Post on 07-Jun-2019
TUGAS AKHIRSIMULASI PEREDAMAN GETARAN PADA PROPELLER KAPAL
JENIS FIXED PITCH PROPELLER (FPP)
CLAUDIA SELVY ERSANDI 2411 105 029
PEMBIMBINGIR. YERRI SUSATIO, MT
PROGRAM STUDI S1 LINTAS JALUR TEKNIK FISIKAJURUSAN TEKNIK FISIKAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
Latar Belakang
Analisa getaran merupakan salah satu cara yang sangatbermanfaat sebagai prediksi awal terhadap adanya masalahpada mekanikal, elektrikal dan proses pada peralatan,mesin-mesin dan sistem proses yang kontinu.
Penghasil noise terbesar pada sebuah kapal yang bergerakadalah propeller noise.
Getaran disebabkan karena beberapa hal yang diantaranyayaitu kelelahan bahan, keausan, deformasi, danpenempatan struktur sehingga kejadian – kejadiantersebut dapat menaikkan besar celah antara bagian –bagian yang rapat dan terjadi keretakan material.
Permasalahan
Permasalahan yang akan diselesaikan dalampengerjaan tugas akhir ini adalah :• Berapakah nilai frekuensi natural pada propeller
kapal ?• Apakah peredam getaran dinamik dapat digunakan
untuk meredam getaran pada konstruksi propellerkapal ?
Tujuan
Tujuan dari tugas akhir ini adalah:• Menentukan nilai frekuensi natural pada propeller
kapal.• Mengetahui apakah peredam getaran dinamik dapat
digunakan untuk meredam getaran pada konstruksi propeller kapal.
Batasan Masalah
Beberapa batasan masalah yang digunakan pada tugas akhir ini adalah:• Getaran propeller hanya berasal dari getaran mesin
kapal.• Rugi transmisi tidak diperhitungkan.
Teori Penunjang
sistem yang dipengaruhi oleh eksitasi harmonik paksa,respon getarannya akan berlangsung pada frekuensi yangsama dengan frekuensi eksitasi/perangsangnya.
Salah satu sumber eksitasi harmonik adalah ketidakseimbangan pada mesin-mesin yang berputar.
Eksitasi ini tidak diinginkan oleh mesin karena dapatmengganggu operasinya atau mengganggu keamananstruktur mesin itu bila terjadi amplitudo getaran yang besar.
Fixed Pitch Propeller
Propeller dengan pitch tetap (fixed pitch prop-eller)Propeller dengan langkah tetap (fixed pitchpro-peller , FPP) biasadigunakan untuk kapal besar dengan torsi yang dihasilkan tinggi,pemakaian bahan bakar lebih ekonomis, noise atau getaranminimal.
State Space
Dalam sistem kendali, state space merupakan metode analisisuntuk sebuah sistem kendali yang kompleks. State spacedinyatakan dalam bentuk matriks. Pada model sistem propellerini dikenai gaya gangguan dari getaran yang ditimbulkan olehgaya eksitasi putaran propeller.
A t( )
0
k1−
m1
0
k1m2
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
k1m1
0
k1− k2−
m2
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
kt1−
i1
0
kt1i2
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
kt1i1
0
kt1− kt2−
i2
0
0
0
0
0
0
1
0
:= B t( )
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
:= u t( )
0
F t( )
0
0
0
0
0
0
:=
Sistem Propeller (4 degree of freedom)
Derajat kebebasan (degree offreedom) adalah derajatindependensi yang diperlukan untukmenyatakan posisi suatu sistem padasetiap saat.
Sehingga Persamaan gerak sistemtersebut adalah:
Spesifikasi KapalShaft Tail• Panjang = 3 m• Diameter = 0,3 m
Shaft companion flange• Panjang = 2 m• Diameter = 0,2 m
Propeller• Maker = KaMeWa-86 X F/4• Diameter = 3,4 m• Berat = 4530 kg• Jumlah Blade = 4 buah
Penentuan Parameter - Parameter
• Momen inersiaMomen inersia (Satuan SI : kg m2) adalah ukuran kelembamansuatu benda untuk berotasi terhadap porosnya.
•KekakuanKekakuan tiap shaft dapat dihitung dengan menggunakan rumus
Respon Dinamik Sistem Propeller
Dari grafik respon dinamik sistem propeller di atasdapat dilihat bahwa sistem propeller yang telah diuji menghasilkan amplitudo sebesar m.
Frekuensi Natural
Frekuensi Natural adalah frekuensi dimana suatu sistem yangmemiliki massa dan kekakuan bergerak ketika diberikan suatueksitasi awal, kemudian eksitasi tersebut dihilangkan sehinggastruktur tersebut bergetar secara bebas.
Frekuensi natural dari sistem propeller ini dihitung menggunakanprogram MathCad. Dari model sistem propeller yang digunakandalam tugas akhir ini diketahui bahwa nilai frekuensi natural darisistem propeller adalah 35,4 rad/det.
Analisa Pengaruh Perubahan Panjang
Dari amplitudo yang dihasilkan dari uji simulasi di atasdidapatkan nilai amplitudo m , sehinggaperubahan nilai panjang lengan yang dilakukan tidakmampu meredam getaran awal dengan amplitudosebesar m.
Analisa Pengaruh Perubahan Panjang
Dari amplitudo yang dihasilkan dari uji simulasi di atasdidapatkan nilai amplitudo m , sehingga perubahannilai panjang lengan yang dilakukan mampu meredam getaranawal. Dihasilkan bahwa dengan penambahan nilai panjanglengan dapat meredam getaran.
Analisa Pengaruh Perubahan Diameter
Dari amplitudo yang dihasilkan dari uji simulasi di atasdidapatkan nilai amplitudo terbesar yaitu m ,amplitudo di atas dihasilkan pada variasi perubahan diameterlengan d1 = 0,25 m dan d2 = 0,15 m. Sehingga perubahan nilaidiameter lengan yang dilakukan belum mampu meredamgetaran .
Analisa Pengaruh Perubahan Diameter
Pengujian ini dilakukan dengan mengubah variasidiameter lengan sebesar d1 = 0,4 m dan d2 = 0,3 m.Variasi perubahan diameter menghasilkan amplitudoterkecil sebesar m.
Analisa Pengaruh Perubahan Material (Bronze)
Pengujian Pengaruh perubahan material bronze menghasilkanamplitudo getaran sebesar m . Dari pengujian denganpengubahan material yang telah dilakukan diketahui bahwamaterial bronze mampu meredam getaran propeller sebesar23,57 %.
Analisa Pengaruh Perubahan Material (Iron)
Pengujian Pengaruh perubahan material ironmenghasilkan amplitudo getaran sebesar m.Dari pengujian yang telah dilakukan diketahui bahwamaterial tidak mampu meredam getaran pada sistemini.
KESIMPULAN• Frekuensi natural dari sistem propeller adalah 35,4 rad/det.• Sistem propeller kapal yang telah dilakukan diperoleh amplitudo
sebesar m.• Pengujian dengan pengubahan panjang lengan menghasilkan respon
dinamik dan amplitudo terkecil sebesar m• Pengujian dengan pengubahan parameter diameter lengan
menghasilkan respon dinamik dan amplitudo terkecil sebesar• Pengujian dengan pengubahan material bronze, steel, dan iron
didapatkan material yang paling baik digunakan untuk meredamgetaran adalah material bronze yang menghasilkan amplitudosebesar m .