LAPORAN TUGAS DESAIN II

TUGAS RENCANA GARIS

LAPORAN TUGAS DESAIN II2010/2011

BAB I

PENDAHULUANPropeller 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 daripada propeller ini 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 Guldhammer Harvald.

Pada tahap kedua adalah menghitung daya engine (BHP) yaitu daya mesin yang nantinya ditransmisikan ke propeller untuk menghasilkan daya dorong. Langkah berikutnya dalah memilih engine yang tepat untuk menghasilkan BHP seperti yang diinginkan dan menghasilkan kecepatan kapal yang sesuai dengan rencana yang telah dibuat.

Langkah selanjutnya adalah memilih propeller caranya dengan menentukan ratio daripada reduction gear kemudian menentukan berapa kecepatan putaran propeller yang sesuai dengan reduction gear tersebut. Kemudian dibandingkan hasilnya antara beberapa kecepatan propeller tersebut dan diambil yang paling effisien, diameternya memenuhi aturan dari Biro Klasifikasi Indonesia dan memenuhi sarat kavitasi. Dalam menentukan atau mendapatkan perhitungan tersebut adalah dengan menggunakan Bp - ( diagram.

Langkah selanjutnya adalah menghitung Engine Propeller Matching (EPM), yaitu mencocokkan antara propeller dengan mesin yang di gunakan, setelah itu melakukan perhitungan propeller serta melakukan perencanaan poros propeller. Dalam perencanaan poros data yang diperlukan adalah besarnya daya yang ditransmisikan ke propeller yang disebut dengan SHP dan besarnya torsi yang diterima oleh poros tersebut. Karena propeller ini menembus badan kapal maka diperlukan suatu alat yang berfungsi untuk mengurangi air yang masuk ke dalam kapal. Alat tersebut biasa dinamakan dengan stern tube. Sehingga untuk langkah selanjutnya adalah menghitung atau merencanakan stern tube.

Dalam laporan ini juga akan dihitung mengenai perencanaan boss propeller, kopling, tebal bantalan, pasak, tebal bantalan, stern post, intermediate shaft serta kopling penghubung antara poros propeller dan poros intermediate.

Jenis pelumasan dari stern tube yang digunakan dalam perencanaan perporosan ini adalah sistem pelumasan air laut dengan pelepasan stern tube ke arah dalam kapal.

BAB II

PEMILIHAN MOTOR PENGGERAK UTAMA

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.

II.1PERHITUNGAN TAHANAN KAPAL

Tahanan(resistance) kapal pada suatu kecepatan adalah gaya fluida yang bekerja pada kapal sedemikian rupa hingga melawan gerakan kapal tersebut. Tahanan tersebut sama dengan komponen gaya fluida yang bekerja sejajar dengan sumbu gerakan kapal. Resistance merupakan istilah yang disukai dalam hidrodinamika kapal, sedangkan istilah drag umumnya dipakai dalam aerodinamika dan untuk benda benam.

Dengan menggunakan definisi yang dipakai ITTC, selama memungkinkan, komponen tahanan secara singkat berupa:

1. Tahanan Gesek

2. Tahanan Sisa

3. Tahanan Viskos

4. Tahanan Tekanan

5. Tahanan Tekanan Viskos

6. Tahanan Gelombang

7. Tahanan Tekanan Gelombang

8. Tahanan Pemecahan Gelombang

9. Tahanan Semprotan

Sebagai tambahan dari komponen diatas, beberapa tahanan tambahan perlu disebutkan, yaitu:

1. Tahanan Anggota Badan

2. Tahanan Kekasaran

3. Tahanan Udara

4. Tahanan Kemudi

Pada perhitungan untuk mencari tahanan kapal dipakai data-data ukuran utama kapal, rumus-rumus perhitungan,tabel, dan diagram. Metode perhitungan yang digunakan adalah metode Guldhammer-Harvald.DATA KAPAL

1. Nama

: MV GOWOK2. Tipe

: Container3. Dimensi

:

a. LWL

: 143 meter

b. LPP

: 137.5 meter

c. B

: 19.2 meter

d. H

: 11.2 meter

e. T

: 8.287 meter

f. Cbwl

: 0,701g. Cb

: 0,7149h. VS

: 15knot

4.Rute Pelayaran: Surabaya Shanghai (2526 nM)

Penentuan Dimensi Kapal

Perhitungan daya kapal dengan menggunakan metode harvald terdiri dari dua komponen tahanan utama yaitu tahanan pada permukaan kapal diatas sarat air (draft) yang dipengaruhi oleh luasan bangunan atas kapal dan tahan akibat permukaan dibawah sarat air yang dipengaruhi oleh luasan permukaan basah kapal. Tahanan kapal total adalah penjumlahan dari kedua tahanan tersebut. Sedangkan untuk pengaruh yang lain seperti gelombang, kekasaran permukaan dan sebagainya diberikan kelonggaran-kelonggaran pada penambahan sea margin dan engine margin kapal.

Pada perhitungan tahanan, ditentukan terlebih dahulu koefisien masing-masing tahanan yang dapat diperoleh dari diagram-diagram dan tabel-tabel. Pada perhitungan digunakan pedoman pada buku Tahanan dan Propulsi Kapal (Sv. Harvald). Data-data ukuran utama kapal diambil dari Tugas Rencana Garis (Lines plan) yang telah dilalui mahasiswa pada semester sebelumnya.

Dalam perhitungan Tahanan Kapal dengan Metoda GULDHAMMER-HARVALD ukuran ukuran yang dipergunakan adalah: Panjang antara garis tengah:

Lpp= 137.5m

Panjang garis air :

Lwl = 143

m

Lebar :

B = 19.2

m

Sarat :

T = 8.287m

Koefisien Blok :

( = 0,7149 Koefisien Blok Waterline

(wl= 0,701 Koefisien Penampang Tengah :( = 0,9854

Koefisien Prismatik Longitudinal :( = 0,7255Algoritma Perhitungan Tahanan Kapal

Algoritma dari perhitungan tahanan kapal adalah sebagai berikut:

1. Menghitung Displacement2. Menghitung Luas Permukaan Basah3. Menghitung Froude Number4. Menghitung Koefisien Tahanan Gesek5. Menghitung Koefisien Tahanan Sisa6. Menghitung Tahanan Tambahan7. Menghitung Koefisien Tahanan Udara dan Tahanan Kemudi8. Menghitung Koefisien Tahanan Total9. Menghitung Tahanan Total Kapal10. Menghitung Tahanan Dinas Kapal Volume Displasement (= Lwl x B x T x (= 143 x 19.2 x 8.287 x 0.7149

= 15949.70 m3

(Handout mata kuliah Teori Bangunan Kapal) Berat Displasement : (= Lwl x B x T x ( x ( = 143 x 19.2 x 8.287 x 0.7149 x 1.025

= 16348.44 ton

(Handout mata kuliah Teori Bangunan Kapal) Luas Permukaan Basah: S= 1,025.Lpp ((.B+1,7T)

= 1,025 x 137.5 [(0,7149x 19.2) + (1,7 x 8.287)]

= 3958.19 m2

(Harvald 5.5.31, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 113)

Menghitung Angka Froude Formula :Fn=

(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 58)

Dimana :v = 15knot = 7.717 m / detik

g = Percepatan gravitasi standar ( = 9,8 m / detik2 )Sehingga :

Fn =

= 0.20613Menghitung Angka Reynold

Formula :Rn=

(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 58)

Dimana : Vk = Koefisien Viskositas kinematik ( = 1,188.10-6 )

Sehingga : Rn =

= 1299259163Menghitung Tahanan Gesek

Cf =

=

= 0.00148208 (Harvald 5.5.31, Tahan dan Propulsi Kapal, hal 118)

Menghitung Tahanan Sisa

CR atau tahanan sisa kapal dapat ditentukan melalui diagram Guldhammer-Harvald yang hasilnya adalah sebagai berikut

1. Interpolasi Diagram

L / ( (1/3 )= 143/ (15949.70 ) 1/3

= 5.6860Dari hasil tersebut kita interpolasi pada Diagram Guldhammer dan Harvald diperoleh:

L/ V1/3 = 4 103 CR = 1.5

L/ V1/3 = 4,5 103 CR = 1 .3L/ V1/3 = 5 103 CR = 1.1L/ V1/3 = 5,5 103 CR = 0.9

L/ V1/3 = 6 103 CR = 0.8L/ V1/3 = 6,5 103 CR = 0.7

L/ V1/3 = 7 103 CR = 0.6

L/ V1/3 = 7,5 103 CR = 0.55

L/ V1/3 = 7,5 103 CR = 0.50Sehingga, Harga 103 CR untuk L / ( (1/3) = 5,460 dapat dicari dengan metode interpolasi linier dan didapat persamaan

Y = -0.2083x + 2.3733

CR1 = 0.00096273 2. Koreksi CR terhadap B/T

B/T = 19.2 / 8.287 = 2.153598281103 CR2 = -0.028336 CR2 = -0.000028 3. Koreksi CR terhadap LCB

Posisi dari titk benam memanjang kapal (buoyancy) akan mempengaruhi besarnya tahan kapal, jika posisi dari LCB standar berada didepan dari LCB sebenarnya (pada kapal) maka tidak dilakukan koreksi tetapi jika letak LCB sebenarnya berada di depan LCB standar maka akan meningkatkan harga tahahan kapal (kapal dalam kondisi trim). Koreksi ini dilakukan untuk mengetahui penambahan dari CR akibat dari penyimpangan letak LCB sebenarnya terhadap LCB standar.

Dari diagram NSP diperoleh :

Lcb= 1,41% (di depan midship)

Dari Gbr. 5.5.15 Harvald hal. 130 diperoleh Lcb standard = 0,50%

Sehingga Lcb kapal = Lcb(NSP) Lcb (standar)

= (1,41 0,50)%

= 0.91 % didepan kapal

Karena LCB berada di depan LCB standard, maka dilakukan koreksi terhadap harga Cr dengan menggunakan rumus:

103 CR = 103 CR (Standart) +

dengan melakukan pembacaan grafik 5.5.16 pada buku Tahanan dan Propulsi kapal A.Harvarld didapatkan hasil :

CR3 = 0.00002594. Koreksi CR karena adanya anggota badan kapal

Dalam hal ini, yang perlu dikoreksi adalah karena adanya boss baling - baling, sehingga CR dinaikkkan 5 % saja.CR4 = (1+5%) CR = 0.00002723dan Propulsi Kapal, hal 119)

Koefisien Tahanan Tambahan

Dari perhitungan awal diperoleh displasemen kapal sebesar 16348.44642 ton

Jika melihat daftar pada Sv. Aa. Harvald, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 132 (5.5.23), adalah sebagai berikut :Displasemen= 1000 t,CA ( 0.6 x 10-3Displasemen= 10000 t,CA = 0.4 x 10-3 Displasemen= 100000 t,CA ( 0Displasemen= 1000000 t,CA = -0.6 x 10-3

Displasemen= 16348 t,CA ( -0.21 x 10-3 Sehingga Ca = 0.0002146 (Harvald 5.5.24, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 132)

Koefisien Tahanan Udara Dan Tahanan Kemudi

Koefisien tahanan udara :

103 CAA= 0,07

CAA= 0,07 x 10-3

(Harvald 5.5.24, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 132)

Koefisien karena tahanan kemudi:

103 CAS= 0,04

CAS= 0,04 x 10-3

(Harvald5.5.27, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 132)Tahanan Total Kapal

Koefisien tahanan total di airKoefisien tahanan total kapal atau CT dapat ditentukan dengan menjumlahkan seluruh koefisien-koefisien tahanan kapal yang ada:

CT = CR + CF + CA + CAS(Harvald 5.5.27, Tahan dan Prpulsi Kapal, hal 132)

Sehingga:

CT = CR + CF + CA + CAS

= 0.0017340 Koefisien tahanan total di udara

CT= 0,07 x 10-3 Tahanan total kapal

Dari data diperoleh :

Massa jenis air laut = ( air laut = 1025 kg/m3

Luas permukaan basah = S = 3958.19 m2

Kecepatan dinas kapal = v = 15 knots =7.717 m/det.

Sehingga:

RT= CT x ( 0,5 x ( x v2 x S )

= 209.4508314 KNRT= Ctudara x 0.5 x ( udara x v2 x luasan kompartemen bagian depan

= 0.000514312 KNRT total= RT udara + RT air

= 209.45 KNKondisi Pelayaran DinasKarena dari perencanaan telah ditentukan bahwa rute pelayaran kapal adalah Surabaya Shanghai sejauh 2526 mil laut. Dari kondisi karekteristik daerah pelayaran dinas kapal ini maka diambil harga tambahan untuk jalur pelayaran Asia Timur, yaitu sebesar 15-30%. Dalam perancanaan ini diambil harga tambahan sebesar 15%, sehingga :

RT (dinas)= RT + 15 % RT

= 209.45 + ( 15% x 209.45)

= 240.87 kN

(Harvald 5.5.27, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 132)II.2PERHITUNGAN DAYA MOTOR INDUKSecara 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);

(vi) Daya yang diindikasi (Indicated Power-PI).

1. Perhitungan Effective Horse Power (EHP)

Effective horse power 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.

EHP = RTdinas x Vs

= 1858.69 kW

= 2491.54 HP

(Harvald 5.5.27, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 135)2. Perhitungan Wake Friction (w)

Adalah perbedaan antara kecepatan kapal dengan kecepatan aliran air yang menuju ke baling-baling, perbedaan antara kecepatan kapal dengan kecepatan aliran air akan menghasilkan harga koefisien arus ikut.

Didalam perencanaan ini menggunakan single screw propeller, sehingga :

w= 0.5Cb - 0.05

= 0.31453. Perhintungan Thrust Deduction Factor (t)

Gaya dorong T yang diperlukan untuk mendorong kapal harus lebih besar dari R kapal, selisih antara T dengan R = T R disebut penambahan tahanan, yang pada prakteknya hal ini dianggap sebagai pengurangan atau deduksi dalam gaya dorong baling-baling, kehilangan gaya dorong sebesar (T-R) ini dinyatakan dalam fraksi deduksi gaya dorong.

Nilai t dapat dihitung apabila nilai w diketahui : t= k x w

nilai k adalah antara 0.7-0.9, diambil k= 0,8

= 0.8 x 0.214

= 0.252(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Persamaan 47 Hal 159)

4. Perhitungan Speed of Advance (Va)

Keberadaan lambung kapal didepan propeller mengubah rata-rata kecepatan lokal dari propeller. Jika kapal bergerak dengan kecepatan V dan akselerasi air di bagian propeller akan bergerak kurang dari kecepatan kapal tersebut. Akselerasi air tersebut bergerak dengan kecepatan Va, diketahui sebagai Speed of Advance. Perhitungannya adalah sbb:

Va = (1 - w) Vs

= 5.2938 m/s(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Figur 21 Hal 161)

5. Pehitungan Efisiensi Propulsifa. Efisiensi Relatif Rotatif (rr)

Nilai dari rr untuk single screw ship antara 1,02 1,05. Diambil : 1,05(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 152)

b. Efisiensi Propulsi (p) p = o x rr

= 0.55 (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 152)

c. Efisiensi Lambung (H)

Efisiensi lambung (hull) adalah rasio antara daya efektif (PE) dan daya dorong (PT). Efisiensi Lambung ini merupakan suatu bentuk ukuran kesesuaian rancangan lambung(stern) terhadap propulsor arrangement-nya, 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.

H = (1 - t) / (1 - w)

= 1,05

(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Tabel 5 Hal 160)

d. Perhitungan Koefisien Propulsi (Pc)

Koefisien propulsif adalah perkalian antara efisiensi lambung kapal, efisiensi propeller dan efisiensi Relatif-rotatif.

Pc = rr x p x H

= 0.6305

(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 152)

6. Perhitungan Delivered Horse Power (DHP)

DHP = EHP / Pc

= 3951.7535 HP

(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 120)7. Perhitungan Thrust Horse Power (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/H

= 2372.89 HP

(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 120)

8. Perhitungan Shaft Horse Power (SHP)

Untuk kapal dengan perletakan kamar mesin yang berada di belakang kapal, kerugian mekanisnya sebesar 2%. Akan tetapi apabila perletakan kamar mesin tersebut berada di tengah kapal maka kerugian mekanis yang ditimbulkan adalah 3%. Dalam perencanaan ini, kamar mesin kapal akan diletakkan di belakang kamar mesin, sehingga menggunakan nilai kerugian mekanis sebesar 2%.

SHP = DHP/sb

= 4032.7535 HP

(Dwi Priyanta Lecturer for PKM 2, Page7-11)

9. Perhitungan Power Main Engine

a. BHP Scr

Karena efek dari Transmition system efficiency(G), kapal ini tidak menggunakan reducion gears, maka nilai G=1. (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 120)BHPscr = SHP/G

= 4032.7535 HP

(Surjo Widodo Adjie, Daya motor yang diinstal,Engine Propeller Matching)

b. BHP mcr

BHP-SCR adalah daya output dari motor penggerak pada kondisi Continues Service Rating (CSR), yaitu daya motor pada kondisi 80 - 85% dari Maximum Continues Rating (MCR)-nya. Artinya, daya yang dibutuhkan oleh kapal agar mampu beroperasi dengan kecepatan servis VS adalah cukup diatasi oleh 80 - 85% daya motor (engine rated power) dan pada kisaran 100% putaran motor (engine rated speed).

BHPmcr= BHPscr/0.85

= 4744 HP

= 3539.03 KW

(Surjo Widodo Adjie, Daya motor yang diinstal,Engine Propeller Matching)Oleh karena itu, kapal ini akan menggunakan mesin:

JenisMAN B&W

Type

S 26 MC

Daya Max3600 kW

Jml.Sylinder9

Bore260 mm

Piston Stroke980 mm

RPM

250 RPM

SFOC179 gr / kWh

Cycle

2 strokes engine

BAB IIIPEMILIHAN PROPELLER DAN

PEMERIKSAAN KAVITASIIII.1TUJUAN

Tujuan dari pemilihan type propeller adalah menentukan karakteristik propeller yang sesuai dengan karakteristik badan kapal(badan kapal yang tercelup ke air) dan besarnya daya yang dibutuhkan sesuai dengan kebutuhan misi kapal. Dengan diperolehnya karakteristik type propeller maka dapat ditentukan efisiensi daya yang ditransmisikan oleh motor induk ke propeller.

Langkah langkah dalam pemilihan type propeller :

1. Perhitungan dan pemilihan type propeller (Engine Propeller Matching)2. Perhitungan syarat kavitasi

3. Design dan gambar type propeller.

III.2DESIGN CONDITION

Dalam melakukan perancangan propeller, pertama kali yang harus dipahami adalah mengenai beberapa definisi yang mempunyai korelasi langsung terhadap perancangan, yang mana meliputi Power, Velocities, Forces, dan Efficiencies.

Ada tiga parameter utama yang digunakan dalam perancangan propeller, antara lain : Delivered Horse Power (DHP); Rate of Rotation (N); dan Speed of Advance (Va), yang selanjutnya disebut sebagai kondisi perancangan(Design Condition). Adapun definisi dari masing-masing kondisi perancangan adalah sebagai berikut :

a. Delivered Horse Power (DHP), adalah power yang di-absorb oleh propeller dari Shafting System untuk diubah menjadi Thrust Horse Power (THP).Berdasarkan perhitungan sebelumnya, digunakan nilai DHP adalah sebesar :

DHP = 3951.7535 HP

b. Rate of Rotation (N), adalah putaran propeller. Putaran propeller direncanakan berkisar di 250 RPM, dari putaran main engine sebesar 250 rpm. Dalam perhitungan ini, dicari nilai reduction gears yang yang menghasilkan efisiensi paling tinggi. Oleh karena itu diuji 3 nilai rasio reduction gears sekaligus yaitu: Rasio 1,771 Rasio 2,000 Rasio 2,129c. Speed of Advance (Va), adalah kecepatan aliran fluida pada disk propeller. Harga Va adalah lebih rendah dari Vs (kecepatan servis kapal) yang mana hal ini secara umum disebabkan oleh friction effects dan flow displacement effects dari fluida yang bekerja pada sepanjang lambung kapal hingga disk propeller. Dari perhitungan sebelumnya, telah didapatkan harga Va sebesar :Va = 5.2938 m/sVa = 10.2825 knotIII.3 OPTIMUM DIAMETER & PITCH PROPELLER

Prosedur perancangan propeller dengan menggunakan bantuan data yang diturunkan dari pengujian-pengujian model propeller series (Standard Series Open Water Data), adalah dimaksudkan agar nilai diameter dan pitch yang optimal dari propeller yang dirancang tersebut dapat didefinisikan. Adapun prosedur perancangan dengan menggunakan Bp- Diagram yang dikembangkan oleh Taylor adalah sebagai berikut :Dari perhitungan tahanan kapal didapatkan didapat :

t=0,252

w=0,3145

Vs=15 knot

=7.717 m/s

air laut=1025 kg/m3Proses penentuan dan pemilihan type propeller dilakukan dengan pembacaan diagram Bp - ( setelah melalui langkah-langkah berikut : Menentukan nilai BP ( Power Absorbtion )

Nilai BP diperoleh dari rumusan :

dimana : Va = ( 1 w ) VSContoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:Bp1 = N x P^ 0.5 / Va^2.5=56.74464

Pembacaan diagram Bp-1 (pada lampiran)

Pada pembacaan diagram Bp-1, nilai Bp harus dikonversikan terlebih dahulu, dengan rumusan:

Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:

0,1739.Bp1= 1.31

Menentukan nilai dan (1/J) dari pembacaan BP - ( diagram (terlampir)

Dengan nilai Bp sebesar 1.31 tersebut, pada diagram Bp- ditarik garis hingga memotong maximum efficiency line. Dari titik potong itu kemudian ditarik garis ke kiri sehingga didapatkan nilai (P/D)o sebesar 0,625 dan juga (1/J)o = 2.89 , sehingga:

o = [(1/J)o]/0,009875

= 292.65823Catatan : diagram Bp- yang digunakan pada Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35 :

Sebenarnya (1/J) adalah sama dengan , yang membedakan adalah (1/J) menggunakan satuan internasional (SI) sedangkan menggunakan satuan British. Pada perhitungan selanjutnya notasi yang akan dipakai seterusnya adalah untuk mewakili (1/J).

Menentukan nilai Diameter Optimum (D0) dari pembacaan diagram BP - (

Nilai Do atau diameter propeller pada kondisi open water dapat dihitung dengan formulasi sebagai berikut :

Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35 :

Do = 11.06 ft

Menentukan nilai Pitch Propeler (P0)

Nilai P0 diperoleh dari rumusan :

(P/D)o = 0.625 Po= 0.625 Do

= 0.625x 11.06

= 6.9125 feet

= 2.10693 meter Menentukan nilai Diameter Maksimal (DB)

Nilai DB diperoleh dari rumusan :

DB = 0,95 x D0 ( untuk single screw Propeller )

DB = 0,97 x D0 ( untuk twin screw Propeller )Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:

Db = 10.51 feet = 3.2 m Menentukan nilai (BNilai (B diperoleh dari rumusan :

Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:b = 278.02532 Menghitung nilai

Setelah nilai B didapatkan, maka nilai tersebut diplotkan ke diagram Bp- dan dipotongkan dengan maximum efficiency line seperti pada pembacaan diagram Bp- untuk kondisi open water, sehingga diperoleh nilai (P/D)B = 0,635 serta efisiensi behind the ship (B = 0,524. Dari harga-harga yang telah didapatkan tersebut, maka nilai pitch propeller behind the ship dapat dihitung sebagai berikut : (P/D)B = 0.635 PB= 0.635 x DB

= 0.635 x 3.2 = 2.032 meter

Menentukan Effisiensi masing-masing type propeller

Langkah-langkah diatas dilakukan pula untuk masing-masing variasi rasio gearbox sehingga didapat berbagai nilai efisiensi propeller. Dari nilai-nilai diatas, cari efisiensi propeller yang paling tinggi.(Dilihat di Lampiran) Perhitungan KavitasiPerhitungan kavitasi perlu dilakukan dengan tujuan untuk memastikan suatu propeller bebas dari kavitasi yang menyebabkan kerusakan fatal terhadap propeller. Perhitungan kavitasi ini dengan menggunakan Diagram Burrils.

Prosedur yang digunakan untuk menghitung angka kavitasi adalah sebagai berikut:

1. Menghitung nilai Ae

A0=

Ae= A0 x (Ae/A0)Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:

Ao= 86.700568Ae= 30.3451992. Menghitung nilai Ap

Ap = Ad x (1,067 (0,229 x))

dimana : Ad= Ae

Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:

Ap= 27.965683. Menghitung nilai (Vr)2

(Vr)2= Va2 + (0,7 x ( x n x D)2

dimana : Va= speed advance (m/s)

n= putaran propeller (rps)

D= Diameter behind the ship (m)Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:

Vr2= 884.220644. Menghitung nilai T

T=

dimana : EHP= Effective Horse Power

Vs = Kecepatan Dinas

T= Thrust Deduction FactorContoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:

T = 308.39285. Menghitung nilai C

C =

Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:

C= 0.026. Menghitung nilai 0.7R

0,7R =

dimana:H= tinggi sumbu poros dari base line ( m )

VA= speed of advance ( m/s )

n = putaran propeller ( RPS )

D = diameter propeller ( m )

Nilai 0.7R tersebut di plotkan pada Burrill Diagram untuk memperoleh C diagram (pada lampiran). Untuk syarat terjadinya kavitasi adalah C diagram < C hitungan. Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35 :

H = 9.31 - 2,89

= 5.881 m

0.7R= 0.30Masukkan nilai ke diagram burill sehingga akan diperoleh nilai C diagram.

Untuk 0.7R = 0.30 didapat nilai C diagram sebesar 0.14.Setelah didapat nilai c diagram selanjutnya dicek dengan syarat kavitasi untuk menentukan apakah propeller yang dipilih mengalami kavitasi atau tidak.Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35:

0.02< 0.14

Propeller yang dipilih telah memenuhi syarat kavitasi karena nilai c lebih kecil dari nilai c max, hal ini berarti bahwa propeller tersebut bebas dari kavitasi. Perhitungan Clearance PropellerBerdasarkan aturan yang berlaku, ruang/space aman yang tersedia untuk propeller adalah 0,6T ~ 0,7T dimana T adalah sarat air kapal. Referensi lain menyebutkan bahwa ukuran yang perlu dipertimbangkan untuk ruang aman propeller pada lambung kapal adalah : 0,6T ( 0,7T ( 0,04 D + 0,08 D + D, dimana D = diameter propeller

Pada perencanaan awal dalam Tugas Rencana Garis diambil diameter maksimal adalah 0,7T. Contoh kasus Untuk tipe Propeller B3-35 :

D + 0,08 D + 0,04 D 0,7 T

3.2+ (0.08 x 3.2) + (0,04 x 3.2)

0.7 x 9.31

3.584

6.517 m (memenuhi)

Catatan : D yang digunakan dalam perhitungan diatas adalah dipilih diameter behind the ship yang paling besar dari kelima diameter hasil perhitungan untuk masing-masing tipe propeller. Sehingga apabila perhitungan di atas memenuhi, maka untuk diameter yang lain pasti memenuhi.Seluruh langkah-langkah diatas digunakan untuk mencari nilai dari semua variasi rasio gear box dan tipe propeller yang digunakan.(Terlampir)

Maka propeller yang dipilih harus didasarkan atas pertimbangan sebagai berikut :

Propeller yang digunakan tidak boleh melebihi batasan = 6.517 m

Memiliki tingkat effisiensi yang paling tinggi

Tidak mengalami fenomena kavitasi

Dari pertimbangan di atas maka spesifikasi propeller yang digunakan adalah sebagai berikut :

DATA PROPELLER

Type Propeller

:B4-40

propeller

:0.54

P/D

:0,7

Diameter (m)

:3.08

RPM prop

:250 rpmBAB IV

ENGINE PROPELLER MATCHINGDATA PROPELLER

Type Propeller::B4 - 40

propeller

:0,542

P/D

:0,70

Diameter (m)

:3,08

RPM prop

:250 rpmTahanan total pada saat clean hull(lambung bersih, tanpa kerak) :

Rt trial = 198.44 kN

Tahanan total pada saat service(lambung telah ditempeli oleh fouling) :

Rt service = 228.21 kN

1. Menghitung Koefisien

Rumus :Rt = 0,5 x x Ctotal x s x Vs2

Rt = x Vs2

(Suryo Widodo Adjie, Engine Propeller Matching)Sehingga :

clean hull = 7478,781 service = 8601,2732. Menghitung Koefisien

(Suryo Widodo Adjie, Engine Propeller Matching)Sehingga: = 1.224727

3. Membuat kurva KT J

Sebelum membuat kurva Kt - J,dicari nilai KT terlebih dahulu dengan rumusan:

Dimana nilai J untuk B4-40 berkisar antara nilai 0 1,6. Setelah itu dibuat tabel berikut:Tabel KT - J Clean Hull

JJ2KT

00.000.00

0.10.010.01

0.20.040.04

0.30.090.10

0.40.160.17

0.50.250.27

0.60.360.39

0.70.490.52

0.80.640.68

0.90.810.87

11.001.07

1.11.211.29

1.21.441.54

1.31.691.81

1.41.962.10

1.52.252.41

1.62.562.74

Lalu dibuat kurva KT- J. Kurva ini merupakan interaksi lambung kapal dengan propeller.

Lalu kurva KT J tersebut diplotkan ke kurva open water propeller untuk mendapatkan titik operasi propeller.

4. Membuat Kurva Open Water

Pada langkah ini, dibutuhkan grafk open water test untuk propeller yang telah dipilih yakni B4-40. Setelah itu dicari nilai masing-masing dari KT, 10KQ, dan behind the ship. Tentu saja dengan berpatokan pada nilai P/Db yang telah didapat pada waktu pemilihan propeller.

Sehingga dari kurva open water B4-40 didapatkan data sebagai berikut :

Setelah didapatkan data diatas, maka nilai tersebut diplotkan ke dalam grafik bersama dengan kurva KT J yang telah didapat di awal.

P/Db0.700

JKT10 KQ

00.280.290

0.10.260.270.15

0.20.230.250.29

0.30.20.230.415

0.40.1650.20.52

0.50.130.170.59

0.60.0850.130.615

0.70.0450.090.525

0.750.020.070.37

0.800.0450

0.8500.0250

5. Pembacaan Grafik pada Kurva Open Water B Series B4-40Berdasarkan pembacaan grafik, maka didapatkan hasil:

a. Titik Operasi Propeller:J

=0,43KT

=0,15KQ

=0,0258

=0,51Dimana:

J:Koefisien Advance

KT:Koefisien Gaya Dorong

10KQ:Koefisien Torsi

:Efisiensi Propeller behind the ship

Dengan diketahuinya nilai efisiensi propeller yang baru maka dapat dikoreksi kembali besarnya kebutuhan daya motor penggerak utama.

a. Perhitungan Effective Horse Power

EHP = 2234.68 hp

b. Perhitungan Koefisien Propulsif

1. Efisiensi relatif rotatif (rr)

Pada kapal yang menggunakan single screw, niliai efisiensi relatif rotatif berkisar antara 1,02 1,05. Pada perencanaan ini diambil nilai rr = 1,052. efisiensi propeller (p)

Nilai efisiensi propeller sebesar 0,513. koefisien propulsif (PC)

efisiensi propulsif adalah nilai efisiensi yang didapat dengan mengalikan antara Efisiensi relatif rotatif, Efisiensi propeller dan efisiensi lambung.

Pc = rr x p x hull

= 1,05 x 0,51 x 1,05

= 0.586c. Perhitungan Delivered Horse Power

DHP = EHP / Pc

= 3811.42 hp

d. Perhitungan Shaft Horse Power

Kerugian transmisi poros umumnya diambil 2% untuk kamar mesin di belakang dan 3% untuk kamar mesin di tengah.

SHP= DHP / sb

= 3889.20 hp

e. Perhitungan Daya Penggerak Utama

Pada perhitungan daya penggerak utama kapal, harga efisiensi reduction gears adalah:

g = 98% untuk single reduction gears

g = 99% untuk reversing reduction gearsDaya pada perhitungan ini adalah daya untuk bergerak maju, sehingga :

BHPscr = SHP/g

= 3889.20 hp

HPmcr = BHPmcr/0.9

= 4321.33 hp

= 3222.42 kW

Oleh karena itu, maka akan digunakan engine :

max engine HP= 3600 hp

rpm engine

= 250

rpm propeller

= 2506. Membuat Tabel Clean Hull Condition dan Service Conditiona. Menghitung Putaran Engine

Putaran Engine dari mesin yang dipilih adalah 250 RPM. Dalam tabel Clean Hull Condition dan Service Condition, pembagian skala dari putaran engine dibuat per kelipatan 10 sampai dengan 250 RPM.

b. Menghitung putaran PropellerMenghitung putaran propeller dapat dilakukan dengan membagi putaran engine dengan rasio gearbox.

c. Menghitung Torsi(Q)Dalam menghitung torsi atau torque(Q) kita dapat menggunakan rumus:

........(Dwi Priyanta Lecturer for PKM 2)

Q250rpm = 121.32024...(pada clean hull condition)d. Menghitung Delivered Horse PowerDengan mengetahui nilai torsi maka kita dapat mencari nilai delivered horse power(DHP).

Rumusnya adalah:

...(S.W.Adjie, Engine Propeller Matching) DHP250RPM= 2842.17589 kWe. Menghitung Brake Horse PowerDengan mengetahui nilai DHP maka kita dapat mencari nilai Brake horse power(BHP).

Rumusnya adalah:

(S.W.Adjie, Engine Propeller Matching)

BHP250RPM= 2900.176 kWf. Menghitung Persentase RPMRumusnya adalah:

%237.33rpm = 94.93%g. Menghitung Persentase PowerRumusnya adalah:

Contoh soal:

237.33rpm= 78,55 %...(pada Clean Hull condition)

n-enginen-propellern-propellerQDHPSHPBHPSCRRPM BHPSCR

(rpm)(rpm)(rps)(KW)(KW)(KW)(%)(%)

000.0000.000.000.000.000.00

10100.170.200.210.220.224.000.01

20200.330.811.701.741.748.000.05

30300.501.835.755.875.8712.000.16

40400.673.2613.6413.9213.9216.000.39

50500.835.0926.6427.1827.1820.000.76

60601.007.3346.0346.9746.9724.001.30

70701.179.9873.1074.5974.5928.002.07

80801.3313.03109.11111.34111.3432.003.09

90901.5016.49155.36158.53158.5336.004.40

1001001.6720.36213.11217.46217.4640.006.04

1101101.8324.64283.65289.44289.4444.008.04

1201202.0029.32368.25375.77375.7748.0010.44

1301302.1734.41468.20477.76477.7652.0013.27

1401402.3339.91584.77596.71596.7156.0016.58

1501502.5045.81719.24733.92733.9260.0020.39

1601602.6752.12872.90890.71890.7164.0024.74

1701702.8358.841047.011068.381068.3868.0029.68

1801803.0065.971242.861268.221268.2272.0035.23

1901903.1773.501461.721491.551491.5576.0041.43

2002003.3381.441704.881739.671739.6780.0048.32

2102103.5089.791973.612013.892013.8984.0055.94

2202203.6798.552269.192315.502315.5088.0064.32

2302303.83107.712592.902645.822645.8292.0073.50

2392393.99116.732925.402985.102985.1095.7882.92

2402404.00117.282946.033006.153006.1596.0083.50

2502504.17127.253329.843397.793397.79100.0094.38

n-enginen (propeller)BHP (KW)BHP (KW)

(rpm)(rpm)(rps)%(clean hull)%(rough hull)%

000.0000.000.000.000.000.00

10100.1674.180.220.010.230.01

20200.3338.351.740.051.830.05

30300.50012.535.870.166.160.17

40400.66716.7113.920.3914.610.41

50500.83320.8827.180.7628.540.79

60601.00025.0646.971.3049.321.37

70701.16729.2474.592.0778.322.18

80801.33333.41111.343.09116.913.25

90901.50037.59158.534.40166.454.62

1001001.66741.76217.466.04228.336.34

1101101.83345.94289.448.04303.918.44

1201202.00050.12375.7710.44394.5610.96

1301302.16754.29477.7613.27501.6413.93

1401402.33358.47596.7116.58626.5417.40

1501502.50062.65733.9220.39770.6221.41

1601602.66766.82890.7124.74935.2525.98

1701702.83371.001068.3829.681121.7931.16

1801803.00075.181268.2235.231331.6336.99

1901903.16779.351491.5541.431566.1343.50

2002003.33383.531739.6748.321826.6550.74

2102103.50087.712013.8955.942114.5858.74

2202203.66791.882315.5064.322431.2867.54

2302303.83396.062645.8273.502778.1177.17

239.44239.43853.991100.002985.1082.923134.3587.07

2402404.000100.233006.1583.503156.4687.68

2502504.167104.413397.7994.383567.6899.10

Kurva Engine Envelop didapatkan dari tabel:Engine TypeLayOut PointEngine SpeedPower

Bore260 mmL12503600

L32123060

Stroke980 mmL22502880

L42122430

Dari semua data-data diatas, maka kita dapat membuat Kurva Engine Propeller Matching :

Kurva EPM:perbandingan antara Power Vs RPM engine

BAB V

PENGGAMBARAN PROPELLERDidalam melakukan perancangan propeller, pertama-tama yang harus dipahami adalah mengenai beberapa definisi yang mempunyai korelasi langsung terhadap perancangan tersebut meliputi Power, Velocities, Forces, dan Efficiencies.

Ada 3 (tiga) parameter utama dalam propeller design, antara lain :

a. Delivered Power (Pd)b. Rate of rotation (N)c. Speed of Advance (Va)Adapun definisi dari masing-masing Kondisi Perancangan adalah sebagai berikut :

Delivered Power (Pd), adalah power yang di-absorb oleh propeller dari Shafting System untuk diubah menjadi Thrust Power (Pt).

Rate of Rotation (N), adalah putaran propeller.

Speed of Advance (Va), adalah Kecepatan aliran fluida pada disk propeller. Harga Va adalah lebih rendah dari harga Vs (kecepatan servis kapal), yangmana hal ini secara umum disebabkan oleh friction effects dan flow displacement effects dari fluida yang bekerja pada sepanjang lambung kapal hingga disk propeller.Penggambaran propeller design serta penentuan parameter dimensinya, termasuk juga bentuk blade section; thickness; panjang chord dari masingmasing blade section, dsb. Dapat digunakan tabel Wageningen B-Screw Series. Dimana Cr adalah chord length dari blade section pada setipa radius r/R

Sr merupakan maximum blades thicknes pada setiap radius r/r.

Titik-titik koordinat yang dibutuhkan oleh profil dapat dihitung dengan formulasi yang diberikan oleh Van Gent et al (1973) dan Van Oossanen (1974) adalah sebagai berikut :

Dimana Yface dan Yback merupakan vertical ordinat dari titik-titik tersebut pada blade section (bagian face dan bagian back) terhadap pitch line. Tmax merupakan maximum blade thicknes, tte:tle merupakan ketebalan blade section pada bagian trailing edge serta leading edge. V1;V2 merupakan 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 didapat :

r/R(CrZ)/(D(Ae/Ao)CrAr/CrArBr/CrBr

0,21,6621080,92330,617666,92960,35378,323138

0,31,8821224,00580,613750,31550,35428,402013

0,42,051333,26880,601801,29450,35466,644063

0,52,1521399,6070,586820,16970,35489,86245

0,62,1871422,37010,561797,94960,389553,301979

0,72,1441394,4040,524730,66770,443617,720972

0,81,971281,23880,463593,21350,479613,713361

0,91,5821028,89330,351361,14150,5514,446625

1------0---------

Sr/D = Ar-BrZSrCr-Ar

ArBr

0,05260,004173,118413,9936

0,04640,0035153,252473,6902

0,04020,003133,386531,9742

0,0340,0025113,52579,4373

0,02780,00293,654624,4205

0,02160,001573,788663,7363

0,01540,00153,922688,0252

0,00920,000534,056667,7517

0,003014,19---

Berdasarkan formula (Cr.Z)/(D(Ae/Ao) maka kita akan meperoleh nilai Cr. Misalkan perhitungan pada r/R 0,2 maka Cr = (1,622 x diameter x Ae/Ao)/Z

Cr = (1,622 x 3530 x 0,35)/3 = 667,994 mm

Berdasarkan formula Ar/Cr = 0,617, maka kita akan memperoleh nilai Ar dengan memasukkan nilai Cr yang telah diperoleh pada perhitungan sebelumnya yaitu :

Ar/Cr = 0,617

Ar = 667,994 x 0,617

= 412,1521 mm

Demikian halnya untuk mencari nilai Br menggunakan formula Br/Cr = 0,35 maka kita akan memperoleh nilai Br dengan memasukkan nilai Cr yang telah diperoleh pada perhitungan diatas yaitu :

Ar/Br = 0,35

Br = 667,994 x 0,35

= 223,7979 mm

Sedangkan untuk mencari nilai ketebalan maksimum kita menggunakan formula Sr/D = Ar-BrZ, dimana dengan nilai-nilai yang telah kita peroleh diatas maka kita akan mendapatkan nilai Sr dengan algoritma sebagai berikut :

Sr/D = Ar-BrZ

Sr = D x (Ar-BrZ)

= 3530 x (412,1521 (223,7979 x 3))

= 173,118 mm

Untuk memperoleh panjang bagian trailing edge maka kita mendapatkan nilai tersebut dengan mengurangkan nilai dari Cr dengan Ar yaitu sbb :

Dr = Cr-Ar = 667,994 412,1521 = 255,8419 mm

Setelah kita mendapatkan parameter-parameter diatas maka kita akan memperoleh gambaran sesuai dengan gambaran diatas. Langkah selanjutnya adalah mencari ketebalan propeller disetiap r/R dengan prosentase panjang atau lebar sebagai berikut :

Menentukan ordinat Face Trailing edge :

Ordinat face Trailing EdgeOrdinat face Trailing Edge sebelum di skala

r/R20%Ordinat (mm)40%Ordinat (mm)60%Ordinat (mm)80%Ordinat (mm)100%Ordinat (mm)

0.21.55%1.7475.45%6.14410.90%12.28718.20%20.51630.00%33.818

0.30.00%0.0001.70%1.6965.80%5.78812.20%12.17523.35%23.301

0.40.00%0.0000.00%0.0001.50%1.3036.20%5.38517.85%15.504

0.50.00%0.0000.00%0.0000.00%0.0001.75%1.2949.70%7.170

0.60.00%0.0000.00%0.0000.00%0.0000.00%0.0005.10%3.110

0.70.00%0.0000.00%0.0000.00%0.0000.00%0.0000.00%0.000

0.80.00%0.0000.00%0.0000.00%0.0000.00%0.0000.00%0.000

0.90.00%0.0000.00%0.0000.00%0.0000.00%0.0000.00%0.000

Menentukan ordinat Back Trailing edge :Ordinat Back Trailing Edge

Ordinat Back Trailing Edge belum di skala

r/R20%Ordinat(mm)40%Ordinat(mm)60%Ordinat(mm)80%Ordinat(mm)

0.296.45%108.72686.90%97.96172.65%81.89753.35%60.140

0.396.80%96.59986.80%86.61971.60%71.45150.95%50.844

0.497.00%84.25086.55%75.17470.25%61.01647.70%41.430

0.596.95%71.66586.10%63.64568.40%50.56143.40%32.081

0.696.80%59.03385.40%52.08067.15%40.95140.20%24.516

0.796.65%46.43884.90%40.79366.90%32.14439.40%18.931

0.896.70%33.95385.30%29.95167.80%23.80640.95%14.378

0.997.00%21.51187.00%19.29370.00%15.52345.15%10.012

Perhitungan secara keseluruhan akan dipaparkan pada bagian lampiran.

PROPELLER

Diameter propeller(ft) Db = 10.072 ft

Diameter propeller(m) Db = 3,08 m = 3080 mm

untuk Fa/F= 0,35L0,6R = = 772,01 mmCenter line ke trailing edgeCenter line ke Trailing Edge ( Dr = cr - ar)

r/RL 0.6 R (mm)KonstantaOrdinat (mm)Skala 1:100

0.2673.6029.18%196.561.97

0.3673.6033.32%224.442.24

0.4673.6037.30%251.252.51

0.5673.6040.78%274.692.75

0.6673.6043.92%295.842.96

0.7673.6046.68%314.433.14

0.8673.6048.35%325.683.26

0.9673.6047.00%316.593.17

1673.6020.14%135.661.36

Center line ke leading edgeCenter line ke Leading Edge(ar) = L 0.6 R x K

r/RL 0,6 R (mm)KonstantaOrdinat (mm)Skala 1:100

0.2673.6046.90%315.923.16

0.3673.6052.64%354.583.55

0.4673.6056.32%379.373.79

0.5673.6057.60%387.993.88

0.6673.6056.08%377.753.78

0.7673.6051.40%346.233.46

0.8673.6041.65%280.552.81

0.9673.6025.35%170.761.71

1673.600.00%0.000.00

Panjang elemen total

Panjang elemen total (cr)= L 0,6 R x K

r/RL 0.6 R(mm)KonstantaOrdinat (mm)Skala 1 : 100

0.2673.6076.08%512.475.12

0.3673.6085.96%579.025.79

0.4673.6093.62%630.626.31

0.5673.6098.38%662.686.63

0.6673.60100%673.606.74

0.7673.6098.08%660.666.61

0.8673.6090.00%606.246.06

0.9673.6072.35%487.354.87

1673.600.00%0.000.00

Ketebalan maksimum blade tiap elemen

Ketebalan maksimum blade tiap elemen(sr)= k x D

r/RKonstanta (%D)Ordinat (mm)Skala 1:100

0.23.66%112.731.13

0.33.24%99.791.00

0.42.82%86.860.87

0.52.40%73.920.74

0.61.98%60.980.61

0.71.56%48.050.48

0.81.14%35.110.35

0.90.72%22.180.22

10.30%9.240.09

Jarak ordinat tebal maksimum dari leading edgeJarak ordinat Tebal maksimum dari Leading Edge (br) = K x cr

r/RKonstanta (%D)Ordinat(mm)Skala 1:100

0.235.0%179.371.79

0.335.0%202.662.03

0.435.0%220.722.21

0.535.5%235.252.35

0.638.9%262.032.62

0.744.3%292.672.93

0.847.9%290.392.90

0.950.0%243.672.44

Distribusi PitchP/D=0,87P/D=2670,9 mm

P/2p=425,3025 mm

Distribusi Pitch= P/D x K x 1000

r/RKonstanta (%D)Ordinat (mm)Skala

0.282.20%282.202.822

0.388.70%304.523.045

0.495.00%326.153.261

0.599.20%340.573.406

0.6100.00%343.313.433

0.7100.00%343.313.433

0.8100.00%343.313.433

0.9100.00%343.313.433

Ordinat back trailling edge[Tabel Terlampir.]

Ordinat back leading edge

[Tabel Terlampir.]

Ordinat face trailling edge

[Tabel Terlampir.] SHAPE \* MERGEFORMAT

Ordinat face leading edge

[Tabel Terlampir.] SHAPE \* MERGEFORMAT

Dari gambar distribusi pitch diatas, selanjutnya dibuat garis-garis yang memotong masing-masing elemen blade, dan dari garis tersebut dibuat garis tegak lurus dan diplotkan pada gambar expanded.

Untuk gambar developed dan projected diperoleh dengan memproyeksikan masing-masing panjang A, B, C, D, dan E berturut-turut untuk masinhg-masing r/R propeller. Sedangkan untuk gambar side view, diperoleh dengan memproyeksikan panjang garis F dan H. SHAPE \* MERGEFORMAT

BAB VI

PERENCANAAN POROS PROPELLER

DAN PERLENGKAPAN PROPELLER

VI.1PERENCANAAN DIAMETER POROS PROPELLER

Langkah-langkah perhitungan perencanaan poros propeller adalah:

1. Menghitung daya perencanaan

2. Menghitung kebutuhan torsi

3. Menghitung tegangan yang diijinkan

4. Menghitung diameter poros

5. Pemeriksaan Persyaratan (koreksi)Perencanaaan diameter poros propeller menurut buku Elemen Mesin Soelarso adalah diformulasikan sebagai berikut:

Langkah perhitungannya sebagai berikut:1. Menghitung Daya Perencanaan

Daya Poros

SHP = 4032,402 HP

= 3008,171 kW

Factor Koreksi Daya :

a. fc = 1.2 2.0 (Daya maksimum)

b. fc = 0.8 1.2 (Daya rata-rata)

c. fc = 1.0 1.5 (Daya normal)

Diambil fc = 1

Maka Daya Perencanaan :

Pd = fc x SHP

= 1 x 2900,176

= 3008,171 kW2. Menghitung Kebutuhan Torsi

dimana N adalah putaran propeller, dalam perencanaan ini putaran propeller didapatkan sebesar = 239,44 Rpm

Pd = 3008,17 Kw

Sehingga:

T = 9,74 x 105 x (3008,17 / 239,44 )T = 974000 x 12,56T = 12233440 kg.mm 3. Menghitung Tegangan Yang Diizinkan

Dimana material poros yang digunakan dalam hal ini adalah S 45 C, dengan memiliki harga:

(b = 58 kg/mm = 580 N/mm2

Sf1 = 6 (untuk material baja karbon)

Sf2 = 1,3 3 , dalam perhitungan ini diambil nilai 1,5

Sehingga ;

KT= untuk beban kejutan/tumbukan, nilainya antara 1,5 3, diambil 1,5

Cb = diperkirakan adanya beban lentur,nilainya antara 1,2 2,3,diambil 24. Menghitung Diameter Poros Factor koreksi tegangan / momen puntir :

Beban Halus = 1

Sedikit Kejutan = 1 1.5

Kejutan / Tumbukan = 1.5 3

Diambil = 1.5

Factor koreksi beban lentur / bending momen :

Bila dianggap tidak ada lenturan = 1

Bila dianggap ada lenturan = 1.2 2.3

Diambil = 2 Diameter Poros

Ds = [ ( 5,1 /6,44) x 1,5 x 2 x 12233440 ]Ds = 307,5Diambil 307,5 mm sebagai perencanaan,

Syarat

( < (a (Ir. Sularso, MSME DASAR PEMILIHAN DAN PERENCANAAN ELEMEN MESIN)

Tegangan yang Bekerja pada Poros (( )

( = (kg/mm2)

= (5,1 x 12233440) / 307,5

= 2,02896 kg/mm2 (Syarat Terpenuhi)5. Pemeriksaan Persyaratan (Koreksi)Persyaratan Diameter poros menurut BKI adalah sebagai berikut :

Berdasarkan BKI vol. III section 4 . C.2 tentang sistem dan diameter poros adalah ;

Maka:

Ds = 243,649 mmDimana :

Ds

= Diameter poros hasil perhitungan

di

= diameter of shaft bore. Jika bore pada poros 0,4 Ds,

maka persamaan berikut dapat digunakan; 1 (di/da)4= 1,0 di

= actual shaft diameter

Pw (SHP)= 3008,17 kW

N

= Putaran propeller

= 239,44 rpm

Rm

= Kuat tarik dari material propeller (400 ( 600 N/mm2)

= 580 N/mm2Cw

=

=

= 0,757F

= Faktor tipe instalasi penggerak untuk propeller (shaft)

= 100

k

= 1.15 (tipe poros pada stern tube dengan pelumasan air)

Sehingga dari persyaratan menurut BKI harga Ds berdasarkan perhitungan telah memenuhi syarat ; 307,5 mm > 243,649 mm

Ds ( DsPemilihan diameter direncanakan antara range batas minimum dari peraturan BKI dan batasan maksimum hasil perhitungan , dengan demikian maka diameter poros berada pada range tersebut. Dengan mempertimbangkan besarnya diameter propeller sebesar 3.08 m maka diambil besar Ds = 307,5 mm.

VI.2PERENCANAAN PERLENGKAPAN PROPELLER

Keterangan Gambar :

Dba= Diameter boss propeller pada bagian belakang ( m )

Dbf= Diameter boss propeller pada bagian depan ( m )

Db= Diameter boss propeller ( m ) = ( Dba + Dbf )/2

Lb= Panjang boss propeller ( m )

LD= Panjang bantalan duduk dari propeller ( m )

tR= Tebal daun baling baling ( cm )

tB= Tebal poros boss propeller ( cm )

rF= Jari jari dari blade face ( m )

rB= Jari jari dari blade back ( m )

VI.2.1Boss Propeller

1. Diameter Boss PropellerDb = 0,167 x Dprop = 0,167 x 3080= 514,36 mm=514,5 mm

tr = 0,045 x Dprop

= 0,045 x 3080= 138,6 mm

(Van Lammern, Resistance, Propulsion and steering of ship)2. Diameter Boss Propeller terkecil (Dba)Dba/Db = 0,85 s/d 0,9 diambil 0,9 Dba = 0,9 x Db

= 0,9 x 514,5= 463 mm(T. Obrien , The Design Of Marine Screw Propeller)3. Diameter Boss Propeller terbesar (Dbf) Dbf/Db = 1,05 1,1 diambil 1,05

Dbf = 1,05 x Db

= 1,05 x 514,5 = 540 mm

(T. Obrien , The Design Of Marine Screw Propeller)4. Panjang Boss Propeller (Lb) Lb/Ds = 1,8 2,4 diambil 2

Lb = 2 x Ds

= 2 x 307,5

= 615 mm

(T. Obrien , The Design Of Marine Screw Propeller)5. Panjang Lubang Dalam Boss Propeller

Ln/ Lb = 0,3

Ln = 0,3 x Lb

= 0,3 x 615 = 184,5 mm

tb/tr = 0,75

tb = 0,75 x tr

= 0,75 x 138,6

= 104 mm

rf/tr = 0,75

rf = 0,75 x tr

= 0,75 x 138,6

= 104 mm

rb/tr = 1

rb = 1 x tr

= 138,6 mm(T. Obrien , The Design Of Marine Screw Propeller)VI.2.2Perencanaan Selubung PorosSleeve atau selubung poros merupakan selongsong yang digunakan sebagai bantalan penumpu bearing untuk mengurangi gesekan bearing dengan poros juga sebagai seal untuk mencegah kebocoran minyak pelumas (jika digunakan pelumasan minyak) atau sebagai pencegah korosi akibat air laut jika digunakan pelumasan air. Ketebalan sleeve ditentukan sebagai berikut :

s ( 0,03 Ds + 7,5

( ( 0,03 x 307,5 ) + 7,5

( 16,725 mm(BKI, Volume 3, 2006)

Maka tebal sleeve yang direncanakan adalah sebesar 17 mm.VI.2.3Bentuk Ujung Poros propeller1. Panjang KonisPanjang konis atau Lb berkisar antara 1,8 sampai 2,4 diameter poros.

Diambil Lb = 2 Ds

Lb = 2 Ds

= 2 x 307,5

= 615 mm2. Kemiringan Konis

Biro Klasifikasi Indonesia menyarankan harga kemiringan konis berkisar antara 1/10 sampai 1/15. Diambil sebesar 1/15. 1/15 = x / Lb

x = 1/15 x Lb

= 1/15 x 615

= 41 mm

(BKI, Volume 3, 2006)

3. Diameter Terkecil Ujung KonisDa= Ds 2X

= 307,5 - ( 2 x 41)

= 225,5 mm

(T. Obrien , The Design Of Marine Screw Propeller)

4.Diameter Luar Pengikat Boss

Biro Klasifikasi Indonesia menyarankan harga diameter luar pengikat boss atau Du tidak boleh kurang dari 60 % diameter poros.

dn= 60%. Ds

= 0,6 x 307,5

= 184,5 mm (BKI, Volume 3, 2006)

VI.2.4Mur Pengikat Propeller1. Diameter Luar Ulir(d)

Menurut BKI Vol. III, diameter luar ulir(d) ( diameter konis yang besar :

d ( 0,6 x Ds

d ( 0,6 x 307,5

d ( 184,5 mm

Dalam hal ini d diambil 184,5 mm

2. Diameter Inti

Dari sularso untuk diameter luar ulir >3 mm maka diameter inti adalah :

di= 0,8 x d

= 0,8 x 184,5

= 147,6 mm3. Diameter luar mur Do= 2 x d

= 2 x 184,5

= 369 mm

4. Tebal/Tinggi Mur

Dari sularso untuk ukuran standar tebal mur adalah 0,8 ~ 1 diameter luar ulir,diambil 0,8. sehingga:

H= 0,8 x d

= 0,8 x 184,5

= 147,6 mm

Untuk menambah kekuatan mur guna menahan beban aksial direncanakan jenis mur yang digunakan mengguanakan flens pada salah satu ujungnya dengan dimensi sbb. :

tebal flens = 0,2 x diameter mur

= 0,2 x 184,5= 36,9 mm

diameter = 1,5 x diameter mur

= 1,5 x 184,5= 276,75 mm.VI.2.5Perencanaan Pasak propellerDasar perancanaan pasak diambil dari buku Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin Ir. Soelarso Ms.Me. Dalam menentukan dimensi dan spesifikasi pasak propeller yang diperlukan, berikut ini urutan perhitungannya :

1. Momen Torsi pada pasakMomen torsi (Mt) yang terjadi pada pasak yang direncanakan adalah sebagai berikut :

dimana :

Mt = momen torsi (Kg.m)

DHP = delivery horse power = 4032,402 HP

N = putaran poros atau putaran propeller

Sehingga:

Mt = 11826,2231 kg.m2. Parameter Yang Dibutuhkan

Diameter poros (Ds) = 307,5 mm

Panjang pasak (L) antara 0,75 ~ 1,5 Ds dari buku DP dan PEM hal. 27 diambil 1,3

L = 1,3 x Ds

= 1,3 x 307,5

= 399,75 mm

L diambil 400 mm

Lebar pasak (B) antara 25 % ~ 30 % dari diameter poros menurut buku DP dan PEM hal 27 (diambil 25 %)

B = 25 % x Ds

= 25 % x 307,5= 76,88 mm

Tebal pasak (t)

t = 1/6 x Ds

= 1/6 x 307,5= 51,25 mm

Radius ujung pasak (R)

R = 0,0125 x Ds

= 0,0125 x 307,5= 3,844 mm

Bila momen rencana T ditekankan pada suatu diameter poros (Ds), maka gaya sentrifugal (F) yang terjadi pada permukaan poros adalah ; T = 1,71 x 107 F = 111219,512 NSedangkan tegangan gesek yang diijinkan ((ka) untuk pemakaian umum pada poros diperoleh dengan membagi kekuatan tarik (b dengan faktor keamanan (Sf1 x Sf2), sedang harga untuk Sf umumnya telah ditentukan ;

Sf1= umumnya diambil 6 (material baja)

Sf2= 1,0 1,5 , jika beban dikenakan secara tiba-tiba

= 1,5 3,0 , jika beban dikenakan tumbukan ringan

= 3,0 5,0 , jika beban dikenakan secara tiba-tiba dan tumbukan berat

Karena beban pada propeller itu dikenakan secara tiba-tiba, maka diambil harga Sf2 = 1,5. Bahan pasak digunakan S 45 C dengan harga (b = 58 kg/mm2.

Sehingga ;

Sedangkan tegangan gesek yang terjadi pada pasak adalah ;

kg/mm2karena (k ( (ka maka pasak dengan diameter tersebut memenuhi persyaratan bahan.

Kedalaman alur pasak pada poros (t1)

t1 = 0, 5 x t

t1 = 0,5 x 51,25 = 25,625 mm

Jari-Jari Pasak

Diameter poros (Ds) = 307,5 mm

r5 = 7 mm

r4 > r3 > r2 > r1

r4 = 8 mm

r3= 7 mm

r2= 6 mm

r1 = 5 mm

r6 = 0,5 x B = 38,44 mm

VI.2.6KoplingKopling yang direncanakan diesesuaikan dengan kopling gear box yang digunakan. Bahan material yang digunakan adalah SF 55 dengan kekuatan tarik sebesar 60 kg/mm2. Berikut ini perencanaannya.Jumlah Baut Kopling.

Jumlah Kopling

Direncanakan 12 buah baut.

Ukuran Kopling

panjang tirus (BKI) untuk kopling : l = (1,25 ~ 1,5) x Ds

diambil l = 1,5 x Ds

= 1,5 x 307,5 = 461,25 mm

Kemiringan tirus :

Untuk konis kopling yang tidak terlalu panjang maka direncanakan nilai terendahnya untuk menghitung kemiringan :

x = 1/10 x l

x = 1/10 x 461,25 = 46,125 mm

Diameter terkecil ujung tirus :

Da = Ds 2 X

Da = 307,5 (2 x 46,125) = 215,25 mm Diameter Lingkaran Baut yang Direncanakan

Db= 2,47 x Ds

= 2,47 x 307,5 = 759,5 mm

= diambil diameter lingkaran baut 760 mm

Diameter luar kopling :

Dout = (3 ~ 5,8) x Ds

Diambil Dout = 3 x Ds

= 3 x 307,5

= 922,5 mm

Ketebalan flange kopling

Berdasarkan BKI Volume III section 4

Sfl =

= 37,5mm

Harga minimum diambil 37,5 mm.

Panjang kopling :

L = (2,5 ~ 5,5) x Ds x 0,5 diambil 4L = 4 x 307,5 x 0,5 = 615 mm

Baut Pengikat Flens Kopling

Berdasarkan BKI 2005 Volume III section 4D 4.2

Df = 16 x

Dimana :

Pw= 3008,17 kW

N= 239,44 Rpm

Z= Jumlah baut

= 12 buah

Rm= 580 N/m2Maka :

Df =22,38 mm

direncanakan df sebesar 23 mm.

Mur Pengikat Flens Koplinga. Diameter luar mur

D0= 2 x diameter luar ulir (df)

= 2 x 23

= 46 mm

b. Tinggi mur

H= (0,8 ~ 1) x df

= 0,8 x 23

= 18,4 mm

VI.2.7 Mur Pengikat Kopling

Direncanakan dimensi mur pengikat kopling sama dengan dimensi mur pengikat propeller yaitu :

a. menurut BKI 78 Vol. III, diameter luar ulir(d) ( diameter konis yang besar:

d ( 0,6 x Ds

d ( 0,6 x 307,5

d ( 184,5 mm

Dalam hal ini d diambil 185 mm

b. Diameter inti

Dari sularso untuk diameter luar ulir >3 mm maka diameter inti adalah :

di= 0,8 x d

= 0,8 x 307,5

= 246 mm

c. Diameter luar mur

Do= 2 x d

= 2 x 307,5

= 615 mm

d. Tebal/tinggi mur

Dari sularso untuk ukuran standar tebal mur adalah (0,8 ~ 1) diameter luar ulir, sehingga:

H= 0,8 x d

= 0,8 x 307,5

= 246 mm

Untuk menambah kekuatan mur guna menahan beban aksial direncanakan jenis mur yang digunakan mengguanakan flens pada salah satu ujungnya dengan dimensi sbb. :

tebal flens = 0,2. diameter mur

= 0,2 x 185= 37 mm

diameter = 1,2. diameter mur

= 1,2 x 185= 222 mm.

VI.2.8 Kopling poros antara (Intermediate shaft)

Kopling flens

- Putaran kerja 239,44 rpm

- Diameter poros (ds) 307,44 mm

- Diameter baut 23 mm

- Bahan baja S 45 C dengan (B = 58 Kg/mm2

- kwalitas pembuatan biasa

- perkiraan awal jumlah baut yang memenuhi adalah 8 buah

=

=

= 422,5 mm

=

=

= 491,5 mm

Momen torsi

=

=1,6 x 107 kg/mm2

Jumlah gaya yang bekerja pada seluruh baut

=

= 0,654 x 105 kg

Gaya yang bekerja pada sebuah baut

=

= 0.08175 x 105 kg

Tegangan geser yang bekerja pada sebuah baut

=

=

=

= 19,69 kg/mm2

Tegangan kompresi yang bekerja pada sebuah baut

=

=

=

= 6,99 kg/mm2 Tegangan yang diijinkan

=

Bahan yang digunakan adalah S45 C dengan (B = 58 Kg/mm2

Faktor keamanan

1. sf1

= 6

2. sf2

= 1,3 ~ 3

Diambil sf2 = 2

Sehingga, Tegangan geser yang diijinkan ((A):

=

= 4,833 Kg/mm2Karena dan