TAHANAN & PROPULSI KAPAL

Personal report 2 Cara Mengoptimalkan Propulsive Coefficient dalam

PerencanaanSistem Propulsi Kapal

Miftahuddin Nur

4208100071

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

Setiap benda yang bergera dinamis memiliki hambatan atau tahanan yang mengiringinya.

Hal ini disebabkan karena ketika benda bergerak, maka akan timbul gaya gesek antara benda

dengan benda / media lain. Secara umum kapal yang bergerak di media air dengan kecepatan

tertentu, maka akan mengalami gaya hambat (resistance) yang berlawanan dengan arah gerak

kapal tersebut. Besarnya gaya hambat yang terjadi harus mampu diatasi oleh gaya dorong kapal

(thrust) yang dihasilkan dari kerja alat gerak kapal (propulsor). Daya yang disalurkan (DHP) ke

alat gerak kapal adalah berasal dari Daya Poros (SHP), sedangkan Daya Poros sendiri bersumber

dari Daya Rem (BHP) yang merupakan daya luaran motor penggerak kapal.

Dalam meranacang sistem propulsi kita harus memperhatikan toga aspek yaitu :

(a) Motor Penggerak Utama (main engine)

Jenis-jenis motor penggerak

Reciprocating Steam Engine

Marine (Steam) Turbines

Internal Combustion Engines

Gas Turbine

(b) Sistem Transmisi

(c) Alat Gerak(propulsor)

Jenis-jenis alat gerak

Non-mekanis

Mekanik

1. Fixed Pitch Propeller

2. Ducted Propeller

3. Contra-rotating Propeller

4. Overlapping propeller

5. Controllable Pitch Propeller

6. Waterjet Propulsion System

7. Cyclodial Propeller

8. Paddle Wheels

9. Superconducting Electric Propulsion System

10. Azimuth Podded Propulsion System

Ada beberapa pengertian mengenai daya yang sering digunakan didalam melakukan

estimasi terhadap kebutuhan daya pada sistem penggerak kapal, antara lain :

1. Daya Efektif (Effective Horse Power - EHP)

2. Daya Dorong (Thrust Horse Power - THP)

3. Daya yang disalurkan (Delivered Horse Power – DHP)

4. Daya Poros (Shaft Horse Power - SHP)

5. Daya Rem (Brake Horse Power - BHP)

6. Daya yang diindikasi (Indicated Horse Power - IHP).

Jenis-jenis daya yang terdapat pada kapal.

Daya Efektif (EHP) 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 sehingga persamaannya adalah :

Dimana :

RT = Gaya Hambat Total (kN)

Vs = Kecepatan Servis (knot) / dikalikan 0,5144 (m/s)

Daya Dorong (THP) adalah besarnya daya yang dihasilkan oleh kerja dari alat gerakkapal

(propulsor) untuk mendorong badan kapal. Daya Dorong merupakan fungsi darigaya dorong dan

laju aliran fluida yang terjadi saat alat gerak kapal bekerja. Adapun persamaan Daya Dorong

yang berlaku adalah :

Dimana :

T = Gaya Dorong / Thrust (kN)

Va = Kecepatan aliran fluida di buritan kapal (m/s)

Va = Vs (1 – w) ; w adalah wake friction (fraksi arus yang ikut)

Daya Yang Disalurkan (DHP) adalah daya yang diserap oleh baling-baling kapal guna

menghasilkan Daya Dorong sebesar PT, atau dengan kata lain, DHP merupakan daya yang

disalurkan oleh motor penggerak ke baling-baling kapal (propeller) yang kemudian dirubahnya

menjadi Daya Dorong kapal (THP). Variabel yang berpengaruh pada daya ini adalah Torsi Yang

Disalurkan dan Putaran baling-baling, sehingga persamaan untuk menghitung DHP adalah

sebagai berikut :

Dimana :

= Torsi Propeller (Baling-baling) kondisi di belakang badan kapal (kNm)

= Putaran Propeller (rps)

Daya Poros (SHP) adalah daya yang terukur hingga daerah di depan bantalan tabung

poros (stern tube) dari sistem perporosan penggerak kapal. Untuk kapal-kapal yang

berpenggerak dengan Turbin Gas, pada umumnya, daya yang digunakan adalah SHP.

Sementara itu, istilah Daya Rem (Brake Horse Power, BHP) adalah daya yang dihasilkan

oleh motor penggerak utama (main engine) dengan tipe marine diesel engines. Pada sistem

penggerak kapal yang menggunakan Marine Diesel Engines ( type ofmedium to high speed ),

maka pengaruh rancangan sistem transmisi perporosan adalah sangat besar di dalam menentukan

besarnya daya SHP. Jika kamar mesin terletak di belakang dari badan kapal, maka besarnya

losses akibat sistem transmisi perporosan tersebut adalah berkisar 2 - 3 %. Namun bila kamar

mesin terletak agak ke tengah atau jauh di depan, maka besarnya losses akan semakin bertambah.

Efisiensi yang Terdapat pada Sistem Propulsi Kapal

Selain Daya (Power), pada sistem penggerak kapal dikenal juga istilah efisiensi

(efficiency) yang merupakan rasio / perbandingan dari daya-daya tersebut.

Beberapa Efisiensi yang berlaku pada kapal

Adapun jenis-jenis efisiensi yang dikenal pada sistem propulsi kapal antara lain sebagai

berikut :

1. Efisiensi Lambung (Hull Efficiency)

Efisiensi Lambung, (ηH) adalah rasio antara daya efektif (PE) dan daya dorong (PT).

Efisiensi Lambung ini merupakan suatu bentuk ukuran kesesuaian rancangan lambung (stern)

terhadap propulsor arrangement-nya, sehingga efisiensi ini bukanlah bentuk power conversion

yang sebenarnya. Maka nilai Efisiensi Lambung inipun dapat lebih dari satu, pada umumnya

diambil angka sekitar 1,05.

Adapun persamaan yang berlaku pada Efisiensi Lambung (Hull) sebagai berikut :

( ) ( )

( )

( )

t dan w merupakan propulsion parameters, dimana t adalah Thrust Deduction Factor

yang dapat diperoleh dengan persamaan sebagai berikut :

tstandar = 0,5× CP − 0,12 : untuk kapal dengan Baling-baling Tunggal

= 0,5× CP − 0,19 : untuk kapal dengan Baling-baling Kembar

Keterangan :

CP = Koefisien Prismatik

Sedangkan, w adalah wake fraction yang dapat dicari dengan menggunakan persamaan

sebagai berikut :

: Single screw ship with normal stern

: Single screw ship with stern-bulb

( ) ( ): Twin screw ships.

Keterangan : a = Jarak antara 2 poros [m]

B = Lebar Kapal [m]

Untuk kapal dengan satu propeller efisiensi lambungnya biasanya berkisar pada nilai 1,1 -

1,4 terutama pada kapal-kapal dengan koefisien blok yang besar.

Untuk kapal dengan dua propeller dan kapal dengan badan konvensional bentuk

lambungnya, efisiensi lambungnya berkisar 0,95 – 1,05 juga terdapat pada kapal-kapal dengan

Cb yang besar.

2. Efisiensi Baling-baling (Propeller Efficiency)

Efisiensi Baling-baling (ηProp) adalah rasio antara daya dorong (PT) dengan daya yang

disalurkan (PD). Efisiensi ini merupakan power conversion, dan perbedaan nilai yang terjadi

adalah terletak pada dimana pengukuranTorsi Baling-baling (Propeller Torque) tersebut

dilakukan. Yakni, apakah pada kondisi open water (QO) atau pada kondisi behind the ship (QD).

Pada kondisi Open Water, maka persamaan Efisiensi propeller yang berlaku adalah

sebagai berikut :

Sedangkan pada kondisi Behind The Ship, persamaan efisiensi propeller yang berlaku

adalah sebagai berikut :

3. Efisiensi Relatif-Rotatif (Relative-Rotative Efficiency)

Karena ada dua kondisi tersebut, maka muncul suatu rasio efisiensi yaitu yang dikenal

dengan sebutan Efisiensi Relative-Rotative, (ηR) yang merupakan perbandingan antara Efisiensi

Baling-baling pada kondisi di belakang kapal dengan Efisiensi Baling-baling pada kondisi di air

terbuka, sebagai berikut :

⁄

⁄

4. Efisiensi Poros (Shaft Efficiency)

Efisiensi Transmisi Poros (Shaft Transmission Efficiency), (ηS) , secara mekanis

umumnya dapat didefinisikan dengan lebih dari satu macam tipe efisiensi, yang mana sangat

tergantung dari bentuk konfigurasi pada stern arrangement-nya. Efisiensi ini merupakan product

dari keseluruhan efisiensi masing-masing individual komponen terpasang. Efisiensi ini dapat

dinyatakan seperti persamaan sebagai berikut :

5. Efisiensi Propulsive (Propulsive Efficiency)

Propulsive Efficiency (ηP) yang dikenal juga dengan sebutan Efisiensi keseluruhan (Total

Efficiency), atau ada juga yang menyebutnya Propulsive Coefficient adalah merupakan hasil dari

keseluruhan efisiensi di masing-masing phrase daya yang terjadi pada sistem propulsi kapal

(sistem penggerak kapal). Efisiensi Keseluruhan dapat diperoleh dengan persamaan, sebagai

berikut :

ηH, ηO, dan ηR adalah tergantung pada karakteristik hydrodynamics, sedangkan ηP adalah

tergantung pada karakteristik mekanis dari sistem propulsi kapal. Namun demikian, peranan

yang terpenting adalah upaya-upaya guna mengoptimalkan ηP.

Selanjutnya upaya-upaya yang dapat dilakukan dalam mengoptimalkan Propulsive

Coefficient adalah dengan menaikkan nilai rasio atau perbandingan dari masing-masing

komponen efisiensi yang menyusunnya. Misalkan perbandingan antara PE dan PT dalam

Efisiensi Lambung adalah meningkatkan nilai EHP (Effective Horse Power) yang merupakan

perkalian antara Tahanan total (RT) suatu kapal dengan kecepatan servisnya (VS). Tentunya cara

memperbesar EHP ini yaitu dengan cara menambah kecepatan servisnya yang nantinya akan

berpengaruh pada daya main engine-nya..

Selain dengan memperbesar EHP, maka dapat pula dengan memperkecil PS atau BHP

(Brake Horse Power) / Daya Rem sehingga diperoleh efisiensi total yang maksimal sehingga

Coefficient Propulsive-nya juga akan bisa dioptimalkan. Upaya yang dapat dilakukan dalam

memperkecil BHP-nya adalah dengan membuat atau menaruh kamar mesin (Engine Room)-nya

di bagian belakang untuk mengurangi loses akibat sistem transmisi perporosannya. Karena

semakin ditaruh di tengah atau di depan maka Ps / BHP oleh porosnya pun akan semakin besar.

Gb 1: jenis-jenis efisiensi pada kapal

DAFTAR PUSTAKA

1. Engine Propeller Matching oleh Ir. Suryo Widodo Adji, M.Sc, CEng. FIMareST

2. Propulsi Kapal oleh Dr. I Made Ariana, ST, MT

3. http://www.pdfpedia.org/search/tahanan+kapal

4. http://www.rand-engineering.co.jp/e/report/RDE%20article%20English%20version.pdf

5. http://events.nace.org/conferences/IMCS2008/papers/13.pdf

6. http://cak-suryo.blogspot.com