ALFAN FADHLI

4211105005

TEKNIK SISTEM PERKAPALAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

PERANCANGAN SISTEM PERMESINAN PADA

TRAILING SUCTION DREDGER (TSD) SEBAGAI

SARANA PENGERUKAN PADA PERAIRAN

PELABUHAN

KAPAL KERUK

Kapal keruk atau dredger ship adalah kapalyang memiliki peralatan khusus yang digunakanuntuk proses pengerukan

METODE KAPAL KERUK HISAP

1. PLAIN SECTION DREDGER

2. BACKHOE DREDGER

3. CLAMP SHELL / GRAB DREDGER

4. CUTTER SUCTION DREDGER

5. TRAILING SUCTION DREDGER

6. BUCKET LADDER DREDGER

TINJAUAN PUSTAKA

Trailing Section Dredger adalah salah satu metode

pengerukan yang bekerja dengan cara menyeret pipa

penghisap ketika bekerja, material dihisap dengan pompa

kemudian disalurkan ke dalam kapal dan ketika

penampung sudah penuh trailling suction dredger berlayar

menuju lokasi pembuangan dan membuang material

tersebut melalui pintu yang terdapat dibawah kapal (stone

dumping) atau dapat di pompa langsung keluar kapal.

APLIKASI TRAILING SUCTION DREDGER

Trailing suction dredger sangat cocok untuk menjagadan memelihara kedalaman air terutama di daerahpelabuhan, namun sering juga diaplikasikan untukreklamasi tanah.

PEMBAHASAN

Kebutuhan pompa hisap yang digunakan

Kebutuhan towing winch untuk menarik pipa hisap

Kebutuhan tenaga penggerak kapal

Perancangan dan desain kapal TSD.

I. Kebutuhan pompa yang digunakan

Dalam perencanaan ini ditentukan kapasitas produksi yaitu sebesar 2000 m3/jam.

JENIS MATERIAL YANG AKAN DIHISAP

No MATERIAL BERAT JENIS

ton/m3

PROSENTASE JUMLAH

(ton/m3)

1 Lumpur 2,0 25 % 0,50

2 Kerikil 1,8 5 % 0,09

3 Pasir 1,4 10 % 0,14

4 Air laut 1,025 60 % 0,615

Jumlah 1,345

Head adalah energi mekanik yang terkandung dalamsatu satuan berat zat cair yang mengalir

Head total,

Ht = Hs + Hp + Hv + Hf

Head Static (Hs)

Hs = Z2 – Z1

= 2 – ( - 10 )

= 12 m

Head Pressure (Hp)

= 0

Tekanan pada saat masuk dan keluar nilainya

sama karena pelabuhan dalam keadaan terbuka

g

PPHp

12

Head Velocity (Hv)

Hv = v22 – v1

2

2g

= 42 – 3,52

2 x 9,8

= 0,27 m/s

Head Friction / Losses (Hf)

dengan total head 15,34 m

Hminor = f x ( v2 / 2g ) dengan total head 19,45 m

g

v

D

LHmayor

2

2

Head Total (Ht)

Ht = Hs + Hp + Hv + Hf

= 12 + 0 + 0,27 + 34,79

= 48,069 m

Centrifugal Slurry Pump

Nama pompa = Slurry Pump300ZJ-A70

Kapasitas = 635 -2333 m3/jam

Head = 16 – 76,8 m

Daya maks = 630 kW

Kecepatan putaran = 490 – 980 rpm

Maks diameter partikel = 92 mm

II. Kebutuhan towing winch yang digunakan

W = 8,51 ton L1 = 9,4 m

Ɵ2 = 90° - 53° = 37° L2 = 8,0 m

Maka,

( Ɵ1 + Ɵ2 ) + x = 90°

Ɵ1 + Ɵ2 = ( 90° - x )

Ɵ1 = 90° - x - Ɵ2

Ɵ1 = 90° - 12° - 37°

Ɵ1 = 41°

Ty . L1 – Wy . L2 = 0 Ty . L1 = Wy . L2 Ty = Wy . L2

L1 T sin Ɵ1 = W cos Ɵ2 . L2

L1 T1 = W cos Ɵ2 . L2

sin Ɵ1 . L1 T1 = (8,51x103) . cos 37° . 8,0

sin 41° . 9,4 T1 = (8,51x103). (0,79) . 8,0

(0,66) . 9,4 T1 = (8,51x103) . 6,32

6,204 T1 = 8,67 x 103 Newton

Besar Inersia pada katrol

Direncanakan diameter katrol (single pulley) Ø300mm terbuat dari baja tuang dengan tebal 60mmmempunyai berat sebesar 32,2 kg dengan kecepatangerak katrol untuk 1 putaran 10 s.

I = ½ x Mk x r2

I = ½ x 32,2kg x (0,15m)2

I = 0,36 kg.m2

Percepatan sudut yang terjadi

Untuk perubahan sudut tiap selang waktu maka :

ω = ΔƟ = Ɵ2 – Ɵ1

Δt t2 – t1

Sehingga perubahan kecepatan sudut pada katrol (α) ditentukan, Maka nilai α = Δ ω = ω 2 – ω 1

Δt t2 – t1

= 41 – 36

10 – 0

= 0,5 rad/s

Nominal pull/rated pull (T2)

Tegangan tali (wire) pada saat menurunkan suction pipe sebesar

T2 = T1 – ( I x α ) = 8,67 x 103 – (0,36 x 0,5) = 7,47 x 103 N

R 0,15

Tegangan tali (wire) pada saat menarik suction pipe sebesar

T2 = T1 + ( I x α ) = 8,67 x 103 + (0,36 x 0,5) = 9,87 x 103 N

R 0,15

JIANGSHU – TOWING WINCH / JM.SERIES

Type : JM2A

Rated pull : 20kN

Speed : 16,7 m/min

Wire Ø : 12,5 mm

Roll cap. : 100 m

Motor type : Y160M-6

Berat dari volume air = 5200 / 1,65

= 3151,5 ton/jam

Berat air dalam lumpur cw=30% = 30% x 5200

= 1560 ton/jam

Total berat lumpur = 5200 + 1560

= 6760 ton/jam

Berat total volume air = 3151,5 + 1560

= 4712 ton/jam

Spesifik gravity slurry mixture = 6760 / 4712 = 1,4

Banyaknya lumpur = 4712 x 2000

60 x 8,34

= 18832,93 gpm dimana berat air 8,34 / gal.

Consentrasi kepadatan = (100/4712)x 2000

= 42,4%

III. Kebutuhan Tenaga Penggerak kapal

Berdasarkan pertimbangan luas area pengerukan dan akses

transportasi menuju Pelabuhan Tanjung Emas Semarang maka

ditentukan dimensi kapal keruk TSD.

LOA = 31,16 m

Hull LOA = 22,60 m

B = 7,70 m

T = 1,00 m

H = 2,15 m

Vs (operation) = 3 knots/h

V max (moving) = 8 knots/h

Dengan menggunakan software maxsurf, besar nilaitahanan pada lambung kapal bisa dianalisa dan ditampilkanpada software hull speed

Hasil analisa karakteristiklambung kapal dibawahgaris air dengan meng-gunakan media softwarehullspeed

Principle value unit

LWL 21.804 m

Beam 7.7 m

Draft 1 m

Displaced volume 32.957 m^3

Wetted area 108.837 m^2

Prismatic coeff. 0.648

Waterplane area coeff. 0.232

1/2 angle of entrance 8.11 deg.

LCG from midships(+ve for'd) -2.556 m

Transom area 2.334 m^2

Transom draft 1 m

Max sectional area 2.334 m^2

Draft at FP 1 m

Deadrise at 50% LWL 0 deg.

Air density 0.001 tonne/m^3

Appendage Factor 1

Correlation allow. 0.0004

Kinematic viscosity 1.19E-06 m^2/s

Water Density 1.026 tonne/m^3

Hasil analisa hubungan antarakecepatan kapal, tahanan danpower yang dibutuhkan.

nospeed

(knot)resist. (kN) power (kW)

1 0 -- --

2 0.6 -- --

3 1 -- --

4 1.6 0.02 0.02

5 2 0.05 0.07

6 2.6 0.12 0.23

7 3 0.18 0.39

8 3.6 0.28 0.74

9 4 0.34 1.01

10 4.6 0.69 2.34

11 5 1.07 3.92

12 5.6 1.87 7.7

13 6 2.41 10.64

14 6.6 3.34 16.18

15 7 4.09 21.03

16 7.6 5.18 28.94

17 8 6.16 36.2

Mencari koefisien propulsi

• Koefisien lambung / ηhull

wake fractional, w = 0,70 Cp – 0,3 + 0,3 (0,4 - a/b)= 0,34

trust deduction factor, t = 0,5 Cp – 0,9= 0,24

ηhull = (1-t) / (1-w) = 1,16

• Efisiensi propeller / ηOMerupakan efisiensi baling-baling pada kondisi perairan terbuka yang besarefisiensinya berdasar uji air terbuka berkisar antara 40%-70%, diambil 41%.

• Relative rotatif efficiency / ηrrAdalah nilai kapal dengan jenis baling-baling sekrup tunggaldengan nilai diantara 1,02 – 1,05 dan direncanakan 1,02.

• Koefisien pendorong / PCAdalah nilai koefisien yang diperoleh dari perkalian antara efisiensi lambung,efisiensi rotative relative dan efisiensi baling-baling, PC = ηhull x ηO x ηrr = 0,496

Menentukan mesin propulsi kapal

Jika nilai EHP (36,2 kW = 48,54 HP)

• Delivery Horse Power, DHP = EHP / PC = 72,98 kW

• Trust Horse Power, THP = EHP / ηhull = 31,20 kW

• Shaft Horse Power, SHP = DHP / ηsηb = 75,23 kW,dengan asumsi efisiensi poros baling-baling 0,97

• Brake Horse Power, dengan asumsi efisiensi gearbox 0,98BHPscr = SHP / ηG = 76,76 kWBHPmcr = BHPscr / 0,85 = 90,30 kW

CATERPILLAR (marine engine propulsion)

Type : 3056 – LEHM0724Power : 93 kW / 125 BHPRpm : 2600Stroke : 4 stroke – cycle dieselStarting : electric motor starting

IV. Perancangan dan Desain kapal TSD

SEKIAN

&

TERIMA KASIH