BAB 1 PENDAHULUAN I.1 SEJARAH PERKEMBANGAN
PROPUL SORS
Awal sejarah perkembangan tentang alat gerak kapal mungkin dapat ditarik jauh hingga kisaran 287 – 287 – 212 212 SM yang mana seorang Archimedes menemukan piranti untuk memindahkan air dari danau ke saluran irigasi pertanian Syiracuse di Sicily. Alat ini kemudian dikenal dengan sebutan “ Archimedean Screw Pumps”. Adapun bentuk dari Archimedean Archimedean Screw Pump adalah seperti yang diilustrasikan seperti Gambar 1.1.
Kemudian di Abad ke XV-an, seorang bernama Leonardo da Vinci (1452-1519) telah membuat sketsa teknis tentang prinsip-prinsip ulir (screw principle) seperti yang digunakan sebagai helicopter rotor . Beberapa tahun kemudian di tahun 1661, Toogood dan Hayes dari Britain telah mematenkan (claimed (claimed patent ) temuannya yang mana prinsip mana prinsip screw menggunakan
helical surfaces
( Archimedean Archimedean screws) screws) sebagai propeller.
Selanjutnya, seorang ahli fisika dari Inggris yang bernama Hooke di tahun 1680 menyarankan untuk menggunakan Archimede menggunakan Archimedean an screw pada screw pada sistem penggerak penggerak kapal ( ship ship propulsion). propulsion).
Selanjutnya di sekitar tahun 1802-04, pak C. Steves seorang berkebangsaan Amerika telah menggunakan screw propeller yang mana bentuknya mirip dengan screw propeller sekarang ini untuk menggerakkan twin screw steamer dengan ukuran panjang 7.5 meter. Di tahun 1828, pak R. Wilson seorang petani dari skotlandia telah sukses mendemonstrasikan prinsip-prinsip screw propeller . Pada tahun 1836, seorang petani dari Inggris yang bernama pak P. Smith telah menerapkan secara praktis untuk yang pertama kali. Dia menggunakan single bladed screw yang terbuat dari kayu yang mana dapat berputar secara dua arah. Di tahun yang sama 1836, pak J. Ericsson, seorang ahli teknik dari Swedia mengembangkan fore runner of contrarotating propeller (dua roda dengan tiga daun helicoidal berputar dengan arah yang berlawanan). Pada tahun 1839, pak Smith melengkapi kapalnya yang berbobot 237 ton, dengan Archimedes screw props, yang mana hasilnya sukses luar biasa dan hal ini kemudian menggeser aplikasi dari Paddle propulsion systems ke Screw propulsion system.
Perkembangan dari steam engines (1840-1850) telah memberikan kontribusi untuk penggunaan screw propellers secara efektif. Di tahun 1845, kapal
Great Bri tain
adalah kapal dengan screw propeller pertama yang melintasi lautan Atlantic. Selanjutnya, pada tahun 1880, Thornycroft telah merancang propellers yang bentuknya sama dengan propellers saat ini
Selanjutnya mulai tahun 1880 hingga 1970, bentuk dasar dari propeller tidak banyak mengalami perubahan. Baru kemudian di era 1970 hingga 1990’an, dimana terjadi kondisi ‘Fuel crisis’ dan pertimbangan- pertimbangan terhadap ‘environmental effects’ (misalnya ; low noise, vibrations dan emissions) telah memberikan impact pada rancangan bentuk propeller dan stern configurations, yang mana juga membawa pada perkembangan mengenai unconventional propellers
II.2. Definisi CPP ( Contollable Pitch Propeller )
Controllable Pitch Propeler adalah propeler yang dapat mengubah/ mengatur pitch propelernya. Pitch adalah jarak aksial yang ditempuh/diambil oleh propeler pada satu kali putaran penuh (3600). Pada prinsipnya,pengertian pitch pada propeler,jika dianalogi-kan akan sama dengan gear pada mobil. Propeler dengan sudut daun yang kecil akan menggerakkan kapal ke depan dengan jarak yang sedikit pada setiap putarannya (kapal bergerak maju dengan pelan). Propeler membutuhkan sedikit power untuk menggerakkan propeler dan mengakibatkan kecepatan putar propeler tinggi. Hal tersebut sama dengan gear (gigi) rendah pada mobil. Propeler dengan sudut daun yang besar berlaku sebaliknya. Propeler akan menggerakkan kapal dengan jarak yang besar pada setiap putarannya ( kapal bergerak maju dengan cepat). Hal tersebut membutuhkan power yang besar untuk menggerakkan propeler, dan menyebabkan kecepatan putar propeler rendah. Hal tersebut sama dengan gear (gigi) rendah pada mobil. Prinsip kerjanya menggunakan system hidrolis yaitu dengan megalirkan fluida minyak menuju suatu rumahan yang terletak pada bos baling-baling, pada rumahan tersebut terdapat rotor yang dihubungkan dengan daun baling-baling (blade), sehingga jika dialirkan fluida dalam arah maju maka minyak akan mendorong sirip pemisah pada rotor dan mendorongnya sehingga memutar daun baling-baling dengan sudut tertentu, ji ka arah aliran dibalik maka daun baling-baling akan berputar kearah sebaliknya. Pengoperasiannya dapat dilakukan dengan dua system yaitu system pull-push rod system dan hub piston system. Pada sistem pull-push rod digunakan batang panjang yang dihubungkan dari poros kapal menuju hub baling-baling. Sedangkan pada hub piston system, batang piston diletakkan pada hub baling-baling. c. Keuntungan dan Kerugian Controllable pitch propeller memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan jenis propeler yang lainnya. Penggunaan CPP (dengan pengubahan
pitch) akan memudahkan kita untuk mengubah putaran mesin pada pelayaran dinas yang bertujuan untuk mengurangi getaran dan noise berlebih pada mesin, seperti halnya untuk Pitch dapat diubah ubah untuk mengurangi kavitasi pada berbagai putaran mesin. Kelebihan lain dari Controllable Pitch Propeller adalah dalam hal manuver. Dengan menggunakan CPP, maka kita tidak perlu menggunakan reversing gear atau pembalik putaran. Sebagai pengganti arah putaran, blade mengartikulasikan semua putaran sampai kapal chewing di air pada lain arah. Dalam hal ini tidak ada pengertakan gigi persneling pada mesin, hanya sebuah perpindahan secara lembut dari depan kapal ke thrust buritan kapal, dengan beberapa pilihan jumlah thrust,dari dead slow sampai full ahead atau buritan kapal. Sangat mungkin untuk menggunakan mesin dengan rpm tinggi dan shallow pitch (pitch rendah). Sebagai contoh untuk menjaga station saat menggunakan power penuh pada ilmu hidrolik (mesin jangkar ataupun yang lain). Namun demikian, penggunaan Controllable Pitch Propeller hanya berlaku jika kapal dalam kondisi rpm dan beban yang sama. Pada satu kondisi rpm dan beban tetap, FPP dapat menyerap semua power yang dihasilkan oleh mesin. Namun pada tingkat rpm dan beban yang berbeda, FPP tidak lagi bisa menyerap semua power yang dihasilkan mesin. Ini dikarenakan pengaturan pitch pada FPP tidak dapat fleksibel, dalam artian FPP tidak bisa diatur pitchnya untuk menyesuaikan beban yang ada. Pitch pada FPP tidak dapat diatur lebih besar ataupun lebih kecil. Namun berbeda dengan Control Pitch Propeller (CPP), CPP dapat menyesuaikan pitchnya (pitch dapat dirubah) apabila terjadi perubahan keadaan rpm dan perubahan beban yang dipengaruhi oleh keadaan pada saat berlayar. Disamping itu, harga Controllable Pitch Propeler sangat mahal jika dibandingkan dengan Fixed Pitch Propeler (FPP). Hal tersebut yang selama ini menjadi pertimbangan para owner kapal. . Sebagian besar dari mereka berfikir bahwa biaya perbaikan instalasi akan lebih murah dari biaya pembelian. Namun hal tersebut bukanlah yang bisa dibenarkan sepenuhnya. Karena dengan keuntungan – keuntungan yang dapat diperoleh selama menggunakan Controllable Pitch Propeler, maka biaya pemasangan awal yang mahal dapat ditutupi.. Pemilihan dalam aplikasi baling-baling CPP dibandingkan dengan penerapan FPP, adalah disebabkan oleh kebutuhan yang lebih tinggi untuk pengaturan dalam operasional yang harus lebih fleksibel dari pada kebutuhan efisiensi propulsi pada saat kondisi servis. Baling- baling CPP menyediakan ekstra dalam tingkat ‘derajad kebebasan’ melalui kemampuan perubahan ‘pitch’ dari daun baling-balingnya. Hal ini khususnya
untuk kapal-kapal jenis ferries, tugs, trawlers, dan fisheries yang membutuhkan kemampuan
manouever
(olah-gerak)
lebih
tinggi.
Namun
demikian,
biaya
manufaktur/fabrikasinya adalah sangat tinggi serta kebutuhan beaya untuk perawatan dan perbaikan juga relatif tinggi.
I.3 Aplikasi Controllable Pitch Propeler sering digunakan pada beberapa kapal – kapal sailing vessels, motor boat, dan pada power boat atau kapal pelayaran jarak jauh. Selain itu, juga sering digunakan pada kapal ferry, trawler, tugboat, dan kapal ikan.
Penggunaan Control Pitch Propeller (CPP) pada kapal sailing vessels ataupun motor boat, akan membantu untuk mengakomodasikannya secara luas dengan berbagai jenis mesin yang disesuaikan dengan kebutuhan. Apakah saat layar terpasang ataupun tidak, apakah saat berombak atau tidak, ataupun saat simply powering.
Keuntungan
terbesar
adalah
bahwa
banyak
unit
Control
Pitch
akan
memperbolehkan untuk memutar propeler secara penuh, dengan tujuan untuk mengeliminasi drag dari propeller. Sedangkan pada kapal pelayaran jarak jauh (Long Range Cruiser), kapal membawa beban bahan bakar yang cukup besar , seringkali berjumlah sekitar 15 % dari beban kapal keseluruhan atau lebih banyak jika jarak yang ditempuh kapal lebih jauh. Dengan variabel beban yang tinggi seperti itu jika dicoba
digunakan Control Pitch Propeller (CPP), maka pitch pada system propulsor dapat diatur dan dibuat lebih besar (pitchnya) dari sebelumnya sehingga beban kapal akan menjadi lebih ringan dan dibuat lebih baik karena tidak perlu lagi mengubah rpm mesin. Meskipun benar bahwa pemakaian Fixed Pitch Propeller ( FPP) lebih efisien dibanding Control Pitch Propeller (CPP) ,namun hal tersebut hanya dapat dibandingkan jika kapal dalam kondisi rpm dan beban yang sama. Pada satu kondisi rpm dan beban tetap, FPP dapat menyerap semua power yang dihasilkan oleh mesin. Namun pada tingkat rpm dan beban yang berbeda, FPP tidak lagi bisa menyerap semua power yang dihasilkan mesin. Ini dikarenakan pengaturan pitch pada FPP tidak dapat fleksibel, dalam artian FPP tidak bisa diatur pitchnya untuk menyesuaikan beban yang ada. Pitch pada FPP tidak dapat diatur lebih besar ataupun lebih kecil. Namun berbeda dengan Control Pitch Propeller (CPP), CPP dapat menyesuaikan pitchnya (pitch dapat dirubah) apabila terjadi perubahan keadaan rpm dan perubahan beban yang dipengaruhi oleh keadaan pada saat berlayar.
Suatu Control Pitch Propeller (CPP) dapat efisien pada cakupan rpm dan beban yang luas , karena pitch disini dapat diatur besarnya. Penyesuaian pitch ini berfungsi agar propeller dapat menyerap semua power yang dihasilkan mesin, saat terjadi perubahan rpm pada waktu berlayar.
Bahkan, dalam perencanaan power vessel, seseorang dapat menggunakan CPP untuk memperoleh picth yang kecil dengan rpm yang lebih tinggi untuk berlayar, dan pitch yang lebih besar dengan mengurangi putaran mesin untuk mempercepat kecepatan kapal. Jika kapal menggunakan dua mesin, dan kecepatan diharapkan lebih rendah, maka salah satu dari mesin dapat tidan difungsikan, dan propellernya diputar secara penuh untuk mengatasi drag dari propeller yang berhenti.
BAB II KONSEP / MEKANISME ( CONTROLLABLE PITCH PROPELLER ) II.1. Mekanisme CPP
Prinsip kerja mekanisme pengontrol CPP yaitu mengatur/mengubah sudut pitch propeller dari posisi sudut pitch mula-mula ke posisi sudut pitch yang dikehendaki dengan cara
memutar serentak seluruh propeller blade pada sumbu putar tiap-tiap
propeller blade tetapi poros propeller dalam keadaan berputar sehingga menghasilkan perubahan gaya dorong yang dikehendaki. Apabila sudut pitch dapat diatur pada sudut negatif, CPP dapat menghasilkan gaya dorong mundur untuk pengereman atau bergerak mundur (Wikipedia, diakses 2010). II.2. Perancangan Konsep Produk (Harsokoesoemo, 2004) Adalah
suatu
kegiatan mengumpulkan
ide sebanyak-banyaknya
yang
dituangkan dalam bentuk konsep mekanisme pengontrol CPP yang berfungsi untuk mengatur serempak 3 pitch propeller blade ketika poros propeller dalam keadaan berputar. Selanjutnya
hasil konsep
perancangan mekanisme-mekanisme
tersebut
dibandingkan satu dengan yang lain untuk menentukan hasil perancangan yang terbaik. Di bawah ini diuraikan beberapa konsep perancangan atau alternatif perancangan yang dapat dibandingkan setelah sebelumnya melalui penyaringan yang tidak diuraikan disini sehingga diperoleh 4 alternatif bentuk konsep perancangan yang akan dievaluasi untuk menentukan alternatif terbaik. II.2.1 Alternatif Mekanisme I
Cara kerja sistem pengontrol CPP (Gambar 3.1) ini digunakan pada kapal laut yaitu dengan memutar spindel 54, plat 57 bergeser ke kiri sehingga pegas 53 tertekan dan menggerakkan bagian 51 ke kiri. Hal ini dapat terjadi karena media penekan yang disuplai melalui pipa 61 oleh pompa penekan media atau melalui beberapa sumber pipa-pipa kecil 62 menuju sistem transmisi 49. Peningkatan tekanan dalam sistem transmisi 49 menggerakkan
bagian
51 ke kanan lagi pada posisi akhir kemudian
tekanan yang cukup tinggi menyeimbangkan peningkatan tekanan melawan pegas 53. Akibat tekanan yang lebih tinggi pada sistem 49, permukaan 48 menerima tekanan yangbesar dan bagian kontrol 45 bergerak arah kiri. Media penekan dari pipa 46 melalui celah 63 pada collar 47 dan melewati 64, 65 dan 66 ke dalam silinder 15 dan menggerakkan torak motorservo ke
kiri.
Poros berputar searah anak panah
mengatur sudut pitch propeller blade 7 (Atteslander,1948).
dan
II.2.2. Alternatif Mekanisme II
Sistem pengontrol pitch propeller (Gambar 3.2) menjadi satu kesatuan dalam mesin yang dihubungan ke kotak roda gigi ( gearbox) yang ada pada pesawat terbang. Sebatang tuas memutarkan
yang sebuah
dihubungkan piringan.
ke
kokpit
dengan
kabel
Piringan tersebut bergerak pada
miring sehingga dapat mengubah gerak putar menjadi gerak lurus
digunakan
untuk
permukaan
yang
yang bertujuan
menekan batang pengatur pitch pada kedudukan yang diinginkan.(Operation and Installation Manual (E – 309) of Mechanical Variable Pitch Propeller MTV-24-( ), Gerd R. Muhlbauer, President of MT-Propeller Entwicklung GmbH, Revision 11: February 09, 2010)
II.2.3. Alternatif Mekanisme III
Skematik mekanisme pengontrol CPP yang ditunjukkan pada Gambar 3.3 digunakan pada kapal laut. Sudut pitch propeller diatur menggunakan sebuah silinder hidrolik yang berada di dalam hub. Akibat salah satu katup terbuka, oli mengalir ke dalam salah satu ruangan oli dan ke luar melalui ruangan oli yang lainnya. Tekanan meningkat hingga terjadi perbedaan tekanan pada silinder torak yang cukup besar untuk melawan beban dan gaya gesek. Selanjutnya aliran oli akan mengakibatkan perpindahan gerak translasi torak yang dikonversi menjadi gerak rotasi semua propeller blade dengan menggunakan mekanisme pin-slot eksentrik. (Dullens, 2009)
II.2.4. Alternatif Mekanisme IV
Pengaturan
semua pitch propeller blade pada sudut yang sama besar dapat
dilakukan dengan memutarkan secara manual batang silindris berulir dalam (sebagai mur) yang berputar dalam rumahnya, mengakibatkan poros berulir luar pasangannya (sebagai baut) dapat bergerak translasi. Hal ini dapat terjadi karena pada poros berulir luar diberi alur memanjang untuk tempat masuk batang pengarah. Di dekat ujung poros berulir terdapat sebuah piringan yang beralur pada bidang keliling ( slot yang melingkar) dimana alur tersebut sebagai jalan atau lintasan dan pemutar ke-3 pin engkol silindris (crankpin). Pemegang blade dihubungkan dengan pin engkol oleh baut sehingga gerak maju atau mundur piringan yang beralur mengakibatkan gerak rotasi ke-3 propeller blade yang dicekam oleh pemegang blade karena sumbu
putar pin
engkol silindris
satu
sumbu
Alternatif mekanisme IV ditunjukkan pada Gambar (3.4).
dengan pemegang blade.
BAB III PENUTUP
Kesimpulannya, penggunaan Control Pitch Propeller (CPP) adalah lebih baik dibanding penggunaan Fixed Pitch Propeller (FPP). Dengan suatu CPP, kita dapat menentukan pitch untuk menyesuaikan dengan berbagai macam kondisi saat pelayaran. Bukan suatu hal yang sulit untuk memilih dan mengatur pitch j ika kita menggunakan CPP
DAFTAR PUSTAKA
https://www.academia.edu/7307258/7-223-suryo-adjiBAB_1_PENGENALAN_SISTEM_PROPULSI http://kapal-cargo.blogspot.com/2011/02/propeller-kapal-baling-baling-kapal.html http://download.portalgaruda.org/article.php?article=133793&val=5634
