Dokumen No 1

RENCANA UMUM DAN SAFETY PLAN

ESTIMASI PERHITUNGAN TAHANAN KAPAL DAN PEMILIHAN ENGINEPROJECT : DESAIN III(ME091323)Dok No : 01-42 10 100 010

Dokumen No. 01

ESTIMASI PERHITUNGAN TAHANAN KAPAL DAN PEMILIHAN ENGINE

Dewi Jumineti4210 100 010

RevTanggalKeteranganDikerjakan OlehDisetujui Oleh

NamaParafNamaParaf

Dewi Jumineti

Daftar Isi

I. Introduction.3I.1 Tahanan Kapal.3I.2 Kebutuhan Daya Motor Penggerak Utama Kapal..3a. Daya Efektif (EHP)4b. Daya yang Disalurkan (DHP)..4c. Daya Dorong (THP)4d. Daya pada Poros Baling-Baling (SHP)..4e. Daya Penggerak Utama (BHP)...4I.3 Menentukan jenis dan type dari motor penggerak utama kapal..5II. Objective..6III. Abbreviation Devinition.6III.1 Perhitungan Tahanan Kapal7III.2 Perhitungan Kebutuhan Daya Motor Penggerak Utama Kapal.8III.3 Pemilihan Jenis dan Tipe dari Motor Penggerak Utama Kapal.8IV. References..8V. Calculation and Decription.8V.1 Perhitungan Data Lain yang Dibutuhkan8V.1 Perhitungan Tahanan Kapal9V.2 Perhitungan Kebutuhan Daya Motor Penggerak Utama Kapal19V.3 Pemilihan Motor Penggerak Utama Kapal23VI. Daftar Lampiran24

I. IntroductionPemilihan motor penggerak utama kapal adalah kegiatan yang bertujuan untuk menentukann jenis dan tipe motor penggerak utama kapal yang sesuai dengan kebutuhan. Kebutuhan ini dipengeruhi oleh beberapa faktor seperti dimensi, konsumsi bahan bakar, rute pelayaran kapal dan lainnya. 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. Pemilihan jenis dan type dari motor penggerak utama kapal.

I.1 Tahanan KapalTahanan kapal adalah gaya oleh fluida yang berada disekitar kapal yang melawan gerakan kapal. Tahanan kapal digunakan untuk mengetahui besarnya daya yang diperlukan untuk menghasilkan gaya dorong (thrust) pada kapal. Tahanan yang terdapat di kapal berasal dari fluida cair yang berada di daerah sarat air dan fluida udara yang berada pada daerah di atas garis air.

I.2 Kebutuhan Daya Motor Penggerak Utama KapalDaya yang disalurkan oleh motor penggerak utama pada kapal menghasilkan daya dorong pada propeller. Gambar 1.1 Distribusi daya dari M/E sampai Propeller

a. 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.b. 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.c. 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.d. 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 (sb) = 0.98.e. Daya Penggerak Utama (BHP)1) BHP scrBesarnya 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.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.2) BHP mcrBHP (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).I.3. Menentukan jenis dan type dari motor penggerak utama kapalPemilihan 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 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.

I. Objective Menghitung besarnya tahanan kapal. Menghitung besarnya kebutuhan daya motor penggerak utama kapal. Menentukan jenis dan type dari motor penggerak utama kapal.II. Abbreviation and DevinitionIII.1 Menghitung besarnya tahanan kapal. 1 Dimensi utama B: Breadth H: Depth T: Draft TF: Draught on fore perpendicular TA: Draught on after perpendiculer LPP: Length between perpendicular LDISP: Length of displacement LWL: Length on water line LOA: Length over all VS: Service speed VT: Trial speed LCB: Longitudinal center of bouyancy

2 Koefisien utama CW: Water plane coefficient CM: Midship coefficient CB: Block coeeficient CP: Prismatic coefficient

3 Tahanan Cr: Koefisien Tahanan sisa Cf: Koefisien gesek Ca: Koefisien tahanan tambahan Caa: Tahanan udara Cas: Tahanan kemudi S: Luas permukaan basah Rt: Tahanan total : Volume displasement Fn: Froude number Rn: Reynold number

III.2 Menghitung besarnya kebutuhan daya motor penggerak utama kapal. BHPMCR : Brake horse power Maximum continuous rating MCRSCR : Brake horse power Service continuous rating SHP: Shaft horse power DHP: Delivered horse power EHP: Effective horse power THP: Trust horse power Va: Advance velocity w: Wake fraction t: Thrust deduction factor O: Efficiency propeller in open water R: Relative rotative efficiency H: Hull efficiency D: Quasi propulsion efficiency S: Shaft efficiencyIII.3 Menentukan jenis dan type dari motor penggerak utama kapal. RPM: Rotation per minute MEP: Mean effective pressure

IV. Refferences1. Harvald Tahanan dan Propulsi Kapal

V. Calculation and DescriptionV.1 Perhitungan Data Lain yang Dibutuhkan

Volume Displasement (

Handout mata kuliah Teori Bangunan dan Konstruksi Kapal I

Berat Displasement (

Handout mata kuliah Teori Bangunan dan Konstruksi Kapal IDimana : air laut = 1025 ton/m3Sehingga :

Luas Permukaan Basah (S)

Harvald 5.5.31, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 113

Menghitung Angka Froude (Fn)

Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 58Dimana :kecepatan service (v) = 13 knot = 6.68772 m /sg = Percepatan gravitasi standar = 9,8 m / s2 L = Lwl = 116.928 mSehingga :

Menghitung Angka Reynold (Rn)

Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 58Dimana : v = kecepatan service = 13 knot = 6.68772 m/s = Koefisien Viskositas kinematik ( = 0.00000084931 )Sehingga :

V.2 Perhitungan Tahanan

Keterangan :RT = Tahanan Total (kN) = Massa jenis air laut (ton/m3)CT = Koefisien tahanan total S = Luas permukaan basah (m2)v = kecepatan service (m/s)

Keterangan :Ct = Koefisien tahanan totalCr = Koefisien tahanan sisaCF = Koefisien tahanan gesekCA = Keofisien tahanan tambahanCAA = koefisien tahanan udaraCAS = koefisien tahanan kemudi

Koefisien Tahanan Sisa (Cr)Cr atau tahanan sisa didapat pada diagram Guldhammer-Harvald yang kemudian dikoreksi terhadap B/T, LCB dan bentuk badan kapal. Berikut ini langkah-langkah perhitungan Tahanan Sisa (Cr):1. Interpolasi pada diagram Guldhammer HarvaldData data yang diperlukan : Fn = 0.1976 (dibulatkan menjadi 0.2) Speed Length Rasio = Dimana : v = kecepatan service(knot) = 13 knot L = Lwl (ft) = 116.928 m = 383.622 ftSehingga : Koefisien Prismatik () = Cb/ (0,08*CB)+0,93 = 0.733806 (dibulatkan menjadi 0.73) Menghitung Dimana : L = Lwl (m) = 116.928 m = volume displasmen (m3) = 10957m3Sehingga :

Setelah diketahui nilai dari , dilanjutkan dengan pembacaan diagram Guldhammer Harvald. Nilai yang diperoleh dari perhitungan sebesar 5.26443 terletak diantara 5 dan 6, untuk memperoleh nilai dari 103 Cr pada = 5.2644, terlebih dahulu mencari nilai 103 Cr pada = 5 dan 103 Cr pada =5.5 . Berikut ini cara pembacaan diagram Guldhammer Harvald pada 103 Cr pada = 5 dan 103 Cr pada =5.5 :

103 Cr pada = 5

= 0.73103CrFn = 0.2Gambar 2.1 Grafik Koefisien tahanan sisa terhadap = 5 Sumber : Harvald 5.5.31, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 122

Berdasarkan grafik di atas, diperoleh 103 Cr pada = 5 adalah 1

103 Cr pada = 5.5

= 0.73103CrFn = 0.2Gambar 2.2 Grafik Koefisien tahanan sisa terhadap = 5.5Sumber : Harvald 5.5.31, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 123

Berdasarkan grafik di atas, diperoleh 103 Cr pada = 5.5 adalah 0.9

Setelah didapatkan nilai dari 103 Cr pada = 5 dan 103 Cr pada = 5.5 maka dibuat interpolasi seperti pada tabel berikut :

Nilai dari dimisalkan dengan xMaka X = 103 Cr0.947113 = 103 Cr1Cr 1= 0.000947Tabel 2.1 tabel grafik L/V^1/310^3 CR

51.00

5.264433x

5.50.90

2. Koreksi Cr terhadap B/TB/T = 18.6 / 7.116 = 2.613828Dengan rumus koreksi berikut, didapatkan nilai koreksi pada B/T (Cr2):103 Cr 2= 103Cr1 + (0.16 ((B/T)-2.5))Harvald 5.5.17, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 119=0.947113 + (0.16 (2.613828-2.5))= 0.965326 Cr2 = 0.000965

3. Koreksi Cr terhadap LCBPosisi dari titik 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= 1.6 % (di depan midship)

LCB yang didapat pada diagram NSP, perlu dicari LCB standarnya pada gambar 5.5.15 Harvald hal 130, seperti pada gambar berikut :

Fn = 0.2LCB standarGambar 2.3 Gambar LCB standar. Letak longitudinal titik benam yang dipandang terbaikSumber : Harvald 5.5.15. Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 130

Berdasarkan gambar 2.3, diperoleh nilai LCB standar sebesar 0.9 %Sehingga LCB kapal = Lcb(NSP) Lcb (standar)Harvald 5.5.18, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 130 = (1.6 0.9)% = 0.7 % didepan kapal = 0.7 % = 0.07

Setelah diketahui nilai , kemudian dicari nilai pada gambar 5.5.16 Harvald, Tahanan dan Propulsi hal 130, seperti pada gambar berikut ini :

= 0.73Fn = 0.2Gambar 2.4 Koreksi koefisien tahanan sisa untuk LCB 1% di depan standarSumber : Harvald 5.5.16. Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 130

Berdasarkan gambar 2.4, diperoleh sebesar 0.05Karena LCB berada di depan LCB standard, maka dilakukan koreksi terhadap harga Cr dengan menggunakan rumus:


4. Koreksi Cr karena adanya anggota badan kapalDalam hal ini, yang perlu dikoreksi adalah karena adanya boss baling - baling, sehingga Cr dinaikkkan 3-5 % (dipilih 5%).

Koefisien Tahanan Gesek (CF)


Koefisien Tahanan Tambahan (CA)Tahanan Tambahan (CA) diperoleh dengan cara menginterpolasi data pada buku Harvald 5.5.23, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 132. Data yang diperlukan ialah Lpp, Lpp kapal yang digunakan ialah 111.36 m, panjang ini terletak diantara 100 dan 150, seperti pada table di bawah ini :

Nilai 103 CA pada L = 111.36 dimisalkan dengan xSehingga,hhhCCfkuCACffdTabel 2.2 Tabel grafik CAL103 CA

1000.4

111.36x

1500.2

Koefisien Tahanan Udara (CAA)Karena data mengenai angin dalam perancangan kapal tidak diketahui, maka untuk mengoreksi tahanan udara digunakan persamaan :103 CAA = 0.07Harvald 5.5.26, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 132 CAA = 0.00007

Koefisien Tahanan Kemudi (CAS)Koreksi tahanan kemudi sesuai dengan buku Harvald 5.5.27, Tahanan dan Propulsi Kapal hal 132 sebagai berikut :103CAS = 0.04Harvald 5.5.27, Tahanan dan Propulsi Kapal hal 132 CAS = 0.00004

Tahanan total kapalMassa jenis air laut = air laut = 1025 ton/m3Massa jenis udara = udara = 0.001 ton/m3Luas permukaan basah = S = 2920.1 m2Kecepatan dinas kapal = v = 13 knots =6.68772 m/sLuas kompartement bagian depan diasumsikan = 225 m2Sehingga: RTair= Ct air x 0,5 x x v2 x S = (Cr + CF + CA + CAS) x 0.5 x x v2 x S= (0.01+ 0.001546 + 0.00035456 + 0.00004) x 0.5 x 1025 x 6.687722 x 2920.1= 197.78 kN Rtudara = Ctudara x 0.5 x udara x Vs2 x luasan kompartemen bagian depan = 0.00007 x 0.5 x 0.001 x 6.687722 x 225= 0.0004 kN RT total = RT udara + RT air = 197.78 + 0.0004 = 197.7804 kN Kondisi Pelayaran DinasKarena dari perencanaan telah ditentukan bahwa rute pelayaran kapal adalah Jakarta - Vietnam. Dari kondisi karekteristik daerah pelayaran dinas kapal ini maka diambil harga tambahan untuk jalur pelayaran Asia Timur, yaitu sebesar 15-20%. Dalam perancanaan ini diambil harga tambahan sebesar 20%, sehingga:RT (dinas)= (1 + 20% )RT = (1 + 20%) 197.7804 KN= 237.34 kN

2.3 Perhitungan Daya Motor Penggerak Utama

Gambar 2.5 Gambar Distribusi Daya Motor Penggerak Utama

Perhitungan daya motor penggerak meliputi perhitungan Daya Efektif Kapal (DHP), Daya Tabung Poros Buritan baling-baling (DHP), Daya pada Poros Baling-baling (SHP) dan Daya Penggerak Utama yang diperlukan (BHP). Berikut ini detail perhitungan Daya Motor Penggerak Utama :

1. Daya Efektif Kapal (EHP)EHP merupakan daya daya yang diperlukan (daya efektif) untuk menggerakkan kapal di air atau untuk menarik kapal pada kecepatan Vs.EHP = RT (dinas) x VsHarvald 6.2.1, Tahanan dan Propulsi Kapal hal 135Dimana : RT (dinas) = tahanan total pada kondisi service (kN) Vs = kecepatan service (m/s)Sehingga :EHP = RT (dinas) x Vs = 237.34 x 6.68772 = 1587.3 kW1 HP = 0.7355 kWEHP = 1587.3/0.7355 = 2158.1 HP

2. Daya Tabung Poros Buritan baling-baling (DHP)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/PcPc = H x rr x oa. Effisiensi lambung ( H )H = (1-t)/(1-w)

Wake Friction (w)Wake friction atau arus ikut merupakan perbandingan antara kecepatan kapal dengan kecepatan air yang menuju ke propeller. Dengan menggunakan rumus yang diberikan oleh Taylor, maka didapat :w = 0.5Cb-0.05( Resistance,Propulsion and Steering of Ships, Van Lammeren, hal178 ) = (0.5 x 0.725) 0.05 = 0.3125 Thrust Deduction Factor (t)nilai t dapat dicari dari nilai w yang telah diketahui yaitu :t = k x wnilai k antara 0.7-0.9 dan diambil 0.9t = 0.9 x 0.3125 = 0.28125H = (1-t)/(1-w) = (1-0.28125)/(1-0.3125) = 1.045455b. Efisiensi Relatif Rotatif (rr)Nilai rr utk kapal dg propeller tipe single screw berkisar 1.0-1.1. (Principal of Naval Architecture hal 152 ) pd perencanaan propeller & tabung poros propeller ini diambil harga :rr = 1.05

c. Efisiensi Propulsi (o)Efisiensi Propulsi (o) adalah open water efficiency yaitu efficiency dari propeller pada saat dilakukan open water test. Nilainya antara 40-70%, dan diambil 50%o = 50%d. Coeffisien Propulsif (Pc)Pc = H x rr x o = 1.045455 + 1.05 + 0.5 = 0.5489

DHP = EHP/Pc = 2158.1 / 0.5489 = 3931.901 HP

3. Daya pada Poros Baling-baling (SHP)Untuk kapal yang kamar mesinnya terletak di bagian belakang akan mengalami losses sebesar 2%, sedangkan pada kapal yang kamar mesinnya di daerah midship kapal mengalami losses sebesar 3%. Pada perencanaan ini, kamar mesin terletak dibagian belakang, sehingga losses yang terjadi hanya 2%.Principal of Naval Architecture hal 131SHP = DHP/sb = 3931.901/0.98 = 4012.1 HP

4. Daya Penggerak Utama yang diperlukan (BHP)Perhitungan daya penggerak utama yang diperlukan (BHP) dibagi menjadi 2, yaitu BHP MCR dan BHP SCR. BHP MCR adalah daya maksimum yang diperlukan oleh engine sedangkan BHP SCR adalah daya yang diperlukan ketika service.

a. BHP SCRKarena rpm yang didapatkan dari mesin adalah 750 rotation/menit, maka diperlukan gearbox / reduction gear, sehingga G = 0.98.BHP SCR = SHP/G = 4012.1/0.98 = 4094 HPb. BHP MCRBHP MCR adalah daya keluaran pada kondisi maksimum dari motor induk, dimana besarnya 10% - 15% atau menggunakan engine margin sebesar 10%-15%, daya BHP MCR yang diambil sebesar 89% dari BHP SCR.BHP MCR = BHP SCR /0,85 = 4094/0.89 = 4600 HP = 3383.3 kW

Dari perhitungan daya motor penggerak utama di atas, diperoleh daya engine yang diperlukan sebesar 3383.3 kW2.4 Pemilihan Motor Induk dan Gear Box

Data Motor IndukJenis: WartsilaType: W7L32Cylinder: 4 strokeDaya Maksimal: 3500 kWJumlah Silinder: 7Bore: 320 mmPiston Stroke: 400 mmRPM: 750 RPMMEP: 199.0446 barSFOC: 183 g/kWhDimensiPanjang: 5750 mmLebar: 2305 mmTinggi: 3715 mm

Karena RPM mesin lebih dari 200 RPM maka digunakan Gear Box dengan spesifikasi sebagai berikut :

Data Gear BoxJenis: ZFType: W43100 NRRasio: 4.957Daya Maksimal: 3149 kWRPM Maksimal: 1000 RPMDimensiPanjang: 3421 mmLebar: 1765 mmTinggi: 2280 mm

VI Lampiran23

Dokumen No 1

Documents

Transcript of Dokumen No 1