Perancangan Kapal Metode Variasi

LINA SYARAVINAKHAERUNISA SABITHAANDREAS ENRICODEKRINO SITUMORANGCHOIRUN CAHYOABDIFAKHRI AKBARLATHIF PRASETYO WMUHAMMAD IMAAD AL HAMASMUHAMMAD RUSDI ZULKAIDIRIZKY HIDAYAT PUTRAUSMAN MUNANDARFADLIKA MUHAMMAD

PROGRAM STUDI TEKNIK PERKAPALANDEPARTEMEN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS INDONESIA

2

2 PERANCANGAN KAPAL METODE VARIASI

PERANCANGAN KAPAL METODE VARIASI

Perancangan kapal metode variasi adalah salah satucara dalam merancang kapal yaitu dengan menitikberatkan pade perhitungan displacement kapal, pada perancangan metode ini, terdapat 4 cara atau pendekatan untuk mendapatkan displacement ya ada. Dalam perancangan ini sangat diperlukan adanya data kapal pembanding yang hamper sesuai dengan data kapal yang akan kita buat sesuai dengan owner requirement. Apabila kita sudah mendapatkan displacement pasa tiap cara pendekatan, maka dari variasi displacement yang ada kita menentukan yang mana yang akan menjadi displacement kapal rancangan kita, tapi dengan syarat syarat pemilihan tertentu

CONTOH PERANCANGAN KAPAL METODE VARIASI

CRUDE OIL TANKER

RequirementDeadweight 30.000 tones

Service speed 16.5 knots

Service radius Jakarta – Surabaya – Singapore PP (± 2000 sea miles)

OWNER Ir. Ronny Dolfinus Tulak M.M.

DATA KAPAL PEMBANDING

MT FASTRON ( oil tanker 30.000 LTDW)

UKURAN UTAMA

DISPLACEMENT 40.000 TonOWNER PT. PERTAMINA SHIPPINGLOA 180 mLBP 173 mBREADTH 30,5 mDEPTH 15,6 mTOTAL CREW 37 personCLASSIFICATION Dual class : Nippon Kaiji Kyokai (japan), biro klasifikasi

2


Indonesia (BKI)RANGE 12.000 seamilesSPEED 14 KnotsMAIN ENGINE 1 x 7938 BHP (brake horse power)BUILDERS PT PAL Indonesia

PERHITUNGAN AWAL DISPACEMENT

Pada metode variasi, untuk mencari nilai bobot mati (DWT) kapal apabila diketahui muatan bersih kapal atau Pb digunakan rumus

Pd=(1−s ) Pb

dimana: s = fungsi dari jarak pelayaran ( R ), kecepatan percobaan (Vp), dan muatan bersih

s=f ×R × Vp2

√Pb ×103 f = parameter / koefisien tertentu

Namun, karena nilai DWT sudah ditentukan pada requirement maka tidak perlu dicari didalam rumus

PENDEKATAN 1

D1=Pdη

Dimana Η = koefisien DWT/𝛁Pd =bobot mati / Deadweight

D1 =displacement pendekatan 1

Dari kapal pembanding didapatkan

DWT/𝛁 kapal pembanding = 0.75

D1=Pdη

D1=30.0000.75

=40.000ton

PENDEKATAN 2

DII = Pk + Pm + Pp + Pc + Ptb + Pb

Pk = berat badan kapal + perlengkapannya Pm = berat bahan bakar + pelumas + air pendingin mesin Pp = berat mesin utama Pc = berat awak kapal + perlengkapannya + air yang diperlukan

2


Ptb = berat cadanganPb = berat dari muatan bersih

Berat badan kapal (Pk) Pk=a× D1𝑎= konstanta yang didapat dari kapal pembanding

Diketahui Wst/Δlwt for tankers (berat badan kapal/lwt) = 78%

WEO/Δlwt for tankers (berat outfit kapal/lwt) = 8.5%

a = Wst/Δlwt + WEO/Δlwt (%)

a=( 78%+8.5%100% )LWT

a=0.685 LWT

Maka berat badan kapal peralatan dan outfitnya

Pk=a× D1

Pk=0.865 ( D1−DWT ) a=0.21625

Pk=0.865 (40.000−30.000 )=8650 ton

Berat instalasi mesin (Pm) Pm=gm × N

Dimana𝑔𝑚 = perbandingan berat mesin terhadap kekuatan mesin = Nilai gm slow-speed engines (110–140 rpm) 0.016–0.045

t/kWmedium-speed engines in series (400–500 rpm) 0.012–0.020 t/kWmedium-speed V-type engines (400–500 rpm) 0.008–0.015 t/kW

N = kekuatan mesin utama (HP) N=k × Np

k = konstanta pada mesin1. mesin tanpa penghubung atau reduction gear

- K = 1.01 untuk mesin dibelakang- K = 1.01-1.03 untuk mesin ditengah

2. mesin yang menggunakan kopling listrik- K = 1.06-1.10

3. mesin dengan penghubung atau reduction gear1 penghubung K = 1.05-1.09 2000-2500 HP

K = 1.03-1.04 > 2500 HP2 penghubung K = 1.06-1.14 2000-2500 HP

K = 1.04-1.06 > 2500 HP4. diesel electric

2


K = 1.04-1.055. Steam turbine

K = 1.01Np = rumus admiralitas

Np=D12 /3× Vp3

Cp

Vp = kecepatan percobaan ([1.05-1.08]Vd) D1 = displacement pendekatan 1Cp = konstanta (T2/3knot3/kW)

= nilai cp general cargo ships 400–600bulker and tanker 600–750reefer 550–700feedership 350–500warship 150

Np=40.0002/3×17,3253

750=8.109,07HP

Maka- misal ingin menggunakan low speed diesel engines (110–140 rpm)

gm = 0.016–0.045 t/kW gm rata rata = 0.0305 t/kW

- ambil Vp=1.05 Vd= 17.325 knots- low speed diesel engine tidak memerlukan combined engine dan reduction

gear maka- mesin tanpa penghubung/reduction gear, letaknya dibelakang maka K = 1.01- Cp for tanker = 750

Pm=gm × KD 12/3×Vp3

Cp

Pm=0.0305×1.0140.0002/3×17,3253

750

Pm=0.0305×1.011.169,6×5200,2

750=249,8¿n

Berat bahan bakar + Pelumas + Air pendingin (Pp)

Pp=(1+φ ) q× NR

Vd ×103

q=q fuel+qlubrication +q freshwater( KgHP× jam )

q = kadar rata-rata pemakaian bahan (kg/ HP jam) for tanker = ±0.25 kg/hp jam

q fueldiesel engine 2 stroke 0.205-0.211 kg/kwh

2


4 stroke 0.196-0.209 kg/kwh

Tanpa MDO qfuel + 5% qfuel

` dengan MDOqfuel - 5% qfuel

Steam turbines standard tanpa furnace gas reheat 0.278-0.286 kg/kwh

standard dengan furnace gas reheat 0.252-0.265 kg/kwh

gas turbines fuel = gasoline/light crude oil 0.299-0.312 kg/kwh

q lubricate diesel 4 tak 1.2-1.6 g/kwh

diesel 2 tak 0.8-1.2 g/kwh

turbin 0.14 g/kwh

q air freshwater pengisi ketel uap 3-4 % q total

water ballast 10 – 50 % DWT

N = daya mesin (HP)

φ = koefisien cadangan yang memperhitungkan kerja mesin bantu (0,1untuk kapal kecil s/d 0.3 untuk kapal besar dan tergantung sifat lainya

𝑅 = jarak pelayaran (mil) untuk pulang pergi

𝑉𝑑 = kecepatan dinas (knot)

Pp=(1+0.2 )0.25×8.109,072000

16.5×103=294.87 ton

Berat crew dan perlengkapan + air kebutuhannya (Pc)

untuk perwira ditentukan barang yg dibawa q : 0,2 ton/oranguntuk anak buah ditentukan barang yg dibawa q : 0,12 ton/orang berat orang/awak kapal rata rata q : 75 kg/personrata-rata jumlah kru dan ABK pada tanker 35 orang (14 perwira, 21 anak

buah)

Pc=(14×0.2 tonperson )+(21×

0.12tonperson )=5.32 ton

Berat cadangan kapal (Ptb)

Rata rata cadangan umum harian bahan makanan 4.5 kg/personRata rata air minum dan air mandi dll 80 kg/personBerat cadangan gudang alat-alat rata rata 45 tonDetail

2


untuk minum q = 10-20 kg/person dayuntuk mencuci dan mandi q = ±70 kg/person dayprovisi q = 3-5 kg/person dayBerat cadangan gudang alat-alat 40-50 ton

Ptb=(0.080+0.0045 )35 person+45=47,9575 ton

Total displacement II (DII)DII = Pk + Pm + Pp + Pc + Ptb + Pb

Hull weight, equipment and outfit (Pk) 8650 tonFuel, lubricants and freshwater (Pp) 294,87 tonEngine plant weight (Pm) 249.8 tonCrew and its supply (Pc) 5,32 tonMargin weight (Ptb) 47,9575 tonDeadweight (Pb) 30.000 ton

Total = 39.247, 95 ton

PENDEKATAN 3

−B+√B2−4 AC2 A

Dimana A = (1-a)a: nilai yang didapat dari kapal pembanding

¿ (1−0.21625 )=0.78375

B = (gm+ (1+φ ) q RVd ×103 ) k ×Vp3

Cp

= (0.0305+ (1+0.2 )0.25 200016.5×103 ) 1.01×17 ,3253

750=0.285152

C = Pc + Ptb +Pb = 47,9575 + 5.32 + 30.000 = 30.053,278

0.285152+√0.2851522+4 (0.78375 )(30.053 .278)2 (0.78375)

=38.018,35 ton

PENDEKATAN 4

nama bagian rumus berat Berat

berat badan kapal dan perlengkapanya

Pk=a× DIII

8.221,468

berat mesin Pm=g m×k

D III ×Vp

Cp

241,4954

2


berat bahan bakar dll Dari pendekatan 2 294,87cadangan berat Dari pendekatan 2 47,9575 Crew Dari pendekatan 2 5,32 bobot mati Requirement 30.000

Jumlah 38.811,11 ton

PENENTUAN DISPLACEMENT KAPAL RANCANGAN

DI 40.000 ton

DII 39.247, 95ton

DIII 38.018,35 ton

DIV 38.811,11 ton

D IV−D III=(38.811,11−38.018,35 )=692,76 ton

ΔD%= 692,7638.018,35

×100%=0.822% <1% TIDAK PERLU KOREKSI

( D IV−DIII )<1%DIII maka displacement kapal yang diambil adalah DIV = 38.811,11ton ≈ 38.811 ton

PERHITUNGAN UKURAN UTAMA KAPAL

Untuk menentukan ukuran utam kapal, perlu diperhatikan syarat-syarat, rasio dan peraturan kelas

Menurut USSR ’56 L/D = 9 – 14

B/D <= 2

T/D = 0.6 – 0.85

B = (0.1L + 6) H

T/B = 0.45 – 0.52 (for tankers)

TINGGI GARIS AIR

T=t × 3√V

Dimana V = volume displacement kapal (m3) t = perbandingan tinggi garis air dgn displacement

Dari kapal pembanding didapatkan :

t p= T d3√V p

= 15,63√39.024 .39

=0.46

2


Tinggi sarat kapalT=0.46× 3√37.864,498=15.44meter

TINGGI LAMBUNG TANKER

(2.46−3.65 t ) (0.155+0.15 l ) T

T=t × 3√V dimana T = tinggi sarat tanker

V = volume displacement

t = perbandingan tinggi garis air dgn displacement kapal pembandingL=l × 3√V dimana L = tinggi sarat tanker


l = perbandingan tinggi garis air dgn displacement kapal pembanding

tinggi sarat kapal T=0.46× 3√37.864,498=15.44meter , t=0.46

l= L3√V

= 185.28

39.024 .3913

=5,462

H= (2.46−3.65×0.46 ) (0.155+0.15×5,462 )15,44=18,14meter

PANJANG KAPAL

Perbandingan dengan kapal pembanding

Ambil rasio L/D = 12 lpp=D ×LD

=15.44×12=185,28meter

ambil untuk kecepatan yg tinggi dan kekuatan melintang yg lebih kecil

RUMUS EMPIRIS

Posdunine L=C ( VV +2 )

2

D13 C = 7.25 for tankers, V trial =

17.325 knot

L=7.25( 17,32517,325+2 )

2

37.86413=195,66meter

Schneekluth’s formula L=Δ0.25V 0.5C C = 2.8

L=38.8110.2516.50.52.8=159.63meter

KOEFFISIEN KEPADATAN DISPLACEMENT (Cb)

2


Cb=1.0−1.17× Fr

Fr= v

√g× lppdimana Fr = bilangan Froude

V = kecepatan

G = percepatan gravitasi (9.8 m/s2)

Lpp = length between perpendicular

Cb=1.0−1.17×v

√g× lpp

Cb=1.0−1.17×16.5

√9.81×185,28=0.547

RUMUS EMPIRIS

Kerlen Cb=1.179−0.333 V

√L=1.179−0.33 16.5

√185,28=0.77

Chirila Cb=1.214−0.374 V

√L=1.214−0.374 16.5

√185,28=0.76

Series 60 Cb=1.173−0.368 V

√L=1.173−0.368 16.5

√185,28=0.72 ambil untuk daya

muat besar

KOEFISIEN KEPADATAN MIDSHIP (Cm)

Cm=0.965+0.042× Frv

Frv=v

√g× V 1/3 dimana Fr = bilangan Froude menurut volume

displacement

v = kecepatan

G = percepatan gravitasi (9.8 m/s2)


Cm=0.965−0.042×v

√ g×V 1 /3

Cm=0.965−0.042×16.5

√9.81×39.024 .391/3=0.922

2


RUMUS EMPIRIS

Series 60 Cm=0.08Cb+0.93=0.08 (0.72 )+0.93=0.987

ambil untuk stabilitas baik

Van lameren Cm=0.9+0.1√Cb=0.9+0.1√0.72=0.984KOEFISIEN KEPADATAN LUAS GARIS AIR (Cw)

Cw=0.76 CbCm

+0.245

Cw=0.76 0.720.987

+0.245=0.799

RUMUS EMPIRIS

Schneekluth Cw=0.95( CbCm )+0.17 3√1− Cb

Cm=0.802

ambil untuk stabilitas baik dan cocok untuk sea going ships

Posdunine Cw=1+2Cb3

=1+2(0.72)

3=0.81

LEBAR KAPAL

b= ΔL× D ×Cb × γ

= 30.000185,28×14,44×0.72×1,025

=14.2meter

DATA KAPAL RANCANGANOIL TANKER 30.000 DWT

bobot mati 30.000 tonKecepatan 16.5 knotjarak pelayaran ±2000 milesDisplacement 38.811 ton

2


Sarat 15,44 metertinggi lambung 18,14 meterpanjang kapal 185,28 meterblock coefficient 0.72midship coefficient 0.987waterplane coefficient

0.802

prismatic coefficient 0.729483283vertical prismatic coefficient

0.897755611

lebar kapal 14.20983565daya mesin 8109.07 HPCrew 35 person

KESIMPULAN

Perencanaan kapal dengan metode variasi merupakan suatu perancangan kapal yang lebih menitikberatkan pada perhitungan dengan menggunakan berat kapal, yaitu berat kapal yang diuraikan atas unsur-unsurnya. Namun, karena keterbatasan dalam data-data berat kapal dari kapal pembanding, maka kami memakai rumus untuk mencari besaran utama kapal dengan metode perbandingan. Kami juga tidak dapat mencari besaran-besaran lainnya yang menggunakan rumus variasi (berat kapal) karena keterbatasan data kapal pembanding dan kurangnya referensi yang ada.

Perancangan Kapal Metode Variasi

Documents

Transcript of Perancangan Kapal Metode Variasi