TUGAS TEKNIK PERMESINAN KAPAL III

PAPER

“ STEERING GEAR “

Disusun Oleh:

RIDHA ADLIN NRP: 4208100008

JODI WEGIG NRP: 4208100087

BISMAR ABI FAISAL NRP: 4210000021

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2012

STEERING GEAR

I. STEERING GEAR

Steering gear merupakan suatu alat yang berfungsi untuk bisa menggerakkan daun

kemudi kapal(rudder) agar kapal bisa berbelok atau bermanuver. Steering gear bisa

bergerak karena mendapat signal dari deck navigasi. Sistem pada sterring gear bisa

terdapat banyak komponen, tetap pada intinya sistem steering gear terdiri dari tiga buah

sistem utama. Ketiga sistem tersebut antara lain :

- Sistem control equipment

sistem yang berfungsi untuk mengontrol kerja dari setiap komponen pada steering

gear.

- Sistem power unit

sistem yang menyediakan tenaga agar steering gear mampu dijalankan.

- Sistem sistem transmisi kemudi

Suatu sistem transmisi dari kemudi kapal pada deck navigasi ke steering gear agar daun

kemudi bisa digerakkan.

Gambar 1.1 Pembagian Unit pada Steering Gear

Peralatan kendali mengirimkan suatu isyarat pada mesin steering gear. Isyarat

yang dikirimkan adalah berupa besaran sudut putar dari daun kemudi dan ke arah mana

daun kemudi berputar. Isyarat tersebut dikirim melalui kabel penghubung dan isyarat

tersebut akan mengaktifkan komponen yaitu sistem transmisi dan power unit pada

BAGAN UNIT PADA STEERING GEAR

UNIT KONTROL

UNIT TENAGA

UNIT TRANSMISI

UNIT KONTROL

UNIT KEMUDI

UNIT TRANSMISI

UNIT TENAGA

steering gear untuk bekerja. Sistem-sistem tersebut akan bekerja sampai penjuru sudut

putar dari daun kemudi telah dicapai.

Kebutuhan peralatan pada steering gear sangatlah penting dipenuhi karena alat-

alat tersebut bekerja saling berhubungan. Power unit pada steering gear harus disediakan

sebnyak dua buah. Dimana power unit kedua tersebut berfungsi sebagai

emergency(cadangan). Apabila power unit pertama mengalami problem atau kerusakan.

Gaya dan kemampuan torsi harus bisa dipenuhi. Contohnya seperti kemudi harus dapat

diayunkan dari sudut sebesar 35o pada satu sisi menuju ke sisi lainnya sebesar 30o selama

kurang lebih 28 detik. Sistem kemudi harus dilindungi dari getaran dan beban, selain itu

pipa-pipa yang dipakai harus menggunakan material yang telah disetujui. Sistem kendali

dari steering gear harus disiapkan dalam bentuk kompartemen steering gear.

Kapal tanker dengan gross ton sebesar 10000 ke atas, harus mempunyai dua

sistem steering gear yang bisa dikendalikan dari deck navigasi. Dimana apabila steering

gear pertama dalam keadaan rusak atau mendapatkan problem, bisa digantikan dengan

steering gear yang kedua. Dan pemindahan dari steering gear satu dan dua harus bisa

dilakukan dengan segera dari posisi deck navigasi. Kedua steering gear itu sendiri harus

bisa berfungsi sendiri-sendiri, dan apabila yang satu gagal maka pemindahan penggunaan

pada steering gear yang kedua harus bisa dilakukan dalam + 45 detik. Problem-problem

yang terjadi pada steering gear harus bisa di ketahui dengan cara memasang alarm. Jadi

apabila terdapat kegagalan pada satu stering gear maka alarm tersebut akan berbunyi dan

dapat didengar pada deck navigasi.

Steering gear harus bisa dikendalikan dengan peralatan kendali hidrolik, yang

dikenal dengan nama “telemotor” atau bisa juga dikendalkan oleh peralatan kendali

elektrik atau kelistrikan. Tenaga penggerak juga bisa dioperasikan bergiliran dengan

tenaga hidrolik atau elektrik. Dalam memilih masing-masing sistem pengoperasian

tersebut harus dengan pertimbangan, untuk pertama kali sebaiknya mempertimbangkan

penggunaan sistem operasi dengan peralatan kendali hidrolik. Pompa hidrolik yang

disyaratkan pada sistem kendali hidrolik adalah pompa yang dapat melakukan pemompaan

fluida dengan seketika dalam rangka untuk menyediakan gaya hidrolik untuk

menggerakkan daun kemudi (rudder). Respon sekejap tidak diijinkan pada saat pompa

dalam keadaan pertama dinyalakan, oleh karena itu diperlukan pompa yang digunakan

dalam keadaan operasi tetap (constant running) yang hanya digunakan untuk memompa

fluida. Dan variabel pump delivery menyediakan fasilitas ini.

II. VARIABLE DELIVERY PUMPS

Terdapat beberapa rancangan pompa yang berbeda untuk variable pump delivery

pada saat ini. Masing-masing design mempunyai maksud untuk mengubah langkah

pompa. Sehingga, dengan demikian jumlah perpindahan minyak akan berubah dari nol ke

beberapa design nilai maksimum yang dirancang. Ini bisa dicapai dengan penggunaan

floating ring, swash plate atau slipper pad.

Pompa silinder radial (Hele-shaw) ditunjukkan pada gambar 2.1. Dengan casing

yang pendek dari panjang poros yang mengendalikan badan silinder yang berputar

disekitar sentral valve atau tabung dan pada akhirnya akan disupport oleh bantalan

peluru(ball bearings). Badan cylinder dihubungkan pada central valve dengan ports yang

mendorong ke arah koneksi di luar casing pompa untuk mensuplai dan mengirim minyak.

Sejumlah piston cocok bila dipasang pada pompa dengan radial cylinder dan diikatkan

pada slippers oleh pin yang disebut gudgeon pin. Slippers cocok dimasukkan ke dalam

track yang ada di dalam lingkar floating ring. Floating ring dapat berputar dan d i support

oleh suatu batalan peluru (ball bearings). Dan juga dapat bergerak dari sisi ke sisi saat

bearing naik sampai guide block. Dua spindles yang berjalan di luar casing pompa

mengendalikan bergeraknya floting ring tersebut. Berikut adalah bagian-bagian pada

variable pump delivery.

Gambar 2.1 Hele Shaw Pump

Prinsip operasi dari pompa ini akan diuraikan mengacu pada gambar 2.2. Ketika

lingkaran floating ring konsentris dengan central valve yang dimiliki piston dan tidak

punya gerak bolak-balik relatif di dalam silinder, seperti gambar 2.2 (a). Sebagai hasilnya,

tidak ada oli yang dipompa. Dan meskipun pompa berputar, tidak ada cairan apapun yang

dialirkan. Hal sebaliknya akan terjadi apabila floating ring ditarik ke sebelah kanan dan

gerakan bolak-balik piston pada cylinder terjadi(gambar 2.2 b). Piston yang lebih rendah,

misalnya, ketika piston berpindah gerak ke arah dalam maka akan mengeluarkan cairan

fluida sampai pada port terendah di dalam central valve. Ketika selanjutnya piston

berpindah pada posisi horizontal, piston berpindah gerak keluar dan menyeret masuk

cairan fluida dari port atas. Sesekali ketika posisi piston horisontal pada sisi berlawanan,

akan mulai mengeluarkan cairan fluida tersebut. Jika lingkaran floating ring telah

didorong ke arah kiri lalu kemudian sisi hisap dan discharge port akan dikembalikan ke

posisi semula (gambar 2.2 c).

Oleh karena itu pemasangan pompa ini disediakan, untuk sebagai unit yang tetap

berputar, pada kondisi tidak ada arus dan variabel delivery yang tidak terbatas di dalam

arah manapun. Pompa ini juga sebagai unit perpindahan positif. Di mana dua pompa di

pasang dalam sistem ini, dan yang digunakan hanya satu dan satunya lagi sebagai

emergency. Gigi pengunci Non-reversing disediakan sebagai peralatan dari flexible

kopling dan beroperasi secara otomatis. Ketika pompa berhenti, gear pengunci akan masuk

ke dalam dan ketika pompa dinyalakan gigi pengunci dilepaskan.

Gambar 2.2 Prinsip operasi Hele-Shaw pump

Gambar 2.3 Swash Plate pump

Swash plate dan design bantalan slippers keduanya untuk pompa silinder axial.

Bantalan slipper di letakkan di atas swash plate yang menyediakan tekanan tinggi. Dan

pemasangan pompa swash plate diperlihatkan pada gambar 2.3. Poros penggerak memutar

silinder barrel, swash plate dan piston. Cembung putar yang ada di luar(poros pendek)

memungkinkan swash plate menggerakkan porosnya. Silinder di dalam barrel disambung

ke port yang meluas di suatu busur di sekitar poer plate yang dipasang fix.

Ketika swash plate vertikal tidak ada pemompaan yang yang berlangsung. Ketika

swash plate dimiringkan pemompaan terjadi, panjang stroke tergantung atas sudut

kemiringan. Ketergantungan atas arah memiringkan ports akan memperbaiki penghisapan

atau pengeluaran. Oleh karena itu pemasangan pompa ini akan menawarkan fleksibilitas

yang sama dengan jenis piston radial.

III. TELEMOTOR CONTROL

Telemotor control adalah suatu sistem kendali hidrolik yang menggunakan alat

pemancar, penerima, pipa dan unit pengisian. Alat pemancar, yang dipasang pada steering

wheel system, ditempatkan di deck navigasi dan alat penerima di pasang di atas steering

gear. Unit pengisi berada di dekat alat penerima dan system diisi dengan fluida yang tidak

membeku.

Gambar 3.1 Telemotor control system

Telemotor system ditunjukkan oleh gambar 2.4. Dua rams hadir di dalam

pemancar yang bergerak ke arah berlawanan ketika steering wheel di putar. Cairan

kemudian di pompa ke bawah pipa satu saluran dan di seret masuk dari arah lain. Cairan

yang dipompa disalurkan melalui pipa ke penerima(receiver) dan memaksa silinder

telemotor untuk bergerak. Penghisapan fluida dari silinder sebaliknya memungkinkan

berlangsungnya pergerakan ini. Unit silinder mempunyai suatu poros pembalik yang

dihubungkan oleh suatu pin. Poros pembalik ini mengoperasikan slippers ring dan swash

plate dari variable delivery pump. Jika pin dihilangkan dari unit silinder dan disisipi local

hand wheel drive yang dikendalikan manual steering gear mungkin terjadi. Alat penghenti

di pasang di penerima (receiver) untuk membatasi pergerakan menuju ke sudut kemudi

maksimum yang di syaratkan. Unit pengisian yang terdiri dari tangki, pompa, dan keran

tutup untuk masing-masing dan di pasang di pipa utama antara pemancar (transmitter) dan

penerima (receiver).

Pemancar di dalam tangki pengisi dikelilingi rams. Memastikan udara tidak

masuk ke dalam sistem. Sistem bypass di antara dua silinder terbuka ketika kemudi

melewati midship. Juga pada posisi di tengah unit supercharging menyediakan suatu

tekanan di dalam sistem yang memastikan respon yang cepat pada system untuk

menggerakkan kemudi. Supercharging unit juga menyeret masuk cairan pengisi jika

diperlukan di dalam system dan dipasanglah relief valve jika tekanan terlalu tinggi.

Pressure gauge dihubungkan untuk masing-masing saluran pipa dan air vent cocks juga

disediakan.

Pada operasi normal, tekanan kerja sekitar 20-30 bar, atau dari maker memberi

figur sendiri. Dan persyaratan tekanan kerja tersebut harus tidak boleh terlewati. Kemudi

harus tidak boleh dipaksa diluar ketegangan maksimum dari roda gigi tersebut. Tangki

pengisian harus di cek secara teratrur dan beberapa pelumasan juga perlu menjadi

perhatian. Kebocoran atau kerusakan peralatan harus diperbaiki dan diganti secepat

mungkin. Sistem harus dicek secara teratur untuk menjaga kekuatan tekanannya. Daun

kemudi yang menjawab respon dari pergerakan sterring wheel di navigation deck juga

harus di cek, apabila responnya sudah tidak baik dan terlalu lambat maka pekerjaan

pelepasan udara yang masuk ke sistem harus dilakukan. Jika setelah service yang lama,

udara yang dikeluarkan tetap tidak bisa memperbaiki respon dari daun kemudi, mungkin

diperlukan untuk mengisi kembali sistem tersebut dengan cairan fluida yang baru.

IV. KONTROL ELEKTRONIK

Sistem kontrol elektrik jarak jauh umumnya digunakan dalam instalasi modern

karena menggunakan unit kontrol kecil sebagai pemancar di anjungan serta lebih

sederhana dan dapat diandalkan dalam pengoperasiannya. Gerakan hasil sinyal dari

anjungan akibat ketidakseimbangan listrik dan aliran arus pada motor. Motor penggerak,

melalui kopling fleksibel, poros sekrup, menyebabkan kontrol berputar. Sebuah blok putar

pada poros tersebut akan dipindahkan dan kemudian tuas bergerak mengambang pada

suatu batang kendali yang terpasang. Sebuah cut-off tuas terhubung pada pasak kemudi

yang bergerak akan membawa pivot tuas mengambang dan tuas ke garis pada sudut kanan

terhadap sumbu poros kemudi. Pada titik ini sudut kemudi akan cocok sudut tuas anjungan

dan tindakan pemompaan akan berhenti. Poros screw berputar akan memiliki mengoreksi

ketidakseimbangan listrik dan motor akan berhenti. Untuk kontrol manual, electrical

control dimatikan dan handwheel kecil dihubungkan ke poros sekrup. Rotasi handwheel

akan memindahkan tuas mengambang dan memberikan gerakan kemudi.

Gambar 4.1 Unit kontrol elektrik

Ada dua jenis pembangkit tenaga yang digunakan untuk menggerakan steering gear, yaitu :

1) Hand driven steering gear

Jenis steering gear ini digerakkan dengan menggunakan tenaga manusia

(digerakan secara manual), yaitu dengan memutar pompa hidrolik secara manual.

2) Steam driven steering gear

Jenis steering gear ini digerakkan oleh tenaga uap. Jenis ini digunakan pada

kapal-kapal yang menggunakan tenaga uap dalam permesinannya. Mesin uap ini

sekarang sudah jarang digunakan.

3) Electric steering gear

Jenis steering gear ini digerakkan dengan tenaga listrik. Penggerak ini

menggunakan motor elektrik untuk menggerakan rudder. Motor elektrik juga

digunakan untuk menggerakan pompa hidrolik.

4) Hydraulic steering gear

Jenis steering gear ini menggunakan sistem hidrolis. Fluida hidrolis ini

disirkulasikan oleh pompa hirolis yang digerakan dengan motor elektrik. Tenaga yang

dihasilkan oleh

Ada beberapa macam penggerak rudder stock yang ada saat ini. Sistem

penggerak rudder stock (tongkat kemudi) dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :

1) Jenis Ram

Keterangan gambar

1) Rudder stock

2) Tiller

3) Ram (piston dan silinder)

4) Hydraulic Lines

5) Electro-motor

6) Pelindung kopling

7) Pompa

Gambar 4.2 Steering gear jenis Ram

Ram bertindak sebagai silinder hidrolik yang mengoperasikan pasak kemudi

dalam pencabangan dari ram. Sebuah pompa pengirim variabel yang dipasang di setiap

silinder dan bantalan cincin dihubungkan oleh batang ke sumbu kendali penerima

telemotor. Pompa pengiriman variabel disalurkan kepada masing-masing silinder untuk

mengaktifkan penghisap atau debit dari keduanya. Sebuah tangki pengisi dipasang di

dekatnya dan diatur dengan katup isap non-return yang secara otomatis menyediakan

cairan ke pompa. Sebuah katup bypass dikombinasikan dengan katup shock spring-

loaded yang terbuka dari dalam sehingga memaksa kemudi naik ke atas. Dalam

bergerak atas, pompa yang digerakkan dan perangkat kemudi kemudi akan kembali ke

posisi. Selama pengoperasian normal satu pompa akan berjalan. Silinder penerima

telemotor kemudian akan berpindah: ini akan menghasilkan suatu gerakan tuas

mengambang yang akan memindahkan cincin mengambang atau pad sepatu pompa,

menyebabkan tindakan pemompaan. Cairan akan diambil dari satu silinder dan

dipompa ke yang lain, sehingga memutar kemudi.

Gambar 4.3 Steering gear tipe two - ram

Gambar 4.4 Steering gear tipe four – ram

2) Steering Gear tipe vane

Pada steering gear tipe vane yang digerakan oleh pompa hidrolik, di dalam

rumahan vane terdapat 2 baling-baling yang saling berhimpitan. Rumahan tersebut

dibagi menjadi 4 bagian, 2 bagian untuk bertekanan tinggi dan dua bagian untuk

bertekanan rendah. Ada suatu katup yang mengatur minyak hidrolik pada bagian yang

bertekanan tinggi agar minyak hidrolik masuk ke dalam ruangan secara serentak,

kemudian memutar vane dan tongkat kemudi akan berputar. Jika rudder akan berputar

pada arah yang berlawanan atau kembali ke posisi semula, maka bagian yang

bertekanan tinggi akan menjadi bertekanan rendah sehingga baling-baling akan

berputar ke arah yang bertekanan lebih rendah.

Gambar 4.5 Mekanisme kerja steering gear tipe vane

V. PEMBAGIAN DAN JENIS KEMUDI

1) Dilihat dari konstruksi plat penyusunnya :

- Kemudi plat tunggal

Daun kemudi terbuat dari satu plat yang diberi penguat. Kemudi jenis ini

sudah tidak digunakan lagi karena memiliki kekuatan yang sangat kecil,

sehingga kemudi jenis ini sudah tidak digunakan lagi untuk kapal – kapal

berukuran besar.

- Kemudi plat ganda

Daun kemudi yang terbuat dari dua plat dengan penguatan didalamnya

sehingga dalam tipe kemudi ini akan terbentuk suatu rongga-rongga. Dengan

adanya dua lapisan plat pada daun kemudi ini maka akan memungkinkan

daunkemudi tersebut memiliki tingkat kekuatan yang lebih dibandingkan pada

tipe kemudi dengan plat tunggal.

2) Dilihat dari peletakannya :

- Kemudi meletak

Adalah peletakan daun kemudi yang diletakkan pada solepiece / sepatu

kemudi pada linggi kapal.

- Kemudi menggantung

Peletakan daun kemudi yang secara keseluruhan menggantung pada

badan kapal dan tanpa penyangga.

- Kemidi setengah menggantung (semi menggantung)

Adalah peletakan daun kemudi dengan separuh bagian daun kemudi

yang menggantung pada rudder horn.

Gambar. 5.1 Kemudi Berdasarkan Letaknya.

3) Dipandang dari pembagian luas daun kemudi terhadap sumbu tongkat kemudi

- Kemudi tidak balans / unbalance rudder

Adalah kemudi yang seluruh luas daunnya terletak dibelakang sumbu

kemudi.

- Kemudi setengah balans / semi- balanced rudder

Adalah jenis daun kemudi yang sebagian besar luas daun berada

dibelakang sumbu tongkat kemudi.

- Kemudi balans / balanced rudder

Adalah jenis daun kemudi yang luas daun nya dibelakang dan didepan

hampir sama besarnya (balanced)

Gambar. 5.2 Kemudi Berdasarkan Pembagian Luas Daun Kemudi.

Kemudi adalah bagian kapal yang memegang peran sangat penting dalam pelayaran

sebuah kapal. Bahkan ikut menentukan faktor keselamatan sebuah kapal. Sehubungan dengan

peranan kemudi tersebut, SOLAS ’74 melalui Peraturan 29 Bagian B, BAB II -1 mengenai

Perangkat kemudi (Resolusi A.210 (VII)) menyebutkan sebagai berikut :

1) Bagi kapal penumpang dan kapal barang

Kapal-kapal harus dilengkapi dengan perangkat kemudi induk (utama) dan perangkat kemudi bantu yang memenuhi persyaratan yang ditetapkan oleh

Pemerintah. Perangkat kemudi utama harus berkekuatan yang layak dan cukup untuk

mengemudikan kapal pada kecepatan ekonomis maksimum, demikian untuk

dipergunakan mengemudikan kapal mundur tidak mengalami kerusakan. Perangkat kemudi bantu harus mempunyai kekuatan yang layak dan cukup untuk

mengemudikan kapal dan dapat dipakai segera dalam keadaan darurat. Kedudukan kemudi yang tepat pada kapal tenaga harus terlihat distasiun pengemudi

utama (kamar kemudi anjungan).

2) Hanya bagi kapal penumpang

Perangkat kemudi induk harus mampu memutar daun kemudi dari kedudukan 35º di satu sisi sampai kedudukan 35º disisi lain dalam waktu 28 detik selagi kapal berjalan

maju dengan kecepatan ekonomis maksimum. Perangkat kemudi bantu dapat digerakan dengan tenaga dimana Pemerintah

mensyaratkan bahwa garis tengah poros kemudi pada posisi celaga berukuran lebih 9” (228,6 mm).

Sarana yang memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan oleh Pemerintah harus

dilengkapkan untuk memungkinkan penyampaian aba-aba dari anjungan kestasiun pengemudian pengganti.

3) Hanya untuk kapal barang

Perangkat kemudi bantu harus digerakan dengan tenaga dimana Pemer intah mensyaratkan bahwa garis tengah poros kemudi pada posisi celaga berukuran lebih

dari 14” (355 mm).

Penataan kemudi ikut menentukan faktor keselamatan kapal sehingga memenuhi

persyaratan yang ditentukan oleh SOLAS (Safety of Life at Sea) yaitu :

1) Dengan mesin kecepatan penuh waktu mengubah kedudukan kemudi cikar kiri dan

kanan atau sebaliknya harus tidak lebih dari 28º.

2) Kapal harus dilengkapi dengan penataan kemudi darurat, dan waktu yang diperlukan

untuk mengubah kedudukan dari 20º kanan ke 20º kiri atau sebaliknya, tidak lebih dari

60 detik, dengan kecepatan mesin setengah atau minimal 7 knots,

3) Luas permukaan daun kemudi adalah 2 % dari luas bidang simetri kapal.