien propulsive (Pc) a. Efisiensi Relatif Rotatif (ηrr) Harga ηrr untuk kapal dengan propeller tipe single screw berkisar antara 1.02 – 1.05. Pada perencanaan propeller dan tabung poros propeller ini diambil harga ηrr sebesar 1.05. (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 152)
b. Efisiensi Propulsif (ηo) Yaitu open water efficiency, effiesinsi dari propeller pada saat dilakukan open water test. ηo antara 55 – 60%, maka dalam rencana ini diambil ηo = 55% (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 152)
c. Efisiensi Lambung (ηH) Efisiensi lambung (ηh) adalah rasio antara daya efektif (PE) dan daya dorong (PT). Efisiensi Lambung ini merupakan suatu bentuk ukuran kesesuaian rancangan lambung(stern) terhadap propulsor arrangementnya, sehingga efisiensi ini bukanlah bentuk power conversion yang sebenarnya. Maka nilai Efisiensi Lambung inipun dapat lebih dari satu, pada umumnya diambil angka sekitar 1,05. Pada efisiensi lambung, tidak terjadi konversi satuan secara langsung. ηH
= (1 – t) / (1 – w) = (1 – 0.10475) / (1 – 0.305) = 1.2886 (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Tabel 5 Hal 160)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
22
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
d. Coeffisien Propulsif (Pc) Pc
= ηrr x ηo x ηH = 1.05 x 0,55 x 1.2886 = 0.744 (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 152)
e) Menghitung Daya Efektif (EHP) Daya Efektif (PE) adalah besarnya daya yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya hambat dari badan kapal (hull), agar kapal dapat bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain dengan kecepatan servis sebesar VS. Daya Efektif ini merupakan fungsi dari besarnya gaya hambat total dan kecepatan kapal. Untuk
mendapatkan
besarnya
Daya
Efektif
kapal,dapat
digunakan
persamaan sebagai berikut: Perhitungan daya efektif kapal (EHP) EHP
= Rt(DINAS) x Vs
[2]
= 328.46 kN x 7.202 m s-1 = 2365.43373 kW.
,dimana 1 HP = 0,7355KW
= 3216.08937 HP. (Harvald 5.5.27, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 135)
f)
Menghitung Daya Yang Disalurkan (DHP) Daya Yang Disalurkan ( PD ) adalah daya yang diserap oleh baling-baling kapal guna menghasilkan Daya Dorong sebesar PT, atau dengan kata lain, PD merupakan daya yang disalurkan oleh motor penggerak ke baling-baling kapal (propeller) yang kemudian dirubahnya menjadi Daya Dorong kapal (PT) [2]
.
Daya pada tabung poros baling-baling dihitung dari perbandingan antara daya efektif dengan koefisien propulsive, yaitu : DHP = EHP / Pc = 2365.43373 / 0.744 = 3178.54 kW (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 120)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
23
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
g) Menghitung Daya Dorong (THP) Ketika kapal bergerak maju, propeller akan berakselerasi dengan air.Akselerasi tersebut akan meningkatkan momentum air. Berdasarkan hukum kedua newton, gaya ekuivalen dengan peningkatan akselerasi momentum air, disebut thrust. Intinya, THP adalah daya yang dikirimkan propeller ke air. THP = EHP / ƞh = 2365.43373 / 1.2886 = 1835.6 kW (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 120)
h) Menghitung Daya Pada Poros Baling – Baling (SHP) Daya Poros (PS) adalah daya yang terukur hingga daerah di depan bantalan tabung poros (stern tube) dari sistem perporosan penggerak kapal Untuk kapal yang kamar mesinnya terletak di bagian belakang, akan mengalami losses sebesar 2%. Sedangkan pada kapal yang kamar mesinnya pada
daerah
midship
kapal,
mengalami
losses
sebesar
3%.
Pada
perencanaan kali menggunakan / menempatkan kamar mesin kapal di bagian belakang, sehingga mengalami losses sebesar 2%. Jadi efisiensi transmisi porosnya (ηsηb) = 0.98 SHP
= DHP / ηsηb = 3178.54 / 0.98 = 3243.404 kW (Dwi Priyanta Lecturer for PKM 2, Page7-11)
i)
Menghitung Daya Penggerak Utama (BHP) a. BHP scr Besarnya daya mesin induk yang diperlukan pada perencanaan baling baling dan tabung poros baling - baling ini tidak terlepas oleh adanya harga efisiensi sistem roda gigi transmisi atau G. Adanya harga efisiensi sistem roda gigi transmisi G ini karena direncanakan pada hubungan sistem transmisi daya antara motor induk dengan poros propeler terpasang sistem roda gigi reduksi.
Syukry Maulidy | 4207 100 079
24
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
Sistem roda gigi pada kapal ini direncanakan menggunakan Gigi Reduksi Tunggal atau Single Reduction Gears dengan loss 2% untuk arah maju dan Gigi Pembalik atau Reversing Gears dengan loss 1%. Harga efisiensi sistem roda gigi transmisi atau G dari setiap sistem adalah : 1. G Single Reduction Gears = 0,98 2. G Reversing Gears
= 0,99 (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 120)
Daya Poros yang telah direncanakan di sini adalah daya maju, Sehingga untuk daya motor penggerak yang diperlukan adalah BHPscr
= SHP / G
= 3243.404 / 0,98 = 3309.56 kW (Surjo Widodo Adjie, Daya motor yang diinstal,Engine Propeller Matching)
b. BHP mcr BHP (Brake Horse Power) yaitu daya yang didistribusikan untuk pengerak utama. Besarnya daya motor penggerak utama (BHP) adalah daya keluaran pada pelayaran normal atau SCR (Service Continue Rating), dimana besarnya adalah 85 % dari daya keluaran pada kondisi maksimum atau MCR (Maximum Continue Rating). Sedangkan daya keluaran pada kondisi maksimum (MCR) motor induk ini adalah BHPMCR
= BHPSCR / 0,85 = 3309.56 / 0,85 = 3893.64 kW
, dimana 1 HP = 0.7355 kW
= 5293.87 HP (Surjo Widodo Adjie, Daya motor yang diinstal,Engine Propeller Matching)
Syukry Maulidy | 4207 100 079
25
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
2.2.4
MT.CUU_KEE
KESIMPULAN
NO
UNIT
SIMBOL
NILAI
SATUAN
1
Propeller max diameter
DMAKS
5.867
meter
2
Wake fraction
w
0.305
3
Thrust deduction factor
t
0.104
4
Hull efficiency
ηH
1.288
5
Efficiency relative rotative
ηRR
1.05
6
Propulsive Efficiency
ηO
0.55
7
Propulsive Coefficient
PC
0.744
8
Effective Horse power
EHP
2365.43
kW
9
Delivery Horse power
DHP
3178.6
kW
10
Thrust Horse power
THP
1835.6
kW
11
Shaft Horse power
SHP
3243.4
kW
12
Break Horse power (service continuous rating)
BHPSCR
3309.6
kW
13
Break Horse power (Maksimum continuous rating)
BHPMCR
3893.64
kW
2.2.4
PEMILIHAN MESIN INDUK Pemilihan mesin induk (main angine) dilakukan setelah daya mesin penggerak utama yang
diperlukan
diketahui
melalui
perhitungan
menggunakan
rumusan.
Pertimbangan dalam pemilihan mesin induk dapat dilakukan dengan optimalisasi segi teknik dan ekonomi.Untuk segi teknis antara lain dimensi yang cukup, kehandalan, berat mesin induk, unjuk kerja mesin, ukuran mesin induk dan masih banyak lagi seperti SFOC dan sebagainya yang perlu pertimbangan. Sedangkan untuk faktor ekonomis antara lain harga mesin induk, keawetan, spare part, bahan
Syukry Maulidy | 4207 100 079
26
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
bakar, minyak pelumas serta pelumasan. Adapun mengenai daya kerja dan putaran kerja yang sesuai dengan perhitungan kondisi kapal dapat dilakukan dengan mengatur putaran kerja sehingga diperoleh daya seperti yang telah ditentukan. Pemilihan mesin utama dengan menentukan karakteristik dasar sebagai berikut ini;
Daya yang diperkirakan.
Factor kecepatan yang diinginkan
Jenis kontruksi sistemnya
Dari berbagai pertimbangan diatas, maka dalam perencanaan untuk MT.CUU_KEE dipilih mesin induk sebagai berikut :
Syukry Maulidy | 4207 100 079
27
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079
MT.CUU_KEE
28
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
KETERANGAN
MT.CUU_KEE
:
Merek
: MAN B&W
Jenis
: Motor diesel 2 langkah
Tipe
: L 35 MC
Jumlah silinder : 6
Bore
: 350 mm
Stroke
: 1050 mm
Selengkapnya data spesifikasi ini dapat dilihat pada lampiran spec engine dari motor diesel tipe tersebut. 2.2.5
PEMILIHAN GEAR BOX Karena n (rpm) mesin dengan n (rpm) propeler berbeda maka digunakan gear box untuk menurunkan rpm mesinnya,untuk memilih gearbox yang sesuai dengan mesin induk memang susah karena kita juga harus menyesuaikan dengan ratio gearbox yang tersedia dipasaran karena bila kita memesan gear box yang berbeda dengan gear box dipasaran otomatis biaya yang dibutuhkan sangat mahal oleh sebab itu
Syukry Maulidy | 4207 100 079
29
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
MT.CUU_KEE
gear box yang dipilih pada perancangan ini adalah gear box dengan ratio 1.649 dengan spesifikasi dibawah ini : Merek
: ZF MARINE
Tipe
: ZF 20570 NR2B
Ratio gear box
: 1.649
Syukry Maulidy | 4207 100 079
30
View more...
Comments
