Presentasi Tugas Akhir [Compatibility Mode]

5/13/2018 Presentasi Tugas Akhir [Compatibility Mode] - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/presentasi-tugas-akhir-compatibility-mode 1/41

Bulk Carrier 50,000 DWT

Akibat Eksitasi Mesin Induk dan Baling-Baling

Pada Tahap Sea Trial Dengan Metode Elemen Hingga

Ridwan Arifin

Ir. Petrus Eko Panunggal, Ph.D



Pendahuluan

• Tugas Akhir ini merupakan studi kasus kapal BulkCarrier 50,000 DWT.

• apa e a u e ge a pa a saa sea a .

•

• Getaran dapat dikurangi setelah top bracing dilepas.

dipakai sebagai dasar mencari faktor redaman.

Ridwan Arifin4102 100 045

November 20th, 2007@Teknik Perkapalan, FTK, ITS Surabaya.No. 2



Latar Belakang

• Getaran yang berlebih dapat mengakibatkankerusakan kapal.

• e a a ya g e e apa se a a a e aeksitasi mesin induk dan baling-baling.

• Untuk mengatasi permasalahan getaran kapalm m rl k n i in i.

• Untuk mengantisipasi agar getaran dapatdiketahui sebelum tahap pembangunan, makaperlu dilakukan analisa pada tahap desain awal.





Permasalahan

• Berapa besarnya gaya eksitasi pada mesin indukdan baling-baling.

• e apa a a o e a a ya g a us e apada model, saat analisa getaran dilakukan pada

a ap esa awa .





Tujuan

• Mencari gaya eksitasi pada mesin induk danbaling-baling.

• e o e a apa e a a e u e e ehingga.

• Mencari respon getaran akibat gaya eksitasim in in k n lin - lin .

• Mencari besarnya nilai faktor redaman yangsesuai dengan data pengkuran.





Batasan Masalah

• Analisa hanya dilakukan pada pelat, profil danmassa yang cukup berat.

• u e e s as e asa a es u abaling-baling.

• Model elemen hingga di-run dengan tanpak n r in fr m .





Flow Chart Analisa

Model Elemen Hingga

Gambar Konstruksi

Berat Kapal

Berat Peralatan &Perlengakapan

Forced Vibration Analysis(Harmonic Analysis)

Mesin Induk Kapal Engine Unbalance Force& Moment

Baling-Baling Kapal PerhitunganGaya Eksitasi

Hull Surface Force

Hasil Perhitungan(Displasemen)

Grafik DisplasemenVs

Faktor Redaman

Hasil Pengukuran diLapangan

(Displasemen)

TitikPerpotongan


Faktor Redaman



Redaman Kapal



Pemodelan Elemen Hingga

Pemodelan elemen hingga yang terbentuk:





Flow Chart Analisa

Model Elemen Hingga

Gambar Konstruksi

Berat Kapal Model Elemen Hingga

Gambar Konstruksi

Berat Kapal







Hull Surface Force




Faktor Redaman


Faktor Redaman


(Displasemen)

TitikPerpotongan


Faktor Redaman


(Displasemen)

TitikPerpotongan


Faktor Redaman



Redaman Kapal

Redaman Kapal



Gaya Eksitasi Mesin Induk

1. Gaya dan Momen Eksternal

tekanan pembakaran gas.

2. Gaya dan Momen Lateral Tipe-HGaya reaksi melintang yang bekerja pada top bracin terhada ondasi mesin akibat tekanan

pembakaran gas. Momen EksternalMomen Eksternal

.Gaya reaksi melintang yang bekerja pada

pondasi mesin akibat massa yang tidak

Momen LateralMomen LateralTipe HTipe H

.Momen LateralMomen Lateral

Tipe XTipe XReferensi: S50MC-C Project Guide, 2005)





Gaya Eksitasi Baling-Baling

1. Alternating Thrust

baling-baling bekerja di daerah wake.

(Hirowatari, 2006)

• Merupakan reaksi tekanan pada buritanka al akibat baling-baling bekerja di

. u ur ace orces

daerah wake. (VERITEC,1985)





Flow Chart Analisa

Model Elemen Hingga

Gambar Konstruksi


Gambar Konstruksi

Berat Kapal







Hull Surface Force







Forced Vibration

Analisa Respon Harmonik:

• Getaran yang dianalisa hanyalah getaran steady state.

• ~ .

• Respon yang diinginkan (Stepped) setiap 0.25 Hz.

• Redaman yang diberikan ke model adalah 0.01, 0.03,0.05, 0.07 dan 0.09





Analisa & Pembahasan

1. Pengaruh Pemasangan Top

Translasi UX dengan faktor redaman 0.05

-

3.5E-04Translasi UY dengan faktor redaman 0.05

-

7.0E-04

-

1.0E-04

1.5E-04

2.0E-04

2.5E-04

.

D i s p l a s e m e n ( m )

engan op rac ng

Tanpa Top Bracing

2.0E-04

3.0E-04

4.0E-04

5.0E-04

.

D i s p l a s e m e n ( m )

engan op rac ng

Tanpa Top Bracing

0.0E+00

.

0 5 10 15 20 25 30

Frekuensi (Hz)

0.0E+00

. -

0 5 10 15 20 25 30

Frekuensi (Hz)

.

8.0E-06

1.0E-05

1.2E-05

1.4E-05

e m e

n ( m )

Dengan Top Bracing

Tanpa Top Bracing

0.0E+00

2.0E-06

4.0E-06

6.0E-06

0 5 10 15 20 25 30

Frekuensi (Hz)

D i s p l a s






2. Pengaruh Redaman Terhadap Respon

Respon Getaran, UX

3.0E-043.5E-04

4.0E-04

4.5E-04

n ( m ) 0.01

0.03

Respon Getaran, UY

2.5E-04

3.0E-04

3.5E-04

4.0E-04

n ( m )

0.01

0.03

0.05

0.07

0.0E+00

5.0E-05

1.0E-04

1.5E-04

2.0E-04

2.5E-04

D i s p l a s e m e 0.05

0.07

0.09

0.0E+00

5.0E-05

1.0E-04

1.5E-04

2.0E-04

D i s p l a s e m e

0.09

0 5 10 15 20 25 30

Frekuensi (Hz)

0 5 10 15 20 25 30

Frekuensi (Hz)

Respon Getaran, UZ1.0E-03

4.0E-045.0E-04

6.0E-04

7.0E-04

8.0E-04

9.0E-04

p l a s e m e n ( m )

0.01

0.03

0.05

0.07

0.09

0.0E+00

1.0E-04

2.0E-04

3.0E-04

0 5 10 15 20 25 30Frekuensi (Hz)

D i s





Flow Chart Analisa

Model Elemen Hingga

Gambar Konstruksi


Gambar Konstruksi

Berat Kapal







Hull Surface Force



Faktor Redaman


(Displasemen)

TitikPerpotongan


Faktor Redaman



Redaman Kapal




3. Nilai Faktor Redaman

Top Deck, UX

8.0E-06

1.0E-05

n t ( m

)

Top Deck, UY

1.20E-05

1.40E-05

0.0E+00

2.0E-06

4.0E-06

6.0E-06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 . 1

D i s p l a c e m e

Model

Kapal

0.00E+00

2.00E-06

4.00E-06

6.00E-06

8.00E-06

. -

D i s p l c e m e n t

Model

Kapal

0 . 0 . 0 . 0 . 0 . 0 . 0 . 0 . 0 .

Damping factor

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Damping factor

Top Deck, UZ

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

p l a c

e m e n t ( m )

Model

Kapal

0.0E+00

. -

0 0 .

0 1 0 .

0 2 0 .

0 3 0 .

0 4 0 .

0 5 0 .

0 6 0 .

0 7 0 .

0 8 0 .

0 9 0 . 1

Damping factor

D i s






3. Nilai Faktor Redaman





Kesimpulan

• Nilai faktor redaman berpengaruh pada amplitudo.

• Faktor redaman pada kapal ini mempunyai nilai yanger e a- e a set ap tempat, se ngga a tor re aman

ini lebih bersifat faktor redaman lokal.

• Besarnya faktor redaman pada kapal ini bervariasi antara0.00768 sampai 0.1187.

• Besarnya nilai faktor redaman tersebut tergantung pada

struktur konstruksi.





Saran

• Besarnya gaya eksitasi akan lebih tepat dengan melakukan.

• Asumsi analisa adalah kapal bergetar dalam ruang hampa.yang meredam getaran.

dipertimbangkan untuk memperoleh hasil yang lebihmendekati kondisi di lapangan.





“Terima Kasih”“Terima Kasih”



Ukuran Utama Kapal

PRINCIPAL PARTICULARS

DEPTH MOULDED 17.50 M

BREADTH MOULDED 30.50 MLENGTH BETWEEN PERPENDICULARS 182.00 M

a . .

Main Engine : MAN B&W 6S50 MC - CSERVICE SPEED ON 11 M DRAFT abt. 14.5 KNOTSSCANTLING DRAFT 12.80 M

.

DEADWEIGHT AT SCANT. DRAFT abt. 50,000 TONDEADWEIGHT AT DESIGN DRAFT abt. 41,000 TON

. ,

COMPLEMENT 25 PERSONS

NETT TONNAGE (at 12,82 M) abt. 17,150 TON

NETT TONNAGE (at 11,00 M) abt. 12,600 TON

- From B.L to Top of Hatch Coaming (1 - 2) = 20,200 M- From B.L to Top of Mast = 52,000 M

- From B.L to Top of Hatch Coaming (3 - 5) = 19,550 M



Back



ISO 6954 (Kenyamanan Crew & Penumpang)

Level getaran yang diperbolehkan adalah:

• ~ ,diperbolehkan adalah dibawah 0.013g atau 126mm/s2.

~ ,yang diperbolehkan dibawah 4 mm/s.

eve getaran yang t a per o e an a a a :

• Untuk frekuensi 1 Hz ~ 5 Hz, percepatanyamelebihi 0.029g atau 285 mm/s2.

• Untuk frekuensi diatas 5 Hz~100 Hz,kecepatannya melebihi 9 mm/s.



Back



ISO 4868 (Struktur Lokal)

Level getaran yang diperbolehkan adalah:

• ~ ,diperbolehkan adalah kurang dari 1 mm.

• Untuk frekuensi diatas 5 Hz~100 Hz, kecepatan.

eve getaran yang t a per o e an a a a :

• Untuk frekuensi 1 Hz ~ 5 Hz, displasemennyamelebihi 2 mm.

• Untuk frekuensi diatas 5 Hz~100 Hz,kecepatannya melebihi 60 mm/s.



Back



Pemilihan Elemen

• Untuk pemodelan pelat digunakan elemen SHELL 93.

• Untuk pemodelan penumpu, penegar, gading, balok

geladak dan profile yang lainnya digunakan elemen BEAM .

• Untuk pemodelan mesin, baling-baling dan massa-massa

yang cukup besar lainnya digunakan elemen MASS 21.



Back



Material Properties

• Modulus Elastisitas untuk baja diambil 200GPa

• Poisson Ratio untuk baja diambil 0.3

• Density atau massa jenis baja adalah 7850 kg/m3.



Back



Meshing

• Satu elemen diantara penegarmeman an an an elemen secara memanjang tidak bolehlebih dari dua kali jarak penegar

.

• Satu elemen pada setiap jaraktransversal dan vertical stiffner

pada web frame .

• Paling sedikit ada tiga elemenpada wrang , girder , web frame dan stringer.

• spect rat o e ement secaraumum tidak boleh lebih dari 3.



Back



Sistem Koordinat Model

Y

OFFICER'SDECK

WHEELHOUSETOP

CAPTAIN'SDECK

BRIDGEDECK

NO.5

CARGOHOLD

CREW'SDECK

CARGOHOLD

NO.4NO.3

CARGOHOLD

(BALLASTHOLD)CARGOHOLD

NO.2

CARGOHOLD

NO.1

X



Back



SHELL 93

1.SHELL 93 (8-Node Structural Shell)

– Memiliki 8 node.

– Tiap node memiliki 6 derajat kebebasan,.



Back



BEAM 189

2. BEAM 189 (Quadratic Finite Strain Beam)

– Memiliki 3 node.

– Tiap node memiliki 6 derajat kebebasan,.



Back



Mass 21

3. Mass 21

– Memiliki 1 node (Elemen titik).

– Node tersebut memiliki 6 derajat kebebasan, 3 translasi dan 3 rotasi.



Back



Gaya dan Momen Eksternal

• Gaya eksternal tiap silinder didapat

kN F F V g 33.16

•eksternal terletak di piston palingtepi (piston no. 1 dan no.6),

kN L M Force X V V 18.151Dengan,

Fv = Gaya Eksternal.Mv = Moment Eksternal.

Lx = Jarak piston 1 dengan piston 6.= 5.1 m



Back



Gaya dan Momen Lateral Tipe-H

• Gaya dan Momen Lateral Tipe-H

Momen lateral tipe-H pada mesin akanmenyebabkan terdapat gaya yang disalurkan

to bracin ke lambun ka al.

kN L M Force Z H Z 1.89

,

MH = X-MomentLZ = Jarak top bracing ke pondasi mesin [m]

= .



Back



Gaya dan Momen Lateral Tipe-X

• Gaya dan Momen Lateral Tipe-X

Momen lateral tipe-X pada mesin akanmenyebabkan reaksi gaya pada pondasi

kearah horizontal.

kN L M Force X X X 55.62

,

Mx = X-MomentLx = jarak piston 1 dengan piston 6.

.



Back



Alternating Thrust

Alternating thrust merupakan prosentase daribesarn a stead thrust To . Hirowatari 2006

ToF z

, =

To = Steady thrust [kN] Conventional Stern

= Alternating thrust/Steady thrust

Besarnya tergantung bentuk buritan kapal.

Stern Type Alt. Thrust/Steady Thrust

Conventional Stern 0.02 - 0.06

Strut Stern 0.005 - 0.03



Back



Alternating Thrust

• Sehingga Alternating Thrust- nyaadalah 38.215 kN.

• Alternating thrust ini bekerja pada

thrust block pada frame 25, dengantinggi 3.65 meter dari baseline.



Back



Hull Surface Forces

Hull surface forces merupakanresultan dari pressure impuls

- -kavitasi. (VERITEC,1985)

Dimana,= Resultan pressure impuls [N/m2]

= Pressure impuls baling-baling berkavitasi [N/m2]= Pressure im uls balin -balin non-kavitasi N/m2P

cP zP

oc z RPM = Putaran baling-baling [Rev/menit]

D = Diameter baling-baling [m]Vs = Kecepatan kapal [m/s]ha = Tin i usat oros ke base line m

Dengan,

o

c

a

eT c

Rd h

wwVs D x RPM P

1

4.10160max

2 r = Jarak pusat keujung daun baling-baling [m]

d = Jarak ujung baling-baling ke permukaanburitan diatas baling-baling [m]

R = Jari- ari balin -balin m

ok

o

d Z

D x RPM P

11

705,1

2

Z = Jumlah daun baling-balingKc = 1.7 – 0.7(d/R)Ko = 1.8 + 0.4(d/R)

wTmax = 0.6 ~ 0.8



Back



Hull Surface Forces

• Dari perhitungan didapatkan hargau ur ace orces 13.75 m2.

• Hull surface forces ini bekerja pada. - .belakang baling-baling (ITTC, 1999).



Back



Top Bracing

Pemasangan top bracing dimaksudkanuntuk meredam besarn a di lasemen yang terjadi pada ujung atas badanmesin.

Hal ini dikarenakan postur mesin yangtinggi dan ramping, sehinggamemun kinkan ter adi defleksi di u un

atas badan mesin sangat besar.



Back

G Ek it i M i I d k



Gaya Eksitasi Mesin Induk

• Gaya dan Momen Eksternal

aya an momen e sterna n se a ankarena gaya reaksi vertikal akibat

pembakaran gas pada piston.

• Gaya dan Momen Internal

karena adanya ketidak seimbangan massayang bergerak.

• Gaya dan Momen Lateral

Gaya dan momen lateral ini disebabkanDimana,Fo = Gaya vertikal akibat pembakaran gas

arena gaya rea s e ara me n angakibat pembakaran gas pada piston.

Ref: Noonan 1990

=G = Gaya lateral (Guide Forces)



Back

F k i Ek it i



Frekuensi Eksitasi

1. Eksitasi Mesin Induk

Hz RPM

N f

60

f = 12 Hz

. s as a ng- a ng ew s,

RPM x Z

60

= 8 Hz



Presentasi Tugas Akhir [Compatibility Mode]

Documents

Transcript of Presentasi Tugas Akhir [Compatibility Mode]