TUGAS PROPULSI CARA DESAIN PROPELLER OLEH: DEWI MUSTABSYIRAH D33110257 TEKNIK SISTEM PERKAPALAN JURUSAN PERKAPALAN UNIVERSITAS HASANUDDIN 2012 Propulsi(alatgerakkapal)adalahalatyangdapatdigunakanuntuk memindahkan/menggerakkankapaldarisatutempatketempatlainnya.Alatgerakkapal ini,kemudian dibedakan menjadi dua. Yaitu alat gerak mekanik dan non mekanik. Alat gerak non mekanikbiasanyadigunakanpadakapalkapalkonvensional.Sedangkanpadakapalkapal sekarang, banyakyang menggunakan alat gerakmekanik sebagai penggeraknya. Salah satu alat gerak mekanik dalam kapal adalah propeller.Perkembangan propeller sangat pesat dan beragam. BermuladariArchimedesyangmenggunakanpropelleruntukmemindahkanair,hingga sekarang telah banyak jenis jenis propeler yang lebih efektif dan efisien dalam penggunaannya. Beberapametodeuntukmeningkatkandayadorongdanefisiensidaribaling-balingantara lain :a.Membuatbeberapasirip/findidepanbaling-balinghalinidimaksudkanuntuklebihmening-katkan aliran air yang masuk ke propellerb. Memasang sirip/fin dibelakang baling-baling, tepatnya dipasang pada kemudinya.c. Membuat ujung baling-baling sedemikian rupa untuk mengurangi kavitasi pada ujung baling-balingdanmengurangigetaran,baling-balingjenisinilazimdisebutHighlySkewedBlade Shape.d.Memasangbeberapasirip/finpadabossbaling-balingyangdilakukanuntukmengurangi kavitasi pada aliran bebasnya.e.Memasangsebuahbaling-balingtambahandi-belakangbaling-balingutamadenganputaran yang terbalik dengan sebutan Contra Rotating Propeller.f.Denganmemasangporosbaling-balingagakmenyamping,sehinggabaling-balingtidaktepat pada posisi centrenya. Metode ini dikembangkan oleh NKK Corp. Sehingga disebut sebagai NKK Off-centre Propeller Ships (NOPS). CARA MENDESAIN PROPELLER : 1.Bagian- bagian propeller -Hub:Silinderpadatyangterletakdipusatbaling-baling.Bosanuntuk mengakomodasi mesin poros propeller, dimana bilah baling-baling yang terpasang. -Keyway:Kebanyakanporosbaling-balingtransittorsidariporoskebaling-baling melaluitombol.Kuncinyaadalahpanjang,rampingpersegipanjangdarilogam sepanjangporosyangcocokkedalamslotataualurpasakdigiling(dipotong)ke dalam interior hub. -BladeFaceandBladeBack:bladeface:UntukBladeFaceadalahbagiansisidaun baling2yangmenghadapkebelakangataudapatdiartikanyangmendorongair kebelakang,tekananpadasisiinilebihbesardisbandingdenganbladeback. SedangkanBladebackadalahsisiyangmenghadapkehulukapalataudapat diartikanyangmempunyaitekananlebihkecilkarenahanyamenghisapair sedangkan pada face blade mendorong air. Blade Number, Blade Root and Blade Tip:Jumlah Blade adalah jumlah pisau baling-baling atau daun baling- baling BladeRootadalahdaerahfillet.Wilayahtransisidaripermukaanpisaudantepike pinggiranhub.Daerahdimanapisaumenempelpadahub.Blade Tipini mencapai maksimum daun baling- baling dari pusat hub. Memisahkan tepi terkemuka dan trailing. Gambar 2.5 -Leading and Trailing Edges 3 karakteristik utama propeller :-Diameter adalah jarak maksimum lingkaran blade propeller. -Revolution per Minute adalah kecepatan putaran per menitnya. -Pitch:Pitch didefinisikan sebagai kemampuan maju atau gerak maju propeller untuk satu kali putaran baling2 (blade) Gambar 2. 8 TeorimomentumPropeller:Trustdihasilkanolehperbedaantekananolehkerja propeller Teorielemendaun:Trustdihasilkanpadaelemendaunpropellerbekerjasebagai airfoil yang menghasilkan lift Jumlah daun baling- baling, bentuk daun kavitasi, Ratio geometrisUntuk menentukan jumlah baling- baling, sebagai berikut: Untuk menentukan bentuk daun, sebagai berikut:Dua bentuk yang paling umum digunakan adalah ogival dan airfoil. Airfoil Section +:menghasilkan thrust yang sangat besar -: kavitasi yang ditimbulkan terlalu cepatOgival Section + : kavitasi tidak timbul secepat pada airfoil section -:thrust yang dihasilkan tidak sebesar airfoil section - Untukmenentukanjumlahdaunbaling-baling,sebagaiberikut:menentukanjumlah baling-balingharusmempertimbangkanhal-halataufaktor2yangberpengaruh terhadap jumlah propeller agar diperoleh jumlah daun yang paling efisien.Faktor- factor yang berpengaruh terhadap jumlah daun sebagai berikut:1. Aliran air Daun Baling baling: Aliran air.( berbanding lurus) 2. Balance (tipping Moment): tipping moment. ( berbanding terbalik) 3. Total thrust ( besarnya daya dorongan): Daya dorong.(berbanding lurus) 4. Getaran pada Hull: Getaran Yang ditimbulkan. (berbanding terbalik) Kavitasi: Kavitasi terjadi ketika tekanan dalam fluida turun sampai tekanan uap-nya (vapor pressure) -Ratio geometris: Efisiensi propeller oSebaiknya dalam perancangan propeler memiliki efisiensi 0.5 sampai 0.6 oNilai efisiensi yang dianggap paling baik adalah 0.55 karena merupakan rata-rata.oJikaperhitunganpropellermemilikiefisiensitersebutmakaestimasi perhitungan dengan formula ini akurat. Bp diagram adalah metode yang digunakan untuk perkiraan dalam membuat preliminarry propeller (rancangan). Dalammetodeinidikenalhargayangmerupakanadvancecoefficientyangberhubungan eratdengantheoriticalpropelleradvance(PXN)danrealpropellerspeedtroughthe water (Va) Pertimbangan jarak daun , poros, berat propeller-Jaraksinggungeratkaitannyauntukmenaikkanefisiensidaridiameter yangbesar,menaikkanefisensidariairyangmasukkepropeller,dan mengurangi vibrasi. -Jikajumlahdaunditambahdanbentukskewdiubahmenjadinon-skew maka getaran dapat dihilangkan 3.2Perhitungan Effisiensi Propeller 1.Kecepatam Dinas kapal Vs = 14 Knot = 11 x 0,5144 = 7,202 m/s. 2.EHP dari perhitungan tahanan kapal 3.Menggunakan single screw dan mesin terletak dibelakang. qasumsi 0,4-0,7q = 0,85 18000L . rpm 4.Arus ikut / wake fraction( w ) W = 2V22) D (65122 , 7Cp . 404422 , 0LB. 577076 , 0) Cp . L L (B . 17774 , 0+ + Dv=) Cw Ct .( LD 5.Fraksi Deduksi gaya dorong/ Thrust deduction t =k . w dimana k= 0,5 0,7 untuk pelat kemudi diambil0,6. Kecepatan air masuk / speed of advance ( Va ) Va=Vs ( 1 w ) =11 ( 1 0,326 ) =7,414Knot. Vadalam m /s= 3,814 m /s. 6.Diameter Propeller ( Dp ) Dp=2 / 3 T. =2 / 3 . 5,3=3,53 m= 11,58 ft. 7.DHP=EHP/qasumsi = 532,9320 / 0,695= 766,81 Hp. 9.SHP=DHP / 0,98 untuk mesin dibelakang. =766,81 / 0,98= 782,459Hp. 10. Koefisien angka Taylor. Bp1=N. SHP1/2 . Va 5/2 =150 .782,459 1/2. 7,414 5/2 =28,034 11. Nilai KQ1/4, j 5/4 = 0,1739. \ Bp1= 0,92 12. Jarak sumbu poros ke lunas E=0,045 . T + 0,5 Dp =2,004 m. 13. Tinggi air diatas poros/Immertion of Propeller Shaft ( h ) h= {( T E ) + H }dimana H = % LWL = 0,615 14. Tekanan pada poros propeller( po- pp ) Po Pv=98,1 - 10,05 . h 15. Gaya dorong Thrust ( T ) T= Rt /(1 t) ..Rt=69,2725 KN 16. Nilai Ae / Ao Ad / Ao= ( 1,3+ 0,3 . Z )T + k ( Po Pv )Dp 2 17. DarigrafiknilaiAd/Aodapatdiperlehdari1/jpada;grafik ( B4 40 ):2,43 grafik ( B4 55 ):2,45 dari hasil interpolasi didapatkan;(B4-49): 2,442 18. Dari nilaiAd / Ao diperoleh qopadagrafik; qo ( B4 40 ) = 0,50 qo ( B4 55 ) = 0,48 dari hasil interpolasi didapatkan; qo ( B4 49 ) = 0,492 20. Effisiensi lambung( qH ) qH= ( 1 t ) / ( 1 w ) 21. Effisiensi rotasi(qR ) qR=1--- 1,1untuk single screw. Diambil 1,059 22. Quasi Propeller Coefficient ( QPC ) QPC=qR x qH x qo Koreksi QPC=q asumsi- QPC x 100 %< 1 % q asumsi 23. DHP= EHP / QPC 30.BHP=DHP / 0,98 (untuk kapal dengan mesin dibelakang) = 789,533 HP 3.3Perhitungan Kontrol Kavitasi 1.Penentuan Pitch Area Ratio P/D (B4-40)=0,5 P/D (B4-55)=0,510 Sehingga dari hasil interpolasi didapatkan nilai untuk P/D (B4-49)=0,506 2.Nilai Ap/Ad Ap/Ad = 1,067 - 0,229.P/D 3.LuasLingkaranyangdibentukolehlajukisaranujungdaunpropelleryangbergaris tengah D (Ao). Ao=t /4. Dp2 4.Luas kembang daun propeller (Ad) Ad=(Ad/Ao). Ao 5.Luas Proyeksi daun propeller (Ap) Ap=Ap/Ad. Ad 6.Kecepatan relatif air pada 0,7 jari-jari ujung R (Vr) Vr2=Va2 + (0,7. t ns.D)2 7.Tekanan dinamis pada 0,7 jari-jari daun (q 0,7 R) (q 0,7R)=. Vr2 8.Koefisien t c t c=(T/Ap)/(1/2. Vr2) 9.Nilai T untuk 0,7 R T 0,7 R= ( )2Vr . . 5 , 0gh Pv Po +