KAJIAN TEKNIS TENTANG PERUBAHAN VARIASI PITCH

PROPELLER TERHADAP KECEPATAN KAPAL

STUDI KASUS SPOB PETRO OCEAN III

1

Oleh :

Benedicta Dian Alfanda

4209 106 013

Jurusan Teknik Sistem Perkapalan

FTK – ITS Surabaya

2

• Pen-supply bahan bakar di Tj. Perak & sekitarnya (kecepatan kapal rendah)

1

• Semakin banyaknya kompetitor sejenis.

2 • Perlu dilakukan

perubahan untuk mengoptimalkan kecepatan kapal.

3

3

• Apa penyebab tidak tercapainya kecepatan dinas SPOB Petro Ocean III?

1

• Bagaimana cara pengoptimalan kecepatan kapal dengan pertimbangan tekno-ekonomis ?

2

• Bagaimana pengaruh perubahan variasi pitch propeller terhadap kecepatan SPOB Petro Ocean III ?

4

1

• Mengetahui penyebab rendahnya kecepatan kapal. (tidak sesuai desain awal)

2

• Mendapatkan solusi untuk mengoptimalkan kecepatan kapal dengan dasar pertimbangan tekno-ekonomis.

3

• Mengetahui pengaruh perubahan variasi pitch propeller terhadap kecepatan kapal dari hasil running CFD.

5

Cara optimalkan kecepatan

kapal

Simulasi dari aliran fluida tiap

variasi pitch

Goal

6

• Tidak dilakukan penggantian pada engine, shaft dan konstruksi lambung.

1

• Pengujian dilakukan pada kondisi open water test.

2

• Simulasi menggunakan software ANSYS CFD.

3

7

Pitch Propeller Pitch propeller adalah jarak translasi yang ditempuh oleh propeller dalam satu putaran. Karakteristik beban propeler dapat ditampilkan dengan grafik oleh beberapa koefisien dalam bentuk ukuran. Diagram memberikan Torque dan Thrust sebagai fungsi kecepatan. Karakteristik propeler terdiri dari koefisien Thrust (KT), koefisien torque (KQ), dan koefisien advanced (J). Semakin tinggi rasio pitch, maka propeller akan menyerap tenaga semakin besar, pada suatu putaran mesin yang tetap. Oleh karena itu, fungsi rasio pitch diameter ini memiliki kesamaan dengan roda gigi. Seringkali diperoleh efisiensi yang lebih baik, dengan menaikkan rasio pitch diameter.

8

Computational Fluid Dynamic Program CFD yang digunakan disini adalah sebagai alat bantu pemodelan atas konfigurasi propeller yang akan dianalisa. Selanjutnya dilakukan modifikasi bentuk atau variasi pada pitch propeller. Pada step ini akan ditampilkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada tahap sebelumnya. Hasil perhitungan dapat dilihat berupa data numerik dan data visualisasi aliran fluida pada model. Data numerik yang dapat ditampilkan oleh post proccesor adalah sebagai berikut : • Data export • Quantitative calculation Dan data visualisasi model yang dapat ditampilkan oleh post procesor adalah sebagai berikut : • Gambar geometry model • Gambar surface sifat fluida • Animasi aliran fluida • Tampilan vektor kecepatan • Gerakan rotasi translasi • Arah aliran fluida • Hardcopy output Dalam proses set up dan running simulasi CFD, ada tahapan identifikasi dan formulasi permasalahan aliran dengan pertimbangan fenomena fisika dan kimia.

START

Studi Literatur

Identifikasi Masalah

Variasi Pitch Propeller

Metode CFD

Analisa Aliran Fluida pada pitch yg dipilih

Optimal Performance

END Kesimpulan

Pengumpulan

Data

Pemodelan & Perhitungan

Tahanan Kapal

10

• Ukuran Utama Kapal

• Data Permesinan Kapal

• Gambar Kapal

Pengumpulan Data

• General Arrangement

• Membuat model kapal 3 dimensi

• Menghitung tahanan kapal

• Menganalisa hasil perhitungan tahanan

• Kesimpulan sementara

Pemodelan & Perhitungan tahanan

kapal

• Membuat geometri dengan variasi pitch pada konstan rake (sudut rake=15°)

• Lakukan meshing & running

Pemodelan pada tiap variasi pitch

propeller

• Hasil running propeller geometri pada CFX-Solver

• Hitung thrust & torsi propeller (tiap variasi pitch propeller)

• Analisa aliran Fluida yang terjadi

Metode CFD

11

LWL (Length Water Line): 40,89 m B (Breadth) : 12,17 m H (Depth) : 3,00 m T (Draught) : 2,75 m Cb (Coefficient Block) : 0,926 Vs : 4,00 knots Engine yang terpasang pada SPOB Petro Ocean III Mesin Induk :Caterpillar Tipe : 3406 B Daya : (2x) 365 HP / 272 kW Jumlah silinder : 6 buah Putaran : 1800 Rpm Gearbox / Ratio : D 300 A / 5 : 1

12

13

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

0 1 2 3 4 5 6

Tah

an

an

(k

N)

Kecepatan (knots)

Grafik Tahanan (kN) vs Kecepatan (Knots)

Desain awal

Perhitungan Ulang

0.00100.00200.00300.00400.00500.00600.00700.00800.00900.00

1000.00

0 1 2 3 4 5 6

Po

wer

(HP

)

Kecepatan (knots)

Grafik Power (HP) vs Kecepatan (Knots)

Desain awal

Perhitungan Ulang

14

Proses Meshing

Geometri propeller

Running

Pitch 0,4

15

Pitch 0,8

16

17

Pengaruh variasi pitch propeller terhadap kecepatan kapal

didapatkan nilai thrust yang menurun dan berbanding lurus

dengan nilai torsi yang dihasilkan. Dimana dibutuhkan thrust dan

torsi yang lebih kecil untuk menghasilkan kecepatan yang lebih

tinggi. Semakin rendah nilai thrust dan torsi yang didapatkan,

misalnya pada pitch 1,0, dengan nilai thrust 50,16 kN dan torsi

sebesar 24,59 kN ternyata mampu menggerakkan kapal sampai

pada kecepatan 9,02 knots. Dibandingkan pada pitch 0,4 dengan

thrust dan torsi yang paling besar diantara pitch lainnya, yaitu

thrust 124,12 kN dan torsi 26,29 ternyata tidak didapatkan

kecepatan kapal yang diinginkan.

18

[1] Adji, S.W. Engine Propeller Matching, Surabaya [2] Adji S.W, (2006), Pengenalan sistem propulsi kapal, Surabaya, ITS. [3] Arifin, M. Danil. Analisa Kavitasi Terhadap Perubahan Kerja Pitch dan Jumlah Blade Pada CPP, Skripsi, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, ITS, Surabaya. 2010 [4] Ati, W.C. Analisa Pengaruh Variasi Sudut Rake Propeller B-Series Terhadap Distribusi Aliran Fluida Dengan Metode CFD, Skripsi, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, ITS, Surabaya. 2011 [5] Carlton, J.S.(2007) Marine Propeller and Propulsion Second Edition, Elseiver, USA. [6] Dave, Gerr, 2001, The Propeller Handbook: The Complete Reference for Choosing, Installing, and Understanding Boat Propellers, McGraw-Hill Professional. [7] http://www.bblades.com/info/props101.cfm [8] Lewis, Edward V. Principle of Naval Architecture. Second Revision. Vol II. Resistance, Propulsion and vibration. Published by SNAME. 601 Pavonia Avenue,Jersey City, NJ [9] S. Budhi. Studi kinerja kapal KM Mantis Untuk pukat udang ganda kembar. Skripsi, Jurusan Teknik Perkapalan Universitas Diponegoro Semarang. 2010

19