Laporan Desain 2 Puji Dhian Wijaya 4210100007

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa :

1. 2. 3.

Saya mengerjakan dan menyelesaikan DESAIN II. PROPELLER & SISTEM PERPOROSAN dengan usaha dan jerih payah saya sendiri. Saya, baik dengan sengaja atau tidak, tidak menduplikasi semua atau sebagian pekerjaan DESAIN II. PROPELLER & SISTEM PERPOROSAN dari orang lain. Saya, baik dengan sengaja atau tidak sengaja, tidak akan memberikan duplikasi semua atau sebagian pekerjaan DESAIN II. PROPELLER & SISTEM PERPOROSAN kepada orang lain. Page | 1

Surabaya, Juni 2012 Yang menyatakan,

Puji Dhian Wijaya NRP. : 4210 100 007

Mengetahui : Dosen pembimbing,

Dosen Koordinator, Desain II Propeller & Sistem Perporosan

Irfan Syarief A, ST, MT. NIP. : 1969 1225 1997 02 1001

Semin Sanuri, ST. MT. NIP. : 1971 0110 1997 02 1001

DESAIN II PROPELLER PROPELLE R & SISTEM PERPOROSAN


KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugerah serta kasih karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Desain II Tugas Propeller dan Sistem Perporosan ini tepat pada waktunya. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Irfan Syarief A, ST, MT. sebagai dosen pembimbing dan Bapak Semin Sanuri, ST. MT. sebagai dosen koordinator pada Desain II Propeller dan Sistem Perporosan. Desain II Propeller dan Sistem Perporosan ini merupakan kelanjutan dari Tugas Rencana Garis yang terdahulu. Pada tugas ini akan ditentukan jenis propeller yang digunakan serta sistem perporosan dan pelumasannya yang akan digunakan sesuai dengan kebutuhan kapal. Tata letak dan konstruksi dari sistem perporosan ini diambil dari gambar rencana umum. Pada tugas ini juga dilakukan kalkulasi ulang daya yang dibutuhkan oleh kapal dimana dengan adanya Page | 2 pengaruh/hubungan propeller. Dari hasil perhitungan selanjutnya adalah tahap ploting atau penggambaran. Pada penggambaran ini dilakukan pertimbangan-pertimbangan teknis agar diperoleh desain yang efektif dan efisien. Seluruh proses perancangan gambar, penulis menggunakan software AutoCad 2007. Pada pembuatan laporan dan penggambaran ini masih terdapat kekurangan-kekurangan yang dapat disebabkan adanya kesalahan penulisan, perhitungan atau penggambaran, untuk itu kritik dan saran dari pembaca juga diharapkan untuk penyempurnaan laporan ini. Demikian laporan Desain II Propeller dan Sistem Perporosan ini penulis susun, semoga dapat memberikan manfaat.

Surabaya,

Juni 2012

Penulis (Puji Dhian Wijaya)



DAFTAR ISI PERNYATAAN

1

KATA PENGANTAR

2

DAFTAR ISI

3

BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Dasar Teori 1.2 Konfigurasi Peralatan Sistim Transmisi Penggerak Kapal

5 5 6

BAB II : PEMILIHAN MOTOR PENGGERAK UTAMA 2.1 Perhitungan Tahanan Kapal 2.1.1. Volume displasement (▼) 2.1.2. Displasement kapal ( ▲) 2.1.3. Wetted surface area / luasan permukaan basah (s) 2.1.4. Froud number (fn) 2.1.5. Reynolds number (rn) 2.1.6. Koefisien tahanan gesek (cf) 2.1.7. Menghitung tahanan sisa (cr) 2.1.8. Menghitung tahanan tambahan 2.1.9. Menghitung tahanan udara 2.1.10. Menghitung tahanan kemudi 2.1.11. Menghitung tahanan total kapal 2.2 Perhitungan Daya Motor Induk 2.2.1. Daya Efektif (Efective Horse Power) 2.2.2. Daya Yang Disalurkan (Dilevery Horse Power) 2.2.3. Daya Poros (Shaft Horse Power) 2.2.4. Brake Horse Power 2.2.5. Pemilihan Engine

12 12 12 12 12 12 13 13 13 15 15 15 15 16 17 17 18 18 19

BAB III : PEMILIHAN PROPELLER DAN PEMERIKSAN KAVITASI 3.1 Tujuan 3.2 Design Condition dan Pemilihan Propeller 3.3 Perhitungan Kavitasi 3.4 Koreksi Besarnya Daya Main Engine

22 22 22 24 27

BAB IV : ENGINE PROPELLER MATCHING 4.1 Parameter Perhitungan 4.2 Hull - Propeller Match 4.3 Tabel KT-J

29 29 30 30

BAB V : PENGGAMBARAN PROPELLER 5.1 Parameter Data 5.2 Menentukan Ordinat Face Dan Back Dari Trailing Edge Dan Leading Edge 5.2.1 Menentukan Ordinat Face Dan Back Dari Trailing Edge 5.2.2 Menentukan Ordinat Face Dan Back Dari Leading Edge 5.3 Penggambaran Propeller 5.4 Menentukan Distribution Pitch

40 40 44 44 44 45 47

BAB VI: PERENCANAAN POROS PROPELLER DAN PERLENGKAPAN PROPELLER 6.1 Perencanaan Diameter Poros Propeller 6.2 Perencanaan Perlengkapan Propeller

48 48 50

BAB VII : PERENCANAAN STERN TUBE 7.1 Jenis Pelumasan 7.2 Panjang Poros

68 68 68


Page | 3

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 7.3

Menentukan Bantalan

68

Page | 4

DESAIN II PROPELLER & SISTEM PERPOROSAN


BAB I PENDAHULUAN Propeller merupakan bentuk alat penggerak kapal yang paling umum digunakan dalam menggerakkan kapal. Sebuah propeller yang digunakan dalam kapal mempunyai bagian daun baling – baling ( blade ) yang menjorok kearah tertentu dari hub atau bos. Bos ini dipasang pada poros yang digerakkan oleh mesin penggerak utama kapal. Sebuah kapal berjalan dengan menggunakan suatu daya dorong yang dalam istilahnya disebut sebagai thrust. Daya dorong tersebut dihasilkan oleh suatu motor atau engine yang ditransmisikan melalui suatu poros (sistem transmisi yang banyak digunakan) kemudian daya tersebut disalurkan ke propeller. Daya dorong yang ditransmisikan tersebut dalam menggerakkan kapal akan sangat dipengaruhi oleh bagaimana kita mendesain propeller itu sendiri. Semakin baik desainnya baik dari segi bentuk, effisiensi, jumlah daun, dan lain sebagainya maka akan semakin besar daya dorong yang akan dihasilkan. Untuk mendesain daripada propeller ini pertama-tama kita harus tahu dulu ukuran utama Page | 5 daripada kapal yang akan ditentukan atau direncanakan propellernya tersebut. Kemudian dari data itu kita menghitung tahanan total dari kapal. Dalam laporan ini metode yang digunakan untuk menghitung tahanan total kapal adalah metode Halvard Pada tahap kedua adalah menghitung daya engine (BHP) yaitu daya mesin yang nantinya ditransmisikan ke propeller untuk menghasilkan daya dorong. Langkah berikutnya dalah memilih engine yang tepat untuk menghasilkan BHP seperti yang diinginkan dan menghasilkan kecepatan kapal yang sesuai dengan rencana yang telah dibuat. Langkah selanjutnya adalah memilih propeller caranya dengan menentukan ratio daripada reduktion gear kemudian menentukan berapa kecepatan putaran propeller yang sesuai dengan reduktion gear tersebut. Kemudian dibandingkan hasilnya antara beberapa kecepatan propeller tersebut dan diambil yang paling effisien, diameternya memenuhi aturan dari Biro Klasifikasi Indonesia dan memenuhi sarat kavitasi. Dalam menentukan atau mendapatkan perhitungan tersebut adalah dengan menggunakan Bp -  diagram. Langkah selanjutnya adalah menghitung Engine Propeller Matching (EPM), yaitu mencocokkan antara propeller dengan mesin yang di gunakan, setelah itu melakukan perhitungan propeller serta melakukan perencanaan poros propeller. Dalam perencanaan poros data yang diperlukan adalah besarnya daya yang ditransmisikan ke propeller yang disebut dengan SHP dan besarnya torsi yang diterima oleh poros tersebut. Karena propeller ini menembus badan kapal maka diperlukan suatu alat yang berfungsi untuk mengurangi air yang masuk ke dalam kapal. Alat tersebut biasa dinamakan dengan stern tube. Sehingga untuk langkah selanjutnya adalah menghitung atau merencanakan stern tube. Dalam laporan ini juga akan dihitung mengenai perencanaan boss propeller, kopling, tebal bantalan, pasak, tebal bantalan, stern post, intermediate shaft serta kopling penghubung antara poros propeller dan poros intermediate. Jenis pelumasan dari stern tube yang digunakan dalam perencanaan perporosan ini adalah sistem pelumasan minyak dengan pelepasan stern tube ke arah dalam kapal. 1.1

Dasar Teori Propeller merupakan bentuk alat penggerak kapal yang paling umum digunakan dalam menggerakkan kapal. Sebuah propeller yang digunakan dalam kapal mempunyai bagian daun baling – baling ( blade ) yang menjorok kearah tertentu dari hub atau bos. Bos ini dipasang pada poros yang digerakkan oleh mesin penggerak utama kapal. Sebuah kapal berjalan dengan menggunakan suatu daya dorong yang dalam istilahnya disebut sebagai thrust. Daya dorong tersebut dihasilkan oleh suatu motor atau engine yang ditransmisikan melalui suatu poros (sistem transmisi yang banyak digunakan) kemudian daya tersebut disalurkan ke propeller. Daya dorong yang ditransmisikan tersebut dalam menggerakkan kapal akan sangat dipengaruhi oleh bagaimana kita mendesain propeller itu sendiri. Semakin baik desainnya baik dari segi bentuk, effisiensi, jumlah daun, dan lain sebagainya maka akan semakin besar daya dorong yang akan dihasilkan. Untuk mendesain propeller tersebut terlebih dahulu harus diketahui ukuran utama daripada kapal yang akan direncanakan propellernya tersebut. Dari data tersebut dapat dihitung tahanan total


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 dari kapal menggunakan salah satu metode yang ada. Dalam laporan perhitungan ini metode yang digunakan adalah metode HALVARD. Pada tahap kedua adalah menghitung daya engine (BHP) yaitu daya mesin yang nantinya ditransmisikan ke propeller untuk menghasilkan daya dorong. Langkah berikutnya dalah memilih engine yang tepat untuk menghasilkan BHP seperti yang diinginkan dan menghasilkan kecepatan kapal yang sesuai dengan rencana yang telah dibuat. Langkah selanjutnya adalah memilih propeller caranya dengan menentukan ratio daripada reduktion gear kemudian menentukan berapa kecepatan putaran propeller yang sesuai dengan reduktion gear tersebut. Kemudian dibandingkan hasilnya antara beberapa kecepatan propeller tersebut dan diambil yang paling effisien, diameternya memenuhi aturan dari Biro Klasifikasi Indonesia dan memenuhi sarat kavitasi. Dalam menentukan atau mendapatkan perhitungan tersebut adalah dengan menggunakan Bp -  diagram. Langkah selanjutnya adalah menghitung Engine Propeller Matching (EPM), yaitu mencocokkan antara propeller dengan mesin yang di gunakan, setelah itu melakukan perhitungan propeller serta melakukan perencanaan poros propeller. Dalam perencanaan poros data yang diperlukan adalah besarnya daya yang ditransmisikan ke propeller yang disebut dengan SHP dan besarnya torsi yang diterima oleh poros tersebut. Page | 6 Karena propeller ini menembus badan kapal maka diperlukan suatu alat yang berfungsi untuk mengurangi air yang masuk ke dalam kapal. Alat tersebut biasa dinamakan dengan stern tube. Sehingga untuk langkah selanjutnya adalah menghitung atau merencanakan stern tube. Dalam laporan ini juga akan dihitung mengenai perencanaan boss propeller, kopling, tebal bantalan, pasak, stern post, intermediate shaft serta kopling penghubung antara poros propeller dan poros intermediate. Jenis pelumasan dari stern tube yang digunakan dalam perencanaan perporosan ini adalah sistem pelumasan minyak.

1.2 Konfigurasi Peralatan Sistim Transmissi Penggerak Kapal Berikut merupakan urutan daya yang terdapat pada sistim transmisi propulsor utama : Urutan daya tersebut dipetakan agar memudahkan dalam perkiraan pemberian daya efektif

Strut Seals

Bearing

Reduction Gear

Engine

THP Screw

Shaft

EHP BHP SHP yang harus disediakan agar kapal dapat bergerak sesuai dengan kecepatan yang diinginkan. Selain itu juga relatif banyaknya komponen sehingga menyebabkan kehilangan kehilangan daya akibat komponen transmissi. Secara empirik besaran dan satuan daya tersebut didefinisikan dengan : DHP

1.

Effective Horse Power (EHP) Effective power (EP) dapat juga disebut dengan daya efektif. Satuan daya dapat menggunakan Watt, atau daya kuda (Horse Power). Daya efektif dinyatakan sebagai daya yang diperlukan untuk menarik lambung kapal pada kecepatan tertentu. Secara matematis dinyatakan dengan : EHP = RT. Vs Dimana : RT : Tahanan total kapal (kN) Vs : Kecepatan kapal yang direncanakan (m/s) EHP : Effective Power (kW)


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 2.

Thrust Horse Power (THP) Bilamana suatu kapal bergerak ke depan, maka aliran air yang berada dibelakang propeller (pada bagian depan kapal), akan mengalami percepatan. Percepatan ini akan meningkatkan momentum air. Mengacu pada hukum ke dua newton, gaya yang bekerja akan sebanding dengan percepatan yang ditimbulkan. Momentum percepatan air ini dinamakan dengan thrust. Hasil perkalian antara thrust dan kecepatan relatif aliran air terhadap propeller disebut dengan Speed of Advance. Thrust power dinyatakan dengan daya yang diterima oleh air yang diedarkan oleh propeller. Thrust power secara matematis dinyatakan dengan: THP = T. Va Dimana : T : Thrust pada propeller (Newton) Va : Kecepatan advance (m/s) TP : Thrust Power (Watt) Thrust power dapat juga dinyatakan dengan :

THP 

EHP  H

Dimana : EHP TP H 3.

: Effective Power (Watt or Horse Power) : Thrust Power (Horse Power or Watt) : Hull eficiency

Delivery Horse Power (THP) Delivery Horse Power ialah daya yang ditransmisikan oleh poros kepada propeller. Bagaimanapun, akan terjadi kehilangan antara daya yang ditransmissikan dari poros hingga propeller. Kehilangan ini dikarenakan efisiensi propeller dalam mentrasmisikan daya. Efisiensi propeller dalam mentrasmissikan daya tentunya akan kurang dari 100%. Dampak lebih lanjut ialah propeller tidak dapat meneruskan keseluruhan daya yang diterima. Sehingga thrust power akan berharga lebih rendah daripada delivery power. Hubungan antara delivery power dengan thrust power secara matematis dinyatakan dengan:

DHP 

Tp

 p

Dimana : DP : Delivery Power (Watt) p : Efisiensi Propeller TP : Thrust Power (Watt) 4.

Shaft Horse Power (SHP) Shaft power dinyatakan sebagai daya yang diedarkan oleh poros setelah roda gigi dan bantalan thrust (thrust bearing). Kehilangan daya terjadi dikarenakan adanya kehilangan pada roda gigi dan tuas kopling serta bantalan penyangga poros. Selain itu juga terdapat kehilangan pada tabung poros (Stern Tube). Hubungan antara Shaft power dengan Deliver power ialah :

SHP  Dimana : SHP

DP  B S



DP

 m

:Shaft Power (Watt)


Page | 7

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 DP B s m 5.

:Deliver Power (Watt) :Efisiensi bantalan poros :Efisiensi Tabung Poros (Stern Tube) :Efisiensi Mekanis

Brake Horse Power (BHP) Brake power dinyatakan sebagai daya yang dihasilkan oleh engine. Besar dari Brake power sangat tergantung dari torsi (Q) dan putaran (n) yang dibangkitkan oleh engine. Harga Brake power telah ditentukan oleh pembuat (maker) yang dinyatakan dalam sertifikat atau spesifikasi dan name plate.

6.

Screw Screw atau yang disebut dengan Propeller, merupakan alat yang dapat mengkonversikan daya mekanis dari poros menjadi daya dorong (thrust). Bentuk dan jenis propeler menurut jumlah daunnya secara umum dapat terbagi menjadi propeller dengan Page | 8 jumlah daun dua, tiga, empat dan lima. Propeller dengan jenis daun dua biasanya terdapat pada jenis kapal tradisional, yang menggunakan motor penggerak berupa motor tempel. Sedang untuk propeler dengan jenis daun tiga dan empat digunakan pada kapal niaga seperti kapal barang (cargo), tanker dan kapal bulk carier. Sedang propeler dengan jenis daun lima seperti yang terdapat pada gambar berikut digunakan pada jenis kapal dagang dengan kecepatan yang lebih tinggi. Berikut ditunjukkan bentuk geometri dan penempatan dari propeller dengan jenis daun lima di kapal.

Gambar 1.1 Konstruksi dan Penempatan Propeller di kapal Seperti layaknya suatu benda konstruksi, propeller tentunya memiliki bagian bentuk gometris seperti :  Diamater (D) adalah Diamenter suatu propeler dinyatakan sebagai diameter yang dibentuk oleh tip circle. (tip cirle dapat dilihat pada gambar dibawah).  Hub (Boss) adalah Berbentuk silinder konis, yang berguna untuk memasang propeller pada poros propeller.  Leading Edge (ujung Potongan Daun) adalah tepi daun propeller dimuka, jadi pada saat propeller berputar bagian ujung potongan daun ini berada di depan  Trailing Edge (ekor Potongan Daun) adalah tepi daun propeller dibelakang, jadi pada saat propeller berputar bagian tepi daun propeler ini berada di belakang  Forward menyatakan arah posisi pemasangan propeler ke arah haluan kapal  Plan (Looking Aft) adalah Pandangan gambar merupakan pandangan kearah belakang kapal


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 

    

Rake Angle adalah sudut yang di bentuk antara garis proyeksi daun pada akar /dasar daun yang terdapat pada hub dengan garis proyeksi daun pada bagian ujung /tip (lihat gambar 1.2) Blade adalah Daun propeller Pressure face adalah sisi tekanan tinggi. Suction Back adalah Sisi tekanan rendah Z – O adalah Blade tickness , Tebal daun propeller Pitch adalah Panjang Langkah. Menyatakan jarak pergeseran /perpindahan (displasement) suatu propeller pada satu putaran penuh (lihat gambar 1.3).

Page | 9

Gambar 1.2 Bentuk Geometris Propeller (Srew Propeller Geometry)

Gambar 1.3 Pitch pada Srew Propeller


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 Pemilihan dari Screw atau yang disebut dengan Propeller, sangatlah menentukan efektifitas pada sistim propulsi. Secara ideal, tentunya kita sebaiknya memilih propeller dengan efisiensi yang tinggi. Propeller dengan efisiensi tinggi pada suatu harga thrust tertentu dapat diperoleh dengan cara memilih propeller dengan diameter sebesar mungkin. Selain itu dengan mengoperasikan propeller pada putaran serendah mungkin. Pengoperasian propeller pada putaran rendah selain dikarenakan sifat dan karakteristik propeller yang akan bekerja lebih efisien pada putaran rendah, juga dikarenakan bila propeler tersebut dioperasikan pada putaran tinggi untuk jenis propeler konvensional maka propeller tersebut akan mengalami kavitasi. Kavitasi ini merupakan fenomena yang terjadi dikarenakan perrubahan wujud fluida menjadi gelembung gas dikarenakan penurunan titik didih akibat penurutan tekanan fluida. Kavitasi ini menimbulkan kerugian berupa efisiensi propeler yang rendah, pengikisan dari daun propeller dan boss propeler, vibrasi dikarenankan getaran akibat ketidakseimbangan beban pada daun propeller, dan timbulnya noise.

Page | 10

Gambar 1.4 Kavitasi pada Srew Propeller Putaran suatu engine yang sangat tinggi maka diperlukan suatu reduction gear (gear box). Fungsi reduction gear ini berfungsi sebagai penurun putaran. 7.

Strut Fungsi strut pada dasarnya hanya untuk menopang tabung poros propeller (stern tube). Strut biasanya digunakan pada kapal dagang yang menggunakan baling baling ganda, atau pada jenis kapal penumpang dengan kecepatan tinggi.

Gambar 1.5 Strut Propeller Strut juga digunakan pada konfigurasi kapal yang menggunakan tiga atau lebih propeller pada kapal. Konstruksi strut yang berhubungan langsung dengan permukaan poros secara prinsip sama seperti konstruksi pada stern tube. Sedangkan bagian yang menopang pada badan kapal memiliki konstruksi seperti pada penyangga (girder) secara umum.


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 8.

Stern Tube Fungsi stern tube ialah sebagai tabung kedap sekaligus penopang dan pelumas pada poros propeller. Secara umum bila ditinjau dari fluida pendingin, maka stern tube terbagi menjadi dua bagian. Bagian pertama ialah stern tube dengan fluida pendingin air laut, dan stern tube dengan media pendingin minyak pelumas. Perbedaan pada media pendingin inilah juga yang menyebabkan bahan dari tabung penyumbat yang berhubungan dengan poros menjadi berbeda. Untuk poros dengan media pendinginan air laut menggunakan bahan penyumbat pada stern tube ialah dengan menggunakan kayu pogot (pookaute). Sedangkan untuk bahan pendingin dengan menggunakan pelumasan, maka bahan penyumbatnya ialah karet sintetik. Pemeriksaan pada clearence stern tube dilakukan 1 tahun sekali ialah pada kapal menjalani annual docking.

9.

Bantalan Fungsi bantalan ialah sebagai penyangga poros transmissi (tail shaft). Bantalan ini biasanya digunakan bila panjang poros dinilai terlalu panjang (lebih dari 5m). Pemberian Page | 11 bantalan ini disamping agar memudahkan dalam proses pemeliharaan juga sebagai peredam terjadinya defleksi poros. Pada sisi lain, pemberian bantalan dapat menurunkan daya yang akan diterima oleh propeller, karena adanya kehilangan berupa panas dari hasil gesekan antara komponen komponen yang bergerak. Pemasangan pondasi bantalan harus tepat agar pada kegiatan pelevelan titik pusat bantalan, titik pusat dari bantalan tersebut setingkat (selevel) dengan titik pusat poros.



BAB II PEMILIHAN MOTOR PENGGERAK UTAMA Tujuan dari pemilihan motor penggerak utama kapal adalah menentukan jenis serta type dari motor penggerak utama kapal yang sesuai dengan kebutuhan kapal. Kebutuhan ini didasarkan dari besarnya tahanan kapal yang diakibatkan oleh beberapa faktor diantaranya dimensi utama kapal serta kecepatan dan rute kapal yang diinginkan. Langkah – langkah dalam pemilihan motor penggerak utama kapal antara lain : 1. Menghitung besarnya tahanan kapal. 2. Menghitung besarnya kebutuhan daya motor penggerak utama kapal. 3. Menentukan jenis dan type dari motor penggerak utama kapal. 2.1 PERHITUNGAN TAHANAN KAPAL Definisi dari tahanan kapal adalah gaya fluida yang bekerja pada kapal sedemikian rupa sehingga melawan gerakan kapal tersebut. Pada perhitungan tahanan, ditentukan terlebih dahulu Page | 12 koefisien masing-masing tahanan yang dapat diperoleh dari diagram-diagram dan tabel-tabel. Pada perhitungan digunakan pedoman pada buku Tahanan dan Pro puls i Kapal (Sv. Harvald). Data-data ukuran utama kapal diambil dari Tugas Rencana Garis dan Bukaan Kulit (Lines plan and Shell expansion) yang telah dilalui mahasiswa pada semester sebelumnya. Untuk menentukan daya mesin kapal yang digunakan maka sebelumnya kita harus menghitung tahanan kapal. Salah satu cara untuk menghitung tahanan kapal yaitu dengan menggunakan metode Halvarld. Tahanan total kapal adalah sebagai berikut : Data utama kapal :  Nama 

Tipe



Dimensi Utama LPP LWL B H T Cb Vs

: MT. JC GLORY : TANKER kapal : : 120,00 : 123,60 : 21,00 : 10,04 : 7,994 : 0.745 : 13

2.1.2.

2.1.3.

VOLUME DISPLASEMENT (▼) ▼ = Lwl x B x T x Cb wl ▼ = 123,60 x 21,00 x 7,994 x 0.73415 3 ▼ = 15233,04 m (Handout mata kuliah Teori Bangunan Kapal) DISPLASEMENT KAPAL (▲) ▲ = ▼ x ρ air laut ▲ = 15233,04 x 1,025 = 15613,87 ton (Handout mata kuliah Teori Bangunan Kapal) ▲ WETTED SURFACE AREA / LUASAN PERMUKAAN BASAH (S) Luasan ini merupakan jumlah luasan kapal yang tercelup oleh air. Besar luasan tersebut adalah : s

2.1.4.

Knots

: Bontang – Taiwan : 1940 Nautical mil

Rute Pelayaran  Radius pelayaran 

2.1.1.

meter meter meter meter meter

=

1,025 Lpp (CbxB+1,7 T)

=

3595,88 m²

FROUD NUMBER (Fn) Angka froud number berhubungan dengan kecepatan kapal. Semakin besar angka froud maka semakin besar kecepatan kapal tersebut.


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 Fn

Vs

=

(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 58)

g  Lwl

Dimana nilai v dan g adalah sebagai berikut : v = 13 knot =

6,687772

m/s 2

g = Percepatan gravitasi standar ( = 9,8 m/s ) Maka nilai Fn adalah Fn = = = 8.21 Vs

g  Lwl 2.1.5.

9,8  110 ,24

REYNOLDS NUMBER (Rn) Angka Reynold juga berhubungan dengan kecepatan kapal. Namun berbeda dengan angka froud, angka Reynold berbanding terbalik dengan kecepatan kapal. Selain itu, angka Reynold juga berhubungan dengan tahanan gesek yang dialami kapal. -6 Untuk nilai Vk = Koefisien Viskositas kinematik ( = 1,188.10 ) Rn

(Vs x Lwl )

=



Rn Rn

2.1.6.

0,1921

=

Page | 13

     

= 695798501 8 (Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 58) = 6,9 x 10

KOEFISIEN TAHANAN GESEK (Cf) a. berdasarkan ITTC-1957 diperoleh koefisien tahanan gesek :

Gambar 1.1. Koefisien tahanan gesek Cf (menurut ITTC 1957) sebagai fungsi dari panjang model kapal L dan kecepatan V Cf

= = =

   (Harvald 5.5.14, Tahanan dan Propulsi Kapal, halaman 119)        

= 0,001602 -3 = 1,602 x 10 2.1.7.

Menghitung Tahanan Sisa (Cr) CR atau tahanan sisa kapal dapat ditentukan melalui diagram Guldhammer-Harvald yang hasilnya adalah sebagai berikut : Dicari nilai

  



  

      

Dimana nilai koefisien prismatiknya (Φ) = β

=

(0,08 x CB) + 0,93

=

(0,08 x 0,745) + 0,93

=

0,0596 + 0,93

 

= 0,9896 Maka nilai koefisien prismatik diperoleh sebesar

 

=

 

= 0,7528 Cr dapat ditentukan melalui diagram Guildhammer – Halvard halaman 120 – 128

Page | 14

 

10 Cr

4

1,48

4,5

1,42

5

1,3

5,148715

1,25

=

5,5

1,12

CR1 =

Berdasarkan nilai Fn yang sebelumnya dicari, yaitu Fn = 0,1921, maka

3

dilakukan pembacaan diagram Guildhammer – Halvard mulai dari

  

yang bernilai 4 – 5,5. Dan diperoleh data seperti pada tabel disamping 3 Dengan interpolasi, maka nilai 10 Cr adalah 1,3 + [((5,148715 - 5)/(5.5 - 5)) x (1,12 3 10 CR = 1,3)] 1,25 1,25 x 10

-3

1. Bentuk badan kapal Karena bentuk badan kapal yang ada standart, yaitu letak titik benamnya standar, harga B/T nya standar, bentuk penampangnya normal, maka tidak ada koreksi. 2. Ratio B/T Karena diagram tersebut dibuat berdasarkan rasio lebar-sarat B/T = 2,5 maka harga Cr untuk kapal yang mempunyai rasio lebar-sarat lebih besar atau lebih kecil daripada harga tersebut harus dikoreksi B/T = =

3

21 / 7,994 2,63

3

10 Cr 2

= 10 Cr 1 + 0,16(B/T - 2,5) 3

10 Cr 2 =

1,267263

Cr 2 =

0,001267

(Harvald 5.5.17, Tahanan dan Propulsi Kapal, halaman 119)

3. LCB LCB dari Tugas Rencana Garis adalah LCB :

e% = Ldisp =

1,890%

di depan midship

121,8

meter

e%*Ldisp= 2,30202 meter Letak LCB yang optimum merupakan kuantitas yang masih agak meragukan, dan semua kepustakaan yang ada memberikan pendapat yang berbeda-beda sehingga memberikan gambaran yang membingungkan. Sebagai upaya untuk mengatasi kerancuan tersebut maka semua informasi yang ada dikumpulkan dan diringkas pada LCB standar tersebut didefenisikan sebagai fungsi linear angka Froude (Fn).


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 Penentuan LCB standart dalam % dengan acuan grafik LCB Standart, buku TAHANAN DAN PROPULSI KAPAL hal. 130 LCB standard diperoleh senilai 1,02 %, yang artinya 1,24236 meter didepan midship atau tengah kapal. Karena letak LCB kapal di depan LCb standart maka harus dilakukan koreksi, sebagai berikut

∆ LCB = LCB - LCBstandart =

1,89% - 1,02%

=

0,870%

3

(d10 Cr/dLCB)=

0,1

dimana faktor (d103Cr/dLCB) didapat dari diagram 5.5.16 (HARVALD)

Page | 15 3

10 Cr (standart) + (d10 Cr/dLCB) x ∆LCB

3

1,26813

Cr 3 =

0,001268133

10 Cr = 10 Cr =

3

3

Cr standar dari rumus koreksi (Cr2)

4. Anggota Badan Kapal dalam hal ini yang perlu dikoreksi adalah boss baling-baling, dan untuk kapal penuh Cr dinaikkan sebesar 3-5%, diambil 5%, sehingga :

2.1.8.

Cr total =

(1+5%) x Cr 3

=

0,001331539

(Halvard 5.5.22 Tahanan dan Propulsi Kapal, halaman 132)

Menghitung Tahanan Tambahan Dari perhitungan awal diperoleh displacement kapal sebesar = 15613, 87 ton. Dengan menginterpolasi data displacement pada buku TAHANAN DAN PROPULSI KAPAL, HARVALD hal. 132 yaitu maka didapat tahanan tambahan yaitu : Interpolasi Ca a Displacement

No 1

10000

2

15613,87

3

100000

b Ca 0,0004 Ca 0

Dengan interpolasi, maka diperoleh nilai Ca : Ca = = 2.1.9.

(1b + (2a-1a)x(3b-1b))/(3a-1a) 0,000375049

Menghitung Tahanan Udara Karena data mengenai angin dalam perancangan kapal tidak diketahui maka disarankan untuk mengoreksi koefisien tahanan udara Caa =

0,00007 (HARVALD 5.5.26 hal 132)

2.1.10. Menghitung Tahanan Kemudi berdasarkan HARVALD 5.5.27 hal. 132 koreksi untuk tahanan kemudi mungkin sekitar : Cas =

0,00004 ( HARVALD 5.5.27 hal. 132)

2.1.11. Menghitung Tahanan Total Kapal


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 Koefisien tahanan total kapal atau Ct, dapat ditentukan dengan menjumlahkan seluruh koefisien - koefisien tahanan kapal yang ada :

Ctair = = Ctudara = =

Rtair = =

Rtudara = = Rt total = =

Cf + Cr + Ca + Cas 0,0033487 Caa 0,00007 2

Ctair x 0.5 x ρ airlaut x Vs x S 276,0193002

kN 2

Ctudara x 0.5 x ρ udara x Vs x L 0,000256729

kN

Rt udara + Rt air 276,0196

kN

Dalam hal ini tahanan total masih dalam pelayaran percobaan, untuk kondisi rata-rata pelayaran dinas harus diberikan kelonggaran tambahan pada tahanan dan daya efektif. Kelonggaran rata-rata untuk pelayaran dinas disebut sea margin/service margin. Untuk rute pelayaran Surabaya-hongkong marginnya adalah sebesar 15-20%. Diambil nilai 15 %. Rt dinas = =

(1+15%) x Rt 317,42

KN

PERHITUNGAN DAYA KAPAL 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 (PD ) ke alat gerak kapal adalah berasal dari Daya Poros (PS), sedangkan Daya Poros sendiri bersumber dari Daya Rem (PB) yang merupakan daya luaran motor penggerak kapal.


Page | 16

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 Ada beberapa pengertian mengenai daya yang sering digunakan didalam melakukan estimasi terhadap kebutuhan daya pada sistem penggerak kapal, antara lain : (i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi)

Daya Efektif (Effective Power-PE); Daya Dorong (Thrust Power-PT); Daya yang disalurkan (Delivered Power-PD); Daya Poros (Shaft Power-PS); Daya Rem (Brake Power-PB); Daya yang diindikasi (Indicated Power-PI).

2.2.1 Menghitung Daya Efektif Kapal (EHP) Daya Efektif atau EHP adalah daya yang diperlukan untuk menggerakkan kapal di air atau untuk menarik kapal dengan kecepatan v. Perhitungan daya efektif kapal (EHP) menurut buku HARVARD,TAHANAN DAN PROPULSI KAPAL, 6.2.1 hal. 135 sebagai berikut

Page | 17

EHP =

Rtdinas x Vs

=

2122,85

KW

1 HP =

0,7355

kW

=

2886,27

HP

1 kW =

1,359619

HP

2.2.2 Menghitung Daya pada Tabung Poros Buritan Baling – Baling (DHP) Adalah daya yang diserap oleh propeller dari sistem perporosan atau daya yang dihantarkan oleh sistem perporosan ke propeller untuk diubah menjadi daya dorong (thrust ) DHP =

Dimana, Pc = ηH x ηrr x ηo

EHP/Pc

Menghitung Efisiensi Lambung (ηH)

a.

ηH = 

(1-t)/(1-w)

Menghitung Wake Friction (w) Wake friction atau arus ikut merupakan perbandingan antara kecepatan kapal dengan kecepatan air yang menuju ke propeller. Dengan menggunakan rumus yang diberikan oleh Taylor ,maka didapat : w=



0.5Cb-0.05

=

(0.5 x 0.745) - 0.05

=

0,3225

( Resistance,Propulsion and Steering of Ships, Van Lammeren, hal 178 )

Menghitung Thrust Deduction Factor Nilai t dapat dicari dari nilai w yang telah diketahui dan nilai k antara 0.7 ~ 0.9 dan diambil nilai k = 0,9, sehingga diperoleh : t=

k.w

=

0.9 x 0.3225

=

0,290

Maka diperoleh nilai ηH adalah sebagai berikut ηH = (1-t)/(1-w) = b.

1,048

Efisiensi Relatif Rotatif (ηrr) Harga ηrr untuk kapal dengan propeller tipe single screw berkisar 1.0 -1.1. (Principal of Naval Architecture hal 152 ) pada perencanaan propeller dan tabung poros propeller ini diambil harga :



ηrr = 1,05 c.

(Principal of Naval Architecture hal 152)

Efisiensi Propulsi (ηo) Adalah open water efficiency yaitu efficiency dari propeller pada saat dilakukan open water test.nilainya antara 40-70%, dan diambil :

ηo= 53% d.

Coeffisien Propulsif (Pc) Pc =

ηH x ηrr x ηo

=

1.048x1.05x0.55

=

0,5830

Maka,daya pada tabung poros baling-baling dihitung dari perbandingan antara daya efektif Page | 18 dengan koefisien propulsif, yaitu : DHP = =

EHP/Pc 4950,8

HP

2.2.3 Menghitung Daya pada Poros Baling – Baling (SHP) Untuk kapal yang kamar mesinnya terletak di bagian belakang akan mengalami losses sebesar 2%, sedangkan pada kapal yang kamar mesinnya pada daerah midship kapal mengalami losses sebesar 3%.(“Principal of Naval Architecture hal 131”). Pada perencanaan ini, kamar mesin terletak dibagian belakang, sehingga losses yang terjadi hanya 2%. `SHP = =

(Dwi Priyanta Lecturer for PKM 2, Page7-11)

DHP/ηsηb 5051,835

HP

2.2.4 Menghitung Daya Penggerak Utama yang Diperlukan (BHP) a.

BHPscr Karena rpm yang didapatkan dari mesin diperkirakan lebih dari 250 rotation/menit, maka

diperlukan gearbox / reduction gear, sehingga ηG = 0,98

BHPscr = = b.

SHP/ηG 5154,933

HP

BHPmcr Daya keluaran pada kondisi maksimum dari motor induk, dimana besarnya 10% atau menggunakan engine margin sebesar 15-20%. Daya BHPscr diambil sebesar 85%. BHPmcr =

BHPscr/0,85

=

6064,63

HP

=

4460,53

KW

(Surjo Widodo Adjie, Daya motor yang diinstal,Engine Propeller Matching)


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 PEMILIHAN MESIN INDUK

Merk

=

Wartsila 32

Daya

=

6118,287

HP

=

4500

kW

Type

=

Stroke

=

Num of cylinders

9L32

=

400

mm

9

SFOC

=

185

Rpm

=

750

g/kWh

Page | 19


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 DIMENSION

Page | 20

Dimension

= length =

6730

mm

width =

2305

mm

height =

3515

mm

Pemilihan Gearbox Jenis

:

REINTJES

Type

:

WAF 6755

Ratio Max. Rated Power(kW) Max. RPM

:

5,55

:

4500

:

750


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 PERHITUNGAN ULANG DAYA MESIN INDUK 2.3.1.

BHPMCR = =

2.3.2.

BHPSCR = = =

2.3.3.

SHP =

Kw

4500 6118,29

HP

BHPMCR x 0,9 4050

kW

5506,46

HP

BHPSCR x ηG

=

4050

kW

=

5506,46

HP

Page | 21 2.3.4.

2.3.5.

2.3.6.

DHP =

SHP x ηSηB

=

3969

kW

=

5396,33

HP

EHP =

DHP x Pc

=

2313,89

kW

=

3146,01

HP

THP =

EHP x ƞh

=

2424,03

kW

=

3295,76

HP



BAB III PEMILIHAN PROPELLER DAN PEMERIKSAAN KAVITASI 3.1. Tujuan Tujuan dari pemilihan type propeller adalah menentukan karakteristik propeller yang sesuai dengan karakteristik badan kapal dan besarnya daya yang dibutuhkan sesuai dengan kebutuhan misi kapal. Dengan diperolehnya karakteristik type propeller maka dapat ditentukan efisiensi daya yang ditransmisikan oleh motor induk ke propeller. Langkah – langkah dalam pemilihan type propeller : 1. Perhitungan dan pemilihan type propeller 2. Perhitungan syarat kavitasi 3. Design dan gambar type propeller

Page | 22 3.2. Propeller Design Dalam melakukan perancangan propeller, pertama kali yang harus dipahami adalah mengenai beberapa definisi yang mempunyai korelasi langsung terhadap perancangan, yang mana meliputi Power, Velocities, Forces, dan Efficiencies. Ada tiga parameter utama yang digunakan dalam perancangan propeller, antara lain : Delivered Horse Power (DHP); Rate of Rotation (N); dan Speed of Advance (Va), yang selanjutnya disebut sebagai kondisi perancangan (Design Condition). Adapun definisi dari masing-masing kondisi perancangan adalah sebagai berikut : a. Delivered Horse Power (DHP), adalah power yang di-absorb oleh propeller dari Shafting System untuk diubah menjadi Thrust Horse Power (THP).Berdasarkan perhitungan sebelumnya, digunakan nilai DHP adalah sebesar : DHP = 6032,63 HP Rate of Rotation (N), adalah putaran propeller. Putaran propeller direncanakan sesuai dengan putaran engine tanpa menggunakan rasio gear box yaitu 167 RPM. Speed of Advance (Va), adalah kecepatan aliran fluida pada disk propeller. Harga Va adalah lebih rendah dari Vs (kecepatan servis kapal) yang mana hal ini secara umum disebabkan oleh friction effects dan flow displacement effects dari fluida yang bekerja pada sepanjang lambung kapal hingga disk propeller. Va merupakan perkalian antara pengurangan 1 dengan w yang dikalikan dengan Vs.

b. c.

d.

LANGKAH PENENTUAN DIAMETER PROPELLER. a.

PUTARAN PROPELLER (Np) Putaran propeller didapatkan dari putaran main engine. Namun karena putaran engine terlalu tinggi, yaitu 750 rpm, maka digunakan gear box untuk mereduksi putaran. Gear box yang dipilih adalah REINTJES WAF 6755 dengan ratio 5,55. Sehingga diperoleh putaran propeller sebesar : Np

b.

= 135,135 rpm

Wave friction (w) Wake friction atau arus ikut merupakan perbandingan antara kecepatan kapal dengan kecepatan air yang menuju ke propeller. Dengan menggunakan rumus yang diberikan oleh Taylor ,maka didapat : w=

0.5Cb-0.05

=

(0.5 x 0.745) - 0.05

=

0,3225

( Resistance,Propulsion and Steering of Ships, Van Lammeren, hal 178 )


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 c.

Speed of Advance Va atau speed of advance adalah kecepatan aliran fluida pada disk propeller. Harga Va adalah lebih rendah dari Vs (kecepatan servis kapal). Hal ini disebabkan oleh friction effects dan flow displacement effects dari fluida yang bekerja pada sepanjang lambung kapal hingga disk propeller. Va

= (1-w).Vs

Keterangan : Va : speed of advance adalah kecepatan aliran fluida pada disk propeller. Harga Va adalah lebih rendah dari Vs (kecepatan servis kapal) yang mana hal ini secara umum disebabkan oleh friction effects dan flow displacement effects dari fluida yang bekerja pada sepanjang lambung kapal hingga disk propeller. w : wace friction Vs : kecepatan service kapal tersebut.

Page | 23 Maka diperoleh nilai Va sebagai berikut : Va Va d.

= (1-0,3225). 13 = 8,8075 Knot

Power Absorbtion (Bp1)

Bp1 =

N . P 0.5 V A

5/ 2



Keterangan : Bp1 : power absorbtion N

: putaran propeller (rpm)

P

: Shaft Horse Power

V A

: speed of advance

No

Jenis Prop

N (Rpm)

Ratio G/B

N (Rpm) G/B

1

B4-40

750

5,550

135,135

8,8075

43,12071

43,5585

1,15

2

B4-55

750

5,550

135,135

8,8075

43,12071

43,5585

1,15

3

B4-70

750

5,550

135,135

8,8075

43,12071

43,5585

1,15

4

B4-85 B4100

750

5,550

135,135

8,8075

43,12071

43,5585

1,15

750

5,550

135,135

8,8075

43,12071

43,5585

1,15

5

Va (knot)

Bp

Bp1

0,1739.√Bp1

Maka nilai power absorbtion adalah Bp1 = 43,5585 Power absorbtion (Bp1) ini akan digunakan untuk menentukan besarnya 0,1739.√Bp1. dan didapatkan nilai sebesar 1,15. e.

Pembacaan Grafik (Terlampir). Untuk mendapatkan nilai P/Do dan 1/Jo, maka perlu dilakukan pembacaan grafik Bp. Tapi sebelumnya perlu dihitung nilai dari 0,1739 yang kita dapatkan sebesar 1,15. Nilai ini lah yang menjadi acuan dalam pembacaan grafik ini. Cara pembacaan grafik adalah

√ 


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007   

√ 

Menarik garis lurus keatas dari nilai 0,1739 . yang sudah dihitung sampai memotong garis lengkung memanjang. Kemudian dari perpotongan ini ditarik garis lurus horizontal sehingga diperoleh nilai P/D. Untuk mengetahui nilai 1/J 0 maka dari perpotongan tadi dibuat garis melengkung yang serupa dengan garis melengkung yang terdekat.

Nilai 1/J0 digunakan untuk menghitung koefisien adva nce (δ0) yang digunakan untuk menghitung diameter.

 0



1 / J 0 0.009875

Dilakukan perbandingan Db dan Dmax, dimana nilai Db harus lebih kecil dari nilai Dmax. Do = δo (Va/N) Db = 0.95 D0 Dmax = 0.7T x 4,69

Page | 24

Setelah syarat Db < Dmax terpenuhi, maka dari Db dapat dicari nilai dari δb. δb = Db (N/Va) Nilai δb digunakan untuk menghitung nilai 1/J b yang akan menjadi patokan dalam pembacaan grafik Bp untuk mengetahui nilai dari P/D b dan effisiensi. 1/Jb = δb x 0.009875 Setelah nilai dari 1/J b diketahui, maka pembacaan grafik Bp dapat dilakukan dengan berpatokan pada nilai tersebut. Cara pembacaan grafik adalah dengan menarik garis lengkung dari 1/J b pada grafik menurut garis yang terdekat sampai memotong garis lengkung. Kemudian dari perpotongan ini ditarik garis lurus horizontal sehingga diperoleh nilai P/Db. Untuk mengetahui nilai η dari propeller maka dari perpotongan tadi ditarik garis lengkung sejajar dengan grafik effisiensi yang terdekat sehingga didapatkan η nya.

Jenis Prop

P/D0

1/J0

δ0

D0 (ft)

Db (ft)

Dmax (ft)

Db < Dmax

δb

B4-40

0,6896

2,478

250,95

16,3555855

15,537806

18,35892

terpenuhi

238,39949

B4-55

0,6809

2,470

250,08

16,299287

15,484323

18,35892

terpenuhi

237,57889

B4-70

0,7155

2,412

244,21

15,9166821

15,120848

18,35892

terpenuhi

232,00203

B4-85

0,7613

2,387

241,72

15,7543209

14,966605

18,35892

terpenuhi

229,63544

B4-100

0,8189

2,273

230,18

15,0019151

14,251819

18,35892

terpenuhi

218,66835

1/Jb 2,354 2,346 2,291 2,268 2,159

P/Db 0,708 0,70883 0,7348 0,7753 0,8378

η 0,552 0,55 0,5389 0,5258 0,5112

P/Db dan η adalah nilai yang selanjutnya akan kita gunakan. Masing – masing propeller memiliki P/Db dan η yang berbeda – beda (blok warna kuning).

3.3. Perhitungan Kavitasi

Kavitasi adalah peristiwa munculnya gelembung – gelembung uap air pada permukaan daun propeller yang mana disebabkan oleh perbedaan tekanan yang besar pada tekanan pada back dan tekanan yang terjadi pada face. Peristiwa kavitasi ini sangat



merugikan bagi propeller karena gelembung – gelembung uap air yang muncul dapat bersifat korosif dan mengikis permukaan daun propeller, sehingga mengakibatkan menurunnya effisiensi propeller karena kerusakan pada propeller itu sendiri. Perhitungan kavitasi sangat perlu dilakukan untuk memastikan bahwa propeller yang dipakai bebas dari kerusakan yang disebabkan oleh proses kavitasi yang terjadi pada daun propeller. Diagram yang digunakan dalam perhitungan kavitasi adalah diagram Burril. Sebelum membaca diagram Burril. 

LANGKAH PERHITUNGAN KAVITASI. 1.

Menentukan Ao (Luasan Optimum) = 1/4 x π x DB2 Ao 2

= 1/4 x 3,14 x 18,35892 = 264,8251 m

(untuk Db B4-85)

2

Page | 25

2.

Menentukan nilai AE/Ao Tipe propeller adalah B4-85, dari tipe tersebut diketahui nilai A E/Ao = 0,85.

3.

Menentukan nilai AE Nilai AE diperoleh dengan persamaan Ao x (A E/Ao) AE

= 264,8251 x 0,85 = 225,101322

4.

Menentukan nilai Ap Ap

= AD x ( 1,067 - 0,229(P/D)) = 225,101322 x ( 1,067 - 0,229(0,7753)) = 200,21934

5.

2

Menentukan nilai Vr 2 2 2 VR = Va + (0,7 x π x N x D b) 2

2

= (4,531) + (0,7 x 3,14 x 2,252 x 14,966605) = 750,08 6.

Menentukan nilai τ EHP T = 1-t Vs

( )

7.

Menentukan nilai τccal

τccal

= ( T )/ ( 0,5 x ρ x VR2)

2

= (693,92) / (0,5 x 1,025 x 531,45 ) 8.

= 0,132 Menentukan σ0,7R σ0,7R = (188,2 + 19,62(h))/(Va2 +( 4,836 x N2 x D2 )) 2 2 2 = (188,2 + 19,62(5,356))/( 4,531 +( 4,836 x 2,252 x 14,966605 )) = 0,552

Setelah nilai σ 0.7R diketahui, maka nilai τc dapat diketahui dengan pembacaan diagram Burril. Cara pembacaan diagram adalah dengan menarik garis vertical keatas pada nilai σ 0.7R sampai memotong garis putus – putus yang kedua (Suggested upper limit for


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 merchant ship propellers). Dari perpotongan ini maka ditarik garis horizontal sehingga

didapatkan nilai τc. Suatu propeller dikatakan tidak mengalami kavitasi apabila : τc hitungan < τc diagram.

Page | 26

Besarnya clearane propeller dapat diperoleh setelah perhitungan kavitasi dilakukan. clearance prop = (Db x 0.3048)+(0.03 x Db x 0.3048)+(0.08x Db x 0.3048) clearance propeller akan terpenuhi apabila 0.7 T < clearance prop. Akhirnya, pemilihan propeller dapat dilakukan dengan memilih type propeller yang clearance propellernya terpenuhi, tidak mengalami kavitasi, diameternya terpenuhi, dan yang memiliki effisiensi tertinggi. Jenis Prop

Ap (ft2)

Ap (m2)

Va (m/s)

N (rps)

Ae/Ao

Ao

Ae

Ad

B4-40

0,4

189,689

75,8759

75,87593

68,657703

6,379

4,531

2,252

B4-55

0,55

188,386

103,6124

103,6124

93,735858

8,709

4,531

2,252

B4-70

0,7

179,645

125,7520

125,7520

113,01722

10,500

4,531

2,252

B4-85 B4100

0,85

175,999

149,5995

149,5995

133,06325

12,362

4,531

2,252

1

159,589

159,589

159,5898

139,66407

12,976

4,531

2,252

Τc Vr^2

T

itungan

σ 0.7R

τC

Kavitasi ?

571,19

693,92

0,372

0,514

0,20

kavitasi

567,41

693,92

0,274

0,517

0,20

kavitasi

542,03

693,92

0,238

0,542

0,20

kavitasi

531,45

693,92

0,206

0,552

0,21

tidak kavitasi

483,81

693,92

0,216

0,607

0,22

tidak kavitasi

η

Jenis

Ratio

0.7T

clearance

clearance


pitch

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 Prop

G/B

0,552

B4-40

5,550

5,5958

5,304

0,55

B4-55

5,550

5,5958

5,286

0,5389

B4-70

5,550

5,5958

5,162

0,5258

B4-85 B4100

5,550

5,5958

5,109

5,550

5,5958

4,865

0,5112

prop. masuk uye! masuk uye! masuk uye! masuk uye! masuk uye!

3,3530 3,3454 3,3866 3,5366 3,6394

Kesimpulan Sementara, Propeller yang Dipilih :

Type propeller

Page | 27

Db (ft) single screw

n (rpm)

P/Db

ηb

14,97

135,14

0,78

0,526

B4-85

3.4. Koreksi Besarnya Daya Main Engine 

Menghitung Koefisien Propulsive (PC)

ηrr =

1,05

ηo =

0,526

ηH = = PC = = 





harga ηrr u/ propeller tipe single screw berkisar antara : 1.02-1.05 (Principle of Naval Architecture, page 152 ) effisiensi propeller yang dipilih

(1 – Ɨ )/ (1 – w)

(Principle of Naval Architecture, page 160 )

1,048

ηrr x ηo x ηH

(Principle of Naval Architecture, page 152 )

0,58

Menghitung kembali Daya Efektif (EHP) Harvald 5.5.27. Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 135

EHP =

RT x Vs

=

2122,85

kW

=

2886,27

HP

Menghitung kembali Daya yang Disalurkan (DHP) Principle of Naval Architecture, page 120

DHP =

EHP/PC

=

3670,40

kW

Menghitung kembali daya Dorong (THP) THP =

EHP/ηH

=

2424,03

Principle of Naval Architecture, page 120 kW



Menghitung kembali Daya Poros Baling - Baling (SHP)

DHP/ηsηb

SHP = =

ηsηb =

3745,30

kW

=

2%, u/ kapal yang mesinnya di belakang 0,98

Dwi Priyanta Lecture, PKM 2, page 7-11 

Menghitung kembali Daya Penggerak Utama (BHP) hG Single Reduction Gears =

0,98

hG Reversing Gears =

0,99

BHPSCR =

SHP/hG

=

3821,74

BHPMCR =



kW

BHPSCR / 0.85

=

4496,16

kW

=

6113,07

HP

Principle of Naval Architecture, page 120

dimana, daya yang kita hitung ini bergerak maju Surjo Widodo Adjie, Daya Motor yang Diinstal,EPM daya SCR besarnya 85% dari MCR Surjo Widodo Adjie, Daya Motor yang Diinstal,EPM

Maka dapat disimpulkan bahwa propeller yang cocok untuk engine ini adalah :

TYPE B4-85

DIAMETER

JUMLAH DAUN

PITCH RATIO

feet

meter

4

3,3454

14,97

4,56

EFFISIENSI


0,526

Page | 28


BAB IV ENGINE PROPELLER MATCHING 4.1 Parameter Perhitungan Data kapal yang dipergunakan adalah : t

=

0,290

w

=

0,323

Vs

=

13,00

knot

ρ air laut

=

1025

kg/m

=

6,69

m/s

3

Data propeller yang didapatkan: Tipe Propeller

=

B4-85

Db(m)

=

14,97

(P/Db)

=

0,775

η propeller

=

0,526

Rpm Propeller

=

135,135

Page | 29 ft

=

rpm

Tahanan total pada saat clean hull (bersih tanpa kerak) Rt

=

trial

276,020

kN

Tahanan total pada saat service lambung telah ditempeli oleh fouling Rt service

=

317,422

kN

UNIT DAN SIMBOL a

=

Konstanta

β

=

konstanta

KT

=

Koefisien Gaya Dorong (thrust) Baling-baling

J

=

Koefisien Gaya Advanced Baling-baling

KQ

=

Koefisien Torsi Baling-Baling

Q

=

Torsi

1. Menghitung Koefisien α Rt=

0.5 x ρ x Ct x S x vs 2

Rt=

a x vs

α trial = α trial =

2

Rt / Vs

2

α service =

6171,30

7097,00

2. Menghitung Koefisien β

β = α / {(1-t) (1-w)2 ρ D2}


4,56

m


β trial =

β service =

0,88808

1,02

4.2 Hull Propeller Match (penyesuaian lambung dan propeller yang dipilih) KT = β x J2, dan J Maka dengan memvariasikan J didapat Load Propeller Terhadap Lambung kapal, dimana: - Koefisien gaya dorong (KT) - Koefisien Torsi (KQ) - Koefisien Advance (J) 4.3 Tabel KT J untuk Lambung (clean hull) dan Penambahan Sea Margine 10% (rough hull) J

J

2

KTtrial

KTservice

0

0

0,000

0,00

0,1

0,01

0,009

0,01

0,2

0,04

0,036

0,04

0,3

0,09

0,080

0,09

0,4

0,16

0,142

0,16

0,5

0,25

0,222

0,26

0,6

0,36

0,320

0,37

0,7

0,49

0,435

0,50

0,8

0,64

0,568

0,65

0,9

0,81

0,719

0,83

1

1

0,888

1,02

Page | 30

Dengan : 2

- KT Clean Hull = J x β Clean Hull 2 - KT Rough Hull = J x β Sea Margin - Biasanya J bernilai antara 0 - 1,6. 4.31

Kurva KT-J Interaksi Lambung Kapal dengan propeller 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

0.2

0.4 KT trial

0.6

0.8

1

1.2

KT service

Selanjutnya kurva tersebut diplotkan ke kurva open water propeller untuk mendapatkan titik operasi propeller. Kurva open water propeller yang digunakan yaitu sesuai dengan type propeller yang dipilih yaitu B4-85. Dari kurva tersebut dicari nilai KT, 10 KQ, dan η behind ship dengan berpatokan nilai P/D yaitu 0,775.



P/Db J 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,775 10KQ 0,4048 0,3666 0,3237 0,2771 0,2284 0,1773 0,1262 0,0758

KT 0,3292 0,2922 0,2517 0,2082 0,1623 0,1145 0,0656 0,0159

ηo 0,1386 0,2618 0,3777 0,4821 0,5656 0,6063 0,5424 0,1252

1

Page | 31

KT & KQ

1 0.9 0.8 0.7 0.6

ηo

0.5 0.4

KT

0.3 0.2 0.1 0 -0.1 0

4.32

2

4

6

8

10

Kurva open water propeller

Grafik Open Water Test P/D 0,775 pada kondisi Kt trial 1.000 Kt clean 0.800

ηo

e l 0.600 t i T s i x 0.400 A

10KQ Kt titik potong J

0.200

titik potong Kt

0.000

titik potong 10KQ 0 0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1 1.1

Axis Title

titik potong Eff



Grafik Open Water Test P/D 0,775 pada kondisi Kt service 1.20 1.00

Kt clean

0.80

e l t i T 0.60 s i x A

ηo

0.40

10KQ

0.20 0.00

Page | 32 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

Axis Title

Dari grafik diatas dicari nilai J dari perpotongan kurva KT hull dengan kurva KT propeller (kondisi clean hull). Dan dari perpotongan garis tersebut ditarik ke sumbu 10KQ, KT, n untuk mencari masin-masing nilai tersebut. jadi pada kondisi Clean Hull diperoleh nilai sebagai berikut : J

:

0,457

KT

:

0,184

ηo

:

0,531

KQ

:

0,0248

jadi pada kondisi Rough Hull diperoleh nilai sebagai berikut :

4.33

J

:

0,439

KT

:

0,192

ηo

:

0,509

KQ

:

0,0258

Perhitungan Power yang Bekerja Pada Putaran Kondisi Clean hull yaitu : ndesign

=

Va =

4,5309303

JD

condition

nservice

Va

=

2,173366

=

130,402

= = =

rpm

Va

Rpm max =

JD 2,252224 135,1334

rpm


135,135

m/s


Design Condition Putaran mesin

putaran propeller

Q (Nm)

DHP

EHP

RPM

RPS

(KQ ρ n2 D5)

(2 π Q n)

0

0

0

0

0

30

5,405405

0,09009

407,5875032

230,5990559

0,15219282

60

10,81081

0,18018

1630,350013

1844,792447

1,21754259

90

16,21622

0,27027

3668,287529

6226,174508

4,10920625

120

21,62162

0,36036

6521,400051

14758,33958

9,74034074

150

27,02703

0,45045

10189,68758

28824,88198

19,024103

180

32,43243

0,540541

14673,15012

49809,39607

32,87365

210

37,83784

0,630631

19971,78766

79095,47616

52,2021387

240

43,24324

0,720721

26085,6002

118066,7166

77,9227259

270

48,64865

0,810811

33014,58776

168106,7117

110,948569

300

54,05405

0,900901

40758,75032

230599,0559

152,192824

330

59,45946

0,990991

49318,08789

306927,3434

202,568649

360

64,86486

1,081081

58692,60046

398475,1685

262,9892

390

70,27027

1,171171

68882,28804

506626,1257

334,367635

420

75,67568

1,261261

79887,15063

632763,8093

417,617109

450

81,08108

1,351351

91707,18822

778271,8135

513,650781

480

86,48649

1,441441

104342,4008

944533,7328

623,381808

510

91,89189

1,531532

117792,7884

1132933,161

747,723345

540

97,2973

1,621622

132058,351

1344853,694

887,58855

570

102,7027

1,711712

147139,0887

1581678,924

1043,89058

600

108,1081

1,801802

163035,0013

1844792,447

1217,54259

630 660 690 720 723,731 750

113,5135

1,891892

179746,0889

2135577,856

1409,45774

118,9189

1,981982

197272,3515

2455418,747

1620,54919

124,3243

2,072072

215613,7892

2805698,713

1851,73009

129,7297

2,162162

234770,4018

3187801,348

2103,9136

130,402

2,173366

237209,8242

3237615,291

2136,79025

135,1351

2,252252

254742,1895

3603110,248

2378,01288

SHP

BHP

BHP (kW)

BHP (%)

V^3

0

0

0,0

0,0

235,3052

276,8296

0,3

1882,441

2214,637

6353,239

0

Vs(m/s)

Vs(knot)

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,3

0,5

2,2

0,0

0,2

0,6

1,1

7474,399

7,5

0,2

0,6

0,8

1,6

15059,53

17717,09

17,7

0,4

1,4

1,1

2,2

29413,14

34603,7

34,6

0,8

2,7

1,4

2,7

50825,91

59795,19

59,8

1,3

4,6

1,7

3,2

80709,67

94952,55

95,0

2,1

7,3

1,9

3,8

120476,2

141736,8

141,7

3,1

10,9

2,2

4,3

171537,5

201808,8

201,8

4,5

15,5

2,5

4,8

(DHP ηs)


Page | 33


4.34

235305,2

276829,6

276,8

6,2

21,3

2,8

5,4

313191,2

368460,2

368,5

8,2

28,4

3,0

5,9

406607,3

478361,5

478,4

10,6

36,8

3,3

6,5

516965,4

608194,6

608,2

13,5

46,8

3,6

7,0

645677,4

759620,4

759,6

16,9

58,5

3,9

7,5

794154,9

934299,9

934,3

20,8

71,9

4,2

8,1

963809,9

1133894

1133,9

25,2

87,3

4,4

8,6

1156054

1360064

1360,1

30,2

104,7

4,7

9,2

1372300

1614470

1614,5

35,9

124,2

5,0

9,7

1613958

1898774

1898,8

42,2

146,1

5,3

10,2

1882441

2214637

2214,6

49,2

170,4

5,5

10,8

2179161

2563719

2563,7

57,0

197,3

5,8

11,3

2505529

2947682

2947,7

65,5

226,8

6,1

11,9

2862958

3368186

3368,2

74,8

259,2

6,4

12,4

3252859

3826892

3826,9

85,0

294,5

6,7

12,9

3303689

3886693

3886,7

86,4

299,1

6,7

13,0

3676643

4325462

4325,5

96,1

332,9

6,9

13,5

Page | 34

Perhitungan Power yang bekerja pada putaran kondisi sea margine yaitu :

Service Condition Putaran mesin

putaran propeller

Q (Nm)

DHP

EHP

RPM

RPS

(KQ ρ n2 D5)

(2 π Q n)

0

0

0

0

0

30

5,405405

0,09009

424,0224832

239,8974049

0,15832963

60

10,81081

0,18018

1696,089933

1919,179239

1,26663705

90

16,21622

0,27027

3816,202348

6477,229932

4,27490005

120

21,62162

0,36036

6784,359731

15353,43391

10,1330964

150

27,02703

0,45045

10600,56208

29987,17561

19,7912039

180

32,43243

0,540541

15264,80939

51817,83946

34,1992004

210

37,83784

0,630631

20777,10168

82284,80988

54,3070636

240

43,24324

0,720721

27137,43892

122827,4713

81,0647713

270

48,64865

0,810811

34345,82114

174885,2082

115,422301

300

54,05405

0,900901

42402,24832

239897,4049

158,329632

330

59,45946

0,990991

51306,72046

319303,4459

210,73674

360

64,86486

1,081081

61059,23758

414542,7156

273,593603

390

70,27027

1,171171

71659,79965

527054,5985

347,8502

420

75,67568

1,261261

83108,4067

658278,479

434,456509

450

81,08108

1,351351

95405,05871

809653,7415

534,362506

480

86,48649

1,441441

108549,7557

982619,7704

648,518171

510

91,89189

1,531532

122542,4976

1178615,95

777,87348

540

97,2973

1,621622

137383,2845

1399081,665

923,378411

570

102,7027

1,711712

153072,1164

1645456,3

1085,98294


0

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 600

108,1081

1,801802

630

113,5135

1,891892

660 690 720 749,9905 750

118,9189

1,981982

124,3243

SHP

169608,9933

1919179,239

1266,63705

2221689,867

1466,29072

205226,8819

2554427,567

1685,89392

2,072072

224307,8936

2918831,725

1926,39663

129,7297

2,162162

244236,9503

3316341,725

2188,74883

135,1334

2,252224

265007,3306

3748254,351

2473,80638

135,1351

2,252252

265014,052

3748396,951

2473,90049

BHP

BHP (kW)

BHP (%)

V^3

Vs(m/s)

Vs(knot)

0

0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

244,7933

287,9921

0,3

0,0

0,0

0,3

0,5

1958,346

2303,937

2,3

0,1

0,2

0,5

1,0

6609,418

7775,786

7,8

0,2

0,5

0,8

1,6

15666,77

18431,49

18,4

0,4

1,2

1,1

2,1

30599,16

35999,01

36,0

0,8

2,4

1,3

2,6

52875,35

62206,29

62,2

1,4

4,1

1,6

3,1

83964,09

98781,28

98,8

2,2

6,6

1,9

3,6

125334,2

147451,9

147,5

3,3

9,8

2,1

4,2

178454,3

209946,2

209,9

4,7

14,0

2,4

4,7

244793,3

287992,1

288,0

6,4

19,1

2,7

5,2

325819,8

383317,5

383,3

8,5

25,5

2,9

5,7

423002,8

497650,3

497,7

11,1

33,1

3,2

6,2

537810,8

632718,6

632,7

14,1

42,1

3,5

6,8

671712,7

790250,3

790,3

17,6

52,5

3,7

7,3

826177,3

971973,3

972,0

21,6

64,6

4,0

7,8

1002673

1179616

1179,6

26,2

78,4

4,3

8,3

1202669

1414905

1414,9

31,4

94,1

4,5

8,8

1427634

1679570

1679,6

37,3

111,6

4,8

9,4

1679037

1975338

1975,3

43,9

131,3

5,1

9,9

1958346

2303937

2303,9

51,2

153,2

5,4

10,4

2267030

2667095

2667,1

59,3

177,3

5,6

10,9

2606559

3066540

3066,5

68,1

203,8

5,9

11,4

2978400

3504000

3504,0

77,9

232,9

6,2

12,0

3384022

3981203

3981,2

88,5

264,6

6,4

12,5

3824749

4499705

4499,7

100,0

299,1

6,7

13,0

3824895

4499876

4499,9

100,0

299,1

6,7

13,0

186993,9151

(DHP ηs)

4.35

Kurva Engine Envelop dari main engine yang dipilih

clean hull RPM kw/cyl 0 0,0 30 0,0

rough hull RPM kw/cyl 0 0,00 30 0,03


Page | 35


60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 723,731 750

0,2 0,8 2,0 3,8 6,6 10,6 15,7 22,4 30,8 40,9 53,2 67,6 84,4 103,8 126,0 151,1 179,4 211,0 246,1 284,9 327,5 374,2 425,2 431,9 480,6

60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 749,9904891 750

0,26 0,86 2,05 4,00 6,91 10,98 16,38 23,33 32,00 42,59 55,29 70,30 87,81 108,00 131,07 157,21 186,62 219,48 255,99 296,34 340,73 389,33 442,36 499,97 499,99

Page | 36

rpm

CSR

rpm

MCR

300

27,868

300

31,4302

350

43,4309

350

50,5936

300

59,43222

400

64,7826

400

75,1517

350

71,28911

450

91,7049

450

107,729

375

77,31776

500

126,086

500

148,671

400

93,35127

550

168,788

550

197,626

450

133,2078

600

217,174

600

255,48

500

182,6615

650

276,836

650

325,46

550

242,9047

700

345,139

700

406,448

600

315,7742

750

425

750

500

650

402,3908

750

500

rpm

Min rpm 300

27,868

300

31,4302


MCR (overload)


300

59,4322 Max Rpm

750

425

750

500

750

500

600

500 CSR MCR 400

MCR Overload (2) MCR Overload (3)

300

Min rpm Max Rpm

200

Clean Hull Rough Hull MCR Overload (1)

100

0 200

4.4

300

400

500

600

700

800

Koreksi Kavitasi RPM Baru RPM baru

=

130,402

kondisi design ( clean hull )

=

135,1334

kondisi service (rough hull )

Tipe Propeller

=

B4-85

Db(m)

=

14,96660482

(P/Db)

=

0,77527

η propeller

=

0,5258

Rpm Propeller

=

135,1351351

N (Rpm) G/B

Va (knot)

SHP

130,402

8,8075

135,133

8,8075

ft

=

4,561821148

m

rpm

Bp1

0,1739.√Bp1

5506,46

42,03283867

1,13

5506,46

43,55793839

1,15

Berikut ini adalah pembacaan diagram Wegningen B - Series dengan nilai 0,1739.√Bp1 adalah 1,15 dan 1,13.


Page | 37

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 B4-85 dengan 0,1739.√Bp1 adalah 1,13

Page | 38

\

B4-85 dengan 0,1739.√Bp1 adalah 1,15.


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 P/D0

1/J0

δ0

D0 (ft)

Db (ft)

Dmax (ft)

Db < Dmax

0,7613

2,3870

241,72

16,32615025

15,50984274

18,3589245

terpenuhi

0,7652

2,3248

235,42

15,34399229

14,57679268

18,3589245

terpenuhi

δb

1/Jb

P/Db

η

229,635443

2,268

0,708

0,552

223,6516456

2,209

0,7849

0,53

Ae/Ao

Ao

Ae

Ad

Ap (ft^2)

Ap (m^2)

Vr^2

0,85

264,8251

225,1013

225,101322

240,1831105

22,314

588,50

0,85

264,8251

225,1013

225,101322

240,1831105

22,314

562,22

T

Τc itungan

σ 0.7R

τC

693,92

0,103

0,499

0,20

tidak kavitasi

693,92

0,108

0,522

0,20

tidak kavitasi

η

N (Rpm) G/B

0.7T

clearance prop.

clearance

pitch

0,552

2,173

5,5958

5,295

masuk uye!

3,3470

0,53

2,252

5,5958

4,976

masuk uye!

3,4873

Kavitasi ?

KESIMPULAN : Setelah dikoreksi balik, maka RPM sebesar 130,402 dan 135,1334 tidak menimbulkan kavitasi


Page | 39


BAB V PENGGAMBARAN PROPELLER 5.1

Parameter Data Ukuran utama propeller : - Type

=

B4-85

- Jumlah daun (Z)

=

4

- Putaran (N)

=

135,1351

- Diameter (D)

=

4,56

m

- Jari - jari ( R )

=

2,281

m

- AE / A0

=

0,85

- Pitch rasio (P/D)

=

0,77527

Efisiensi (η)

=

0,5258

Daun rpm

Page | 40

* Keterangan : -Z

=

Jumlah Daun Propeler

-D

=

Diameter Propeler

- AE/A0

=

Expanded ratio

Didalam melakukan perancangan propeller, pertama-tama yang harus dipahami adalah mengenai beberapa definisi yang mempunyai korelasi langsung terhadap perancangan tersebut yang meliputi Power , Velocities, Velocities, Forces, Forces, dan Efficiencies. Efficiencies. Ada 3 (tiga) parameter utama dalam propeller design, antara lain : a. b. c.

Delivered Power (Pd) Rate of rotation (N) Speed of Advance (Va)

Adapun definisi dari masing-masing Kondisi Perancangan adalah sebagai berikut :   

Delivered Power (Pd), (Pd), adalah power yang di-absorb oleh propeller dari Shafting System untuk diubah menjadi Thrust Power (Pt). (Pt). Rate of Rotation (N), (N) , adalah putaran propeller. Speed of Advance (Va), (Va), adalah Kecepatan aliran fluida pada disk propeller. Harga Va adalah lebih rendah dari harga Vs (kecepatan servis kapal), yang mana hal ini secara umum disebabkan oleh friction effects dan flow displacement effects dari fluida yang bekerja pada sepanjang lambung kapal hingga disk propeller.

Penggambaran propeller design serta penentuan parameter dimensinya, termasuk bentuk blade section; section ; thickness; thickness; panjang chord dari masingmasing blade section, dsb. Dapat digunakan tabel Wageningen B-Screw Series sebagai berikut: Tabel-Dimensi 3 daun dari wageningen B-screw series

r/R

(CrZ)/(D(Ae/Ao)

Cr

Ar/Cr

Ar

Br/Cr

Br

0,2

1,662

1,61112

0,617

0,994062

0,35

0,3

1,882

1,82439

0,613

1,118349

0,4

2,05

1,98724

0,601

1,194333

Sr/D = Ar-BrZ Ar

Br

0,563892

0,0526

0,004

0,35

0,638535

0,0464

0,0035

0,35

0,695535

0,0402

0,003


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 0,5

2,152

2,08612

0,586

1,222467

0,35

0,730142

0,034

0,0025

0,6

2,187

2,12005

0,561

1,189348

0,389

0,824699

0,0278

0,002

0,7

2,144

2,07837

0,524

1,089064

0,443

0,920716

0,0216

0,0015

0,8

1,97

1,90969

0,463

0,884188

0,479

0,914743

0,0154

0,001

0,9

1,582

1,53357

0,351

0,538283

0,5

0,766785

0,0092

0,0005

1

-

0,003

0

0

Sr

Cr-Ar

0,166963

0,617059

0,147803

0,706038

0,128643

0,79291

0,109484

0,863654

0,090324

0,930702

0,071164

0,989302

0,052005

1,025505

0,032845

0,995287

-

Page | 41

0,013685

Dimana : - Cr adalah chord length dari blade section pada setipa radius r/R. - Ar adalah jarak antara leading edge ke center line pada setiap radius r/R. - Sr merupakan maximum blades thicknes pada setiap radius r/r. - Titik-titik koordinat yang dibutuhkan oleh profil dapat dihitung dengan formulasi yang diberikan oleh Van Gent et al (1973) dan Van Oossanen (1974) adalah sebagai berikut :

Dimana :

br = (br/cr) x cr ar = (ar/cr) x cr



Berdasarkan formula (Cr.Z)/(D(Ae/Ao) maka kita akan meperoleh nilai Cr. Misalkan perhitungan pada r/R 0,2 maka Cr = (1,633 x diameter x Ae/Ao)/Z.



Berdasarkan formula Ar/Cr = 0,616, maka kita akan memperoleh nilai Ar dengan memasukkan nilai Cr yang telah diperoleh pada perhitungan sebelumnya.



Demikian halnya untuk mencari nilai Br menggunakan formula Br/Cr = 0,35 maka kita akan memperoleh nilai Br dengan memasukkan nilai Cr yang telah diperoleh pada perhitungan diatas.



Sedangkan untuk mencari nilai ketebalan maksimum kita menggunakan formula Sr/D = Ar-BrZ, dimana dengan nilai-nilai yang telah kita peroleh diatas maka kita akan mendapatkan nilai Sr dengan algoritma sebagai berikut : Sr/D = Ar-BrZ Sr

= D x (Ar-BrZ)

Untuk memperoleh panjang bagian trailing edge maka kita mendapatkan nilai tersebut dengan mengurangkan nilai dari Cr dengan Ar yaitu sbb :



Dr = Cr-Ar

Page | 42

-

Yface dan Yback merupakan vertical ordinat dari titik-titik tersebut pada blade section (bagian face dan bagian back) terhadap pitch line. Tmax merupakan maximum blade thicknes. tte:tle merupakan ketebalan blade section pada bagian trailing edge serta leading edge. V1;V2 merupakan angka-angka yang ditabulasikan sebagai fungsi dari r/R dan P, dimana P sendiri merupakan koordinat non dimensional sepanjang pitch line dari posisi ketebalan maksimum ke trailing edge (P=-1).

Tabel harga V1 yang digunakan dalam persamaan-persamaan Yface-Yback adalah sebagai berikut :

Y face

P

r/R

-1

-0,95

-0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

-0,2

0

0,15

0,3

0,2824

0,265

0,23

0,195

0,131

0,128

0,955

0,365

0

0,2

0,2826

0,263

0,24

0,1967

0,157

0,1207

0,088

0,0592

0,0172

0

0,25

0,2598

0,2372

0,2115

0,1651

0,1246

0,0899

0,0579

0,035

0,0084

0

0,3

0,2306

0,204

0,179

0,1333

0,0943

0,0623

0,0376

0,0202

0,0033

0

0,4

0,1467

0,12

0,0972

0,063

0,0395

0,0214

0,0116

0,0044

0

0

0,5

0,0522

0,042

0,033

0,019

0,01

0,004

0,0012

0

0

0

0,6

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0



0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Y face

P

r/R

0

0,2

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,85

0,9

0,95

1

0,15

0

0,0096

0,0384

0,0614

0,092

0,032

0,187

0,223

0,2642

0,315

0,386

0,2

0

0,0049

0,0304

0,052

0,0804

0,118

0,1685

0,2

0,2353

0,2821

0,356

0,25

0

0,0031

0,0224

0,0417

0,0669

0,1008

0,1465

0,1747

0,2068

0,2513

0,3256

0,3

0

0,0027

0,0148

0,03

0,0503

0,079

0,1191

0,1445

0,176

0,2186

0,2923

0,4

0

0

0,0033

0,009

0,0189

0,0357

0,0637

0,0833

0,1088

0,1467

0,2181

0,5

0

0

0

0,0008

0,0034

0,0085

0,0211

0,0328

0,05

0,6

0

0

0

0

0

0

0,0006

0,0022

0,0067

0,7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,8

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Y back

0,0778 0,1278 Page | 43 0,0169 0,0382

P

r/R

-1

-0,95

-0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

-0,2

0

0,15

0

0,054

0,1325

0,287

0,428

0,5585

0,677

0,7805

0,936

1

0,2

0

0,064

0,1455

0,306

0,4535

0,5842

0,6995

0,7984

0,9446

1

0,25

0

0,725

0,1567

0,3228

0,474

0,605

0,7184

0,8139

0,9519

1

0,3

0

0,08

0,167

0,336

0,4885

0,6195

0,7335

0,8265

0,9583

1

0,4

0

0,0905

0,181

0,35

0,504

0,6353

0,7525

0,8415

0,9645

1

0,5

0

0,095

0,1865

0,3569

0,514

0,6439

0,758

0,8456

0,9639

1

0,6

0

0,0965

0,1885

0,3585

0,511

0,6415

0,753

0,8426

0,9613

1

0,7

0

0,0975

0,19

0,36

0,51

0,64

0,75

0,84

0,96

1

0,8

0

0,0975

0,19

0,36

0,51

0,64

0,75

0,84

0,96

1

0,85

0

0,0975

0,19

0,36

0,51

0,64

0,75

0,84

0,96

1

0,9

0

0,0975

0,19

0,36

0,51

0,64

0,75

0,84

0,96

1

1

0

0,0975

0,19

0,36

0,51

0,64

0,75

0,84

0,96

1

Y back

P

r/R

0

0,2

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,85

0,9

0,95

1

0,15

1

0,976

0,8825

0,8055

0,7105

0,5995

0,452

0,3665

0,26

0,13

0

0,2

1

0,975

0,8875

0,817

0,7277

0,619

0,4777

0,3905

0,284

0,156

0

0,25

1

0,9751

0,8899

0,8259

0,7415

0,6359

0,4982

0,4108

0,3042

0,1758

0

0,3

1

0,975

0,892

0,8315

0,752

0,6505

0,513

0,4265

0,3197

0,189

0

0,4

1

0,9725

0,8933

0,8345

0,7593

0,659

0,522

0,4335

0,3235

0,1935

0

0,5

1

0,971

0,888

0,8275

0,7478

0,643

0,5039

0,4135

0,3056

0,175

0

0,6

1

0,969

0,879

0,809

0,72

0,606

0,462

0,3775

0,272

0,1485

0

0,7

1

0,9675

0,866

0,785

0,684

0,5615

0,414

0,33

0,2337

0,124

0



1

0,9635

0,852

0,7635

0,6545

0,5265

0,3765

0,2925

0,2028

0,105

0

0,85

1

0,9615

0,845

0,755

0,6455

0,516

0,366

0,283

0,195

0,1

0

0,9

1

0,96

0,84

0,75

0,64

0,51

0,36

0,2775

0,19

0,0975

0

1

1

0,96

0,84

0,75

0,64

0,51

0,36

0,2775

0,19

0,0975

0

5.2

Menentukan ordinat Face dan Back dari Trailing edge dan Leading edge 5.2.1 Menentukan ordinat Face dan Back dari Trailing edge Setelah kita mendapatkan parameter-parameter diatas maka kita akan memperoleh gambaran sesuai dengan gambaran diatas. Langkah selanjutnya adalah mencari ketebalan propeller disetiap r/R dengan prosentase panjang atau lebar sebagai berikut :

Page | 44

Y face

P

r/R

-1

-0,95

-0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

-0,2

0

0,2

0,04718

0,04391

0,04007

0,03284

0,02621

0,02015

0,01469

0,00988

0,00287

0

0,3

0,03408

0,03015

0,02646

0,01970

0,01394

0,00921

0,00556

0,00299

0,00049

0

0,4

0,01887

0,01544

0,01250

0,00810

0,00508

0,00275

0,00149

0,00057

0,00000

0

0,5

0,00572

0,00460

0,00361

0,00208

0,00109

0,00044

0,00013

0

0

0

0,6

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,8

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Y back

P

r/R

-1

-0,95

-0,9

-0,8

-0,7

-0,6

-0,5

-0,4

-0,2

0

0,2

0,04718

0,05460

0,06436

0,08393

0,10193

0,11769

0,13148

0,14319

0,16058

0,16696

0,3

0,03408

0,04198

0,05114

0,06936

0,08614

0,10077

0,11397

0,12514

0,14213

0,14780

0,4

0,01887

0,02708

0,03579

0,05313

0,06992

0,08448

0,09830

0,10882

0,12408

0,12864

0,5

0,00572

0,01500

0,02403

0,04115

0,05737

0,07093

0,08312

0,09258

0,10553

0,10948

0,6

0

0,00872

0,01703

0,03238

0,04616

0,05794

0,06801

0,07611

0,08683

0,09032

0,7

0

0,00694

0,01352

0,02562

0,03629

0,04555

0,05337

0,05978

0,06832

0,07116

0,8

0

0,00507

0,00988

0,01872

0,02652

0,03328

0,03900

0,04368

0,04992

0,05200

0,9

0

0,00320

0,00624

0,01182

0,01675

0,02102

0,02463

0,02759

0,03153

0,03285

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5.2.2 Menentukan ordinat Face dan Back dari Leading edge



Y face

P

r/R

0

0,2

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,85

0,9

0,95

1

0,2

0

0,00082

0,00508

0,00868

0,01342

0,01970

0,02813

0,03339

0,03929

0,04710

0,05944

0,3

0

0,00040

0,00219

0,00443

0,00743

0,01168

0,01760

0,02136

0,02601

0,03231

0,04320

0,4

0

0

0,00042

0,00116

0,00243

0,00459

0,00819

0,01072

0,01400

0,01887

0,02806

0,5

0

0

0

0,00009

0,00037

0,00093

0,00231

0,00359

0,00547

0,00852

0,01399

0,6

0

0

0

0

0

0

0,00005

0,00020

0,00061

0,00153

0,00345

0,7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,8

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Y back

Page | 45

P

r/R

0

0,2

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,85

0,9

0,95

1

0,2

0,16696

0,16361

0,15326

0,14509

0,13492

0,12305

0,10789

0,09859

0,08670

0,07315

0,05944

0,3

0,14780

0,14451

0,13403

0,12733

0,11858

0,10782

0,09343

0,08440

0,07327

0,06024

0,04320

0,4

0,12864

0,12511

0,11534

0,10851

0,10011

0,08937

0,07535

0,06648

0,05561

0,04376

0,02806

0,5

0,10948

0,10631

0,09722

0,09069

0,08224

0,07133

0,05748

0,04886

0,03893

0,02768

0,01399

0,6

0,09032

0,08752

0,07939

0,07307

0,06503

0,05474

0,04178

0,03430

0,02517

0,01494

0,00345

0,7

0,07116

0,06885

0,06163

0,05586

0,04868

0,03996

0,02946

0,02348

0,01663

0,00882

0

0,8

0,05200

0,05011

0,04431

0,03971

0,03404

0,02738

0,01958

0,01521

0,01055

0,00546

0

0,9

0,03285

0,03153

0,02759

0,02463

0,02102

0,01675

0,01182

0,00911

0,00624

0,00320

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5.3

Langkah Penggambaran Propeller di Autocad 2007 a. Menentukan diameter propellernya, kemudian dibuat jari – jarinya Diameter :

4,56

meter

Maka jari – jari yang digambar adalah 2,281 meter



b.

Jarak Center Line Ke Trailing Edge

r/R

Cr-Ar

0,2

0,617059

0,3

0,706038

0,4

0,79291

0,5

0,863654

0,6

0,930702

0,7

0,989302

0,8

1,025505

0,9

0,995287

Page | 46

1 c.

Jarak Center Line Ke Trailing Edge

r/R

Ar

0,2

0,994062

0,3

1,118349

0,4

1,194333

0,5

1,222467

0,6

1,189348

0,7

1,089064

0,8

0,884188

0,9

0,538283

1 d.

Panjang elemen total

r/R

Cr

0,2

1,61112

0,3

1,82439

0,4

1,98724

0,5

2,08612

0,6

2,12005

0,7

2,07837

0,8

1,90969

0,9

1,53357


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 1 e.

Jarak Ordinat Tebal Maksimum Dari Leading Edge

r/R

Br

0,2

0,563892

0,3

0,638535

0,4

0,695535

0,5

0,730142

0,6

0,824699

0,7

0,920716

0,8

0,914743

0,9

0,766785

Page | 47

1 f.

5.4

Ketebalan Maksimum Blade Tiap Elemen

r/R

Sr

0,2

0,166963

0,3

0,147803

0,4

0,128643

0,5

0,109484

0,6

0,090324

0,7

0,071164

0,8

0,052005

0,9

0,032845

1

0,013685

Menentukan Distribution Pitch

r/R

%Ho/2n

Ordinat

Gambar

0,2

82,20%

462,9173

462,92

0,3

88,70%

499,5227

499,52

0,4

535,0017

535,00

0,5

95% 99,20%

558,6544

558,65

0,6

100%

563,1597

563,16

0,7

100%

563,1597

563,16

0,8

100%

563,1597

563,16

0,9

100%

563,1597

563,16



BAB VI PERENCANAAN POROS PROPELLER DAN PERLENGKAPAN PROPELLER 6.1

Perencanaan Diameter Poros Propeller Langkah-langkah perhitungan perencanaan poros propeller adalah: 1. 2. 3. 4. 5.

Menghitung daya perencanaan Menghitung kebutuhan torsi Menghitung tegangan yang diijinkan Menghitung diameter poros Pemeriksaan Persyaratan (koreksi)

UNIT dan SIMBOL T

:

Torsi

Fc

:

Factor koreksi daya

Pd

:

Daya perencanaan

Ds

:

Diameter porost

t

:

Tegangan

Lb

:

Panjang boss propeller

Ln

:

Panjang Lubang dalam boss propeller

s

:

Selubung poros

x

:

kemiringan

Da

:

Diameter terkecil ujung konis

dn

:

Diameter luar pengikat boss

d

:

diameter luar ulir

Do

:

Diameter luar mur

Mt

:

Momen torsi

L

:

panjang

B

:

Lebar

t

:

tebal

R

:

radius ujung pasak

t1

:

kedalaman alur pasak

Dba

:

Diameter boss propeller pada bagian belakang

Dbf

:

Diameter boss propeller pada bagian depan

Db

:

Diameter boss propeller

Lb

:

Panjang boss propeller

LD

:

Panjang bantalan duduk dari propeller

tR

:

Tebal daun baling – baling


Page | 48

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 tB

:

Tebal poros boss propeller

rF

:

Jari – jari dari blade face

rB

:

Jari – jari dari blade back

Perencanaaan diameter poros propeller menurut buku “Elemen Mesin” Soelarso adalah diformulasikan sebagai berikut:

  [        ] 

Langkah perhitungannya sebagai berikut: 1. Menghitung Daya Perencanaan (Pd) Pd = fc x p Dimana : p = SHP (Daya Poros) dalam kW

: 4050,00 kW : 5506,46 HP

fc adalah Factor Koreksi Daya :

Page | 49

fc = 1,2 – 2,0 (Daya maksimum) fc = 0,8 – 1,2 (Daya rata-rata) fc = 1,0 – 1,5 (Daya normal) Diambil fc = 1,1 Maka Daya Perencanaan : Pd

= fc x SHP = 1,1 x 4050 = 4455 kW

2.

Menghitung Kebutuhan Torsi (T) T

= 9.74 x 105 x (Pd/N)

dimana : n adalah putaran propeller perencanaan, dalam perencanaan ini putaran propeller adalah 135,135 rpm Sehingga : T

5

= (9,74 x 10 x 4455) / 135,135 =

3.

32109858,0

Kg/mm

Menghitung Tegangan Yang Diizinkan (σa)

Bahan yang digunakan adalah baja karbon konstruksi mesin (JIS G 4501) lambang

= S50C

kekuatan tarik

= 62 Kg/mm

2

perlakuan panas = penormalan Faktor keamanan 1. sf 1

= 6,0 (material baja)


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 diambil 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh massa dan baja paduan 2. sf 2

= 1,3 – 3

Diambil sf2

= 2,0

B



Sehingga, Tegangan geser yang diijinkan (tA): tA =

4.

sf 1 xsf 2

=

62

=

5,166666667 6 , 0 x 2 ,3

Kg/mm2

Menghitung Diameter Poros (Ds) KT = untuk beban kejutan/tumbukan, nilainya antara 1,5 – 3 Cb = diperkirakan adanya beban lentur,nilainya antara 1,2 – 2,3

Page | 50

Kt

= 1,0

( beban dikenakan secara halus )

Kt

= 1,0 - 1,5

( terjadi sedikit kejutan atau tumbukan )

Kt

= 1,5 - 3,0

( beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan besar )

Diambil Kt

=

2

jika diperkirakan akan terjadi pemakaian dengan beban lentur Cb =

1

( Tidak mengalami lenturan )

Cb =

1,2 – 2,3

( Mengalami lenturan )

Diambil Cb

=

485,0280695

Diambil Ds



=

=

1,8

mm 485

mm

Tegangan yang Bekerja pada Poros ( )  =

   

2

(kg/mm )

= 1,44 kg/mm

2

Syarat  < a

Terpenuhi)

6.2 Perencanaan Perlengkapan Propeller Keterangan Gambar :


(Syarat

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 Dba

= Diameter boss propeller pada bagian belakang ( m )

Dbf

= Diameter boss propeller pada bagian depan ( m )

Db

= Diameter boss propeller ( m ) = ( Dba + Dbf )/2

Lb

= Panjang boss propeller ( m )

LD

= Panjang bantalan duduk dari propeller ( m ) tR

= Tebal daun baling – baling ( cm )

tB

= Tebal poros boss propeller ( cm )

r F

= Jari – jari dari blade face ( m )

r B

= Jari – jari dari blade back ( m )

Page | 51

6.2.1

Diameter Boss Propeller (Db) 1. Diameter boss propeller Db =

1.8 x Ds

=

1.8 x 485

=

873

mm

(Van Lammern, “Resistance, Propulsion and steering of ship”) tr = =

0,045 x Dprop

Dprop = 4561,82

0,045 x 4561,82

=

205,3

mm

2. Diameter boss propeller terkecil (Dba) Dba/Db

= 0,85 s/d 0,9 Dba

=

0.85 x Db =

0.85 x 873

=

742,0929464

mm

(T. O’brien , “The Design Of Marine Screw Propeller”) 3. Diameter boss propeller terbesar (Dbf) Dbf/Db

= 1,05 - 1,1 diambil 1,05

Dbf/Db

=

Dbf

=

1,05 1.05 x Db =

1.05 x 873

=

916,7030514

mm

4. Panjang boss propeller (Lb) Lb/Ds =

2,4

Lb =

2.4 x Ds

=

2.4 x 485

=

1164,067367

mm

dibulatkan menjadi

5. Panjang lubang dalam boss propeller (Ln) Ln/Lb =

0,3


1164

mm

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 Ln =

0,3 x Lb

=

0,3 x 1164

=

349,2202101

tb/tr =

349

mm

mm

dibulatkan menjadi

154

mm

mm

dibulatkan menjadi

205

mm

dibulatkan menjadi

154

0,75 x tr

=

0.75 x 205,3

=

153,96

rb/tr =

1

rb =

1 x tr

=

1 x 205,3

=

205,28

rf/tr =

0,75 x tr 0.75 x 197.55

=

153,96

Perencanaan Selubung Poros Sleeve atau selubung poros merupakan selongsong yang digunakan sebagai bantalan penumpu bearing untuk mengurangi gesekan bearing dengan poros juga sebagai seal untuk mencegah kebocoran minyak pelumas (jika digunakan pelumasan minyak) atau sebagai pencegah korosi akibat air laut jika digunakan pelumasan air. Ketebalan sleeve ditentukan sebagai berikut : s= =

0.03 Ds + 7,5 0.03 x 485 + 7.5

=

6.2.3

22,05

mm

dibulatkan menjadi

22

mm

Bentuk Ujung Poros prop eller

1. Panjang Kon is

Panjang konis (Lb) berkisar antara 1,8 - 2,4 diameter poros. Diambil Lb = 2,4Ds Lb =

2,4 Ds

=

2,4 x 466

=

1164,067367

mm

dibulatkan menjadi

1164

mm

2. Kemiringan Kon is

Biro Klasifikasi Indonesia menyarankan harga kemiringan konis berkisar antara 1/10 sampai 1/15. Diambil sebesar 1/12. Sehingga dalam perencanaan ini harga kemiringan konis (x) diambil 1/12 Lb x=

Pagemm | 52

0,75

rf =

6.2.2

dibulatkan menjadi

0,75

tb =

=

mm,

1/12 x 1/2 x Lb

=

1/12 x 1/2 x 1164

=

48,50280695

mm

dibulatkan menjadi

49


mm

mm

PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 3. Diameter Terkecil Ujung Kon is

Da

1.

=

Ds - 2x

=

466- (2 x 50)

=

388,022

mm

dibulatkan menjadi

388

mm

Diameter Luar Pengikat Boss (dn) Biro Klasifikasi Indonesia menyarankan harga diameter luar pengikat boss atau Dn tidak boleh kurang dari 60 % diameter poros. dn

= 60%. Ds = 0,6 x 485

Page | 53

= 291 mm (BKI, Volume 3, 2006)

6.2.4

Mur Pengikat Propeller

1. Diameter lu ar ulir (d)

D ≥ 0,6 x Ds D ≥ 0,6 x 466 D≥ 291,0168417

dibulatkan menjadi

291

mm

dibulatkan menjadi

233

mm

dibulatkan menjadi

582

mm

2. diameter inti (di)

Di = Di =

0.8 x D 232,8134734

3. Diameter luar m ur (Do)

Do = Do =

2xD 582,0336834

mm

4. Tebal atau tin ggi m ur (H)

Berdasarkan buku Elemen Mesin karangan Sularso, untuk ukuran standar tebal mur adalah 0,8 – 1 diameter konis, diambil 0,8 sehingga : H= H=

0,8 x D 232,8134734

mm

dibulatkan menjadi


233

mm


6.2.5

Perencanaan Pasak propeller Dasar perancanaan pasak diambil dari buku Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin Ir. Soelarso Ms.Me. Dalam menentukan dimensi dan spesifikasi pasak propeller yang diperlukan, berikut ini urutan perhitungannya :

1. Mom en torsi (Mt) pada pasak

Mt = =

DHPx75 x 60 xN 2 21045,81

DHP =

3969,00

KW

Nprop =

135,135

rpm

Page | 54

2. Panjang pasak (L)

Menurut buku Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal27.Panjang pasak adalah antara 0,75 –1,5 Ds L= L=

1.3x Ds 630,5364904

mm

dibulatkan menjadi

631

mm

3. Lebar pasak (B)

Menurut buku Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin hal. 27 lebar pasak adalah 25 % - 35 % dari diameter poros. B= B=

27% x Ds 130,9575788

mm

dibulatkan menjadi

131

mm

mm

dibulatkan menjadi

81

mm

mm

dibulatkan menjadi

61

mm

4. Tebal p asak (t)

t=

1/6 x Ds

t=

1/6 x 456

t=

80,84

5. Radius Ujun g pasak

R=

0.125 X Ds

R=

0.125 x 456

R=

60,62850869

6. Luas Bid ang Geser

A =

0.25 x Ds x Ds

A =

58813,05706

mm^2


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 7. Gaya Sentrifugal

Bila momen rencana T ditekankan pada suatu diameter poros (Ds), maka gaya sentrifugal (F) yang terjadi pada permukaan poros adalah ; 5

9,74 x10 x T= T=

29190780

T=

2,92E+07

Pd N

Kg.mm

T F= F=

0,5 xDs

120367,3842

Page | 55

Kg

Sedangkan tegangan gesek yang diijinkan (τka) untuk pemakaian umum pada poros diperoleh dengan membagi kekuatan tarik σb dengan faktor keamanan (Sf1 x Sf2), sedang harga untuk Sf umumnya telah ditentukan ; Sf1

= umumnya diambil 6 (material baja)

Sf2

= 1,0 – 1,5 , (beban dikenakan secara tiba-tiba) = 1,5 – 3,0 , (beban dikenakan tumbukan ringan) = 3,0 – 5,0 , (beban dikenakan secara tiba-tiba dan tumbukan berat)

Beban pada propeller yang terjadi secara tiba-tiba adalah karena gelombang laut, namun sifatnya terjadi secara lunak, maka Sf2 = 1,5.

Bahan pasak digunakan S 45 C dengan harga σb = Sehingga :

τka =



58

kg/mm2.

b

sf 1 xsf 2

τka =

6,44

kg/mm2.

Sedangkan tegangan gesek yang terjadi pada pasak adalah ; F

τk = τk =

BxL

1,457699352

kg/mm2.

Karena nilai tegangan gesek yang terjadi pada pasak ≤ nilai tegangan gesek yang diijinkan berarti pasak tersebut telah memenuhi syarat 8. Penampang Pasak

A = A =

bxt 10586,35

mm^2

9. Kedalaman alur p asak pada po ros (t1)

t1 = t1 =

0, 5 x t 40,41900579

mm



10. Detail Pasak

Ds =

456

Maka r5 yang digunakan adalah r5 =

6 mm

Page | 56

6.2.6

Perencanaan Bentuk Ujung Poros Kopling

Diameter Poros (Ds) =

485,028

mm

(karena tidak menggunakan poros antara)

1. Panjang Kon is

Panjang konis atau Lk berkisar antara 1,25 sampai 1,5 kali diameter poros Lk = Lk =

1,5 Ds 728

mm

dibulatkan menjadi

728

mm

2. Kekonisan yang Disarankan

Harga konis ujung poros kopling adalah sebesar sekitar 1/10 ~ 1/20 dari Lk (BKI 2006) x= x=

1/12 x 1/2 x Lk 30,31

mm

3. Diameter Terkecil Ujun g Poros

Da = Da =

Ds- (2X) 424,40

mm

4 . Di a m e t er L i n g k a r an k o p l i n g y a n g D i r e n c a n a k a n

Db = Db =

2,5 x Ds 1214,510286

mm


PUJI DHIAN WIJAYA 4210 100 007 5. Diameter luar kopling

Nilai D out adalah 3 ~ 5.8 kali diameter poros (Ds) D out =

3,504 x Ds

D out =

1699,538356

mm

dibulatkan menjadi

1700

mm

6 . Pa n j an g K o p l i n g

Panjang kopling atau L adalah berkisar antara 2,5 sampai 5,5 dari setengah diameter poros. Diambil L =

5,5 x 0,5 x Ds

Diambil L =

1587,011843

mm

dibulatkan menjadi

1587

mm

7. Tebal Flens

Tebal flens tanpa konstruksi poros menurut Biro Klasifikasi Indonesia adalah paling

Page | 57

sedikit sebesar 20% dari diameter poros. Sfl = =

30% x Ds 145,51

dibulatkan menjadi

146

mm

8 . Di a m e t er M i n i m u m B a u t P e n g i k a t K o p l i n g

SHP

4050

Putaran poros (N)

135,135

RPM

8

buah

Jumlah baut (Z) Diameter baut yang direncanakan

1214,51

Kekuatan tarik material (Rm)

600

  10  P 16   N  Db  Z  Rm  6

Df = Df =

82,26

mm

KW

mm N/mm2

1 / 2

dibulatkan menjadi

9. Diameter lu ar mu r (D0)

Do =

2 x Df

Do =

152

mm

10. Tinggi m ur (H)

nilanya adalah antara 0.8 ~ 1 kali Df H=

1 x Df

H=

76

mm

6.2.7 Perhitungan pasak kopling 1. Diameter Tengah K onis Propeler

Dsa =

(Ds + Da)/2

Dsa =

454,71

(bahan yang digunakan adalah S50C)

mm

2. Bahan pasak

bahan pasak yang diambil adalah S 45 C


76

mm


dengan σB =

58

Kg/mm2.

3. Tegangan geser yang diijin kan

Faktor keamanan

(untuk material baja)

1. sf1

=

6

2. sf2

=

1,3 - 3

Jadi sf2 =

1,5

τka = σB/(sf1 x sf2) τka = 6,44

Kg/mm

gaya tangensial pada permukaan poros F=

dimana T =

T / (0.5 x Dsa)

F=

128391,9

29190780

Page | 58

kg.mm

Kg

4. Lebar pasak

Lebar pasak kopling atau b berkisar antara 0,25 sampai dengan 0,85 kali diameter poros propeler. b=

0,27 . Ds

b=

130,9575788

mm

5. Panjang Pasak

Bahan pasak yang diambil adalah S 45 C Tinjauan terhadap faktor keamanan

τk = F / ( b.l ) τka ≥ τk τka ≥ F / ( b.l ) F

L≥ L ≥



kaxb 



152,13

mm

Dalam perencanaan ini panjang pasak dibatasi berkisar antara 0,75 sampai dengan 1,5 kali diameter poros L= L=

0.9 x Ds 436,5252626

mm

Dibulatkan menjadi

411

mm

mm

Dibulatkan menjadi

76

mm

6. Kedalaman alur pasak

t= t=

1/6 x Ds 80,8

7. Radius Ujun g pasak

R=

0.125 X Ds

R=

0.125 x 456

R=

60,62850869

867,27688 mm



6.2.8 Mur Pengikat Kopling

Direncanakan dimensi mur pengikat kopling sama dengan dimensi mur pengikat propeller yaitu : - Diameter luar ulir (d)

menurut BKI ”78 Vol. III, diameter luar ulir(d) ≥ diameter konis yang besar : d ≥ 0,6 x Ds d ≥ 0,6 x 456 d≥ 291,0168417 mm - Diameter inti (di)

Di =

0,8 x d

Di =

219,2

mm

Page | 59 - Diameter luar mur (Do)

Do =

2xd

Do =

548

mm

- Tebal/tingg i m ur (H)

Berdasarkan buku Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin untuk ukuran standar tebal mur adalah (0,8 - 1) kali diameter poros H

=

0,8 x d

H

=

219,2 mm



BAB VII PERENCANAAN STERN TUBE Page | 60

7.1 Jenis Pelumasan Stern tube merupakan tabung poros yang digunakan sebagai media pelumasan poros propeller dengan bearing juga dapat berfungsi sebagai penyekat jika terjadi kebocoran. Pada perencanaan ini, sebagai pelumas poros digunakan minyak .

7.2 Panjang Poros Panjang stern tube disesuaikan dengan jarak antara stern post dengan sekat belakang kamar mesin dalam hal ini diperoleh berdasarkan jarak gading yaitu 600 mm sehingga diperoleh :

Ls= = =

4 x jarak gading 4 x 600 2400 mm

7.3 Menentukan Bantalan i. ii.

Bahan bantalan yang digunakan adalah : L i g n u m V i ta e Panjang Bantalan Belakang (Lsa) : Lsa= 2 x Ds = 970,056 mm

iii.

Panjang Bantalan Depan (Lsf) : Lsf= 0.8 x Ds = 388,022 mm

iv.

Tebal Bantalan (B) :

B=

=

  Ds       3,175    30   51,3321

mm


Laporan Desain 2 Puji Dhian Wijaya 4210100007

Recommend Documents