TUGAS MOTOR DAN PENGGERAK KAPAL SISTEM PROPULSI KAPAL
Oleh : Nurita Rochmana Puteri DC 4-B 6111030064
PROGRAM STUDI TEKNIK PERANCANGAN DAN KONSTRUKSI KAPAL JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA 2013
SISTEM PROPULSI KAPAL
Secara umum, Sistem Propulsi Kapal terdiri dari 3 (tiga) komponen utama, yaitu : (a) Main Engines ( Motor Induk ); (b) Transmission Systems (Sistem Transmisi Daya); (c) Propulsor ( Alat Gerak Kapal ). Prinsip kerja dari Sistem Propulsi Kapal adalah sebagai berikut; Main Engines sebagai sumber daya utama memberikan DAYA OUTPUT-nya ke Propulsor melalui Sistem Transmisi Daya. Besarnya DAYA yang DISERAP oleh Propulsor tergantung pada besarnya efisiensi system transmisi tersebut. DAYA yang DISERAP oleh Propulsor inilah yang selanjutnya digunakan untuk mendorong kapal. Salah satu jenis Propulsor (Alat Gerak Kapal) yang sering digunakan untuk menggerakan kapal sampai dengan saat ini adalah Screw Propeller (Baling-baling ulir). Gaya dorong (Thrust ) pada Screw Propeller ( Baling-baling ulir ) terjadi sebagai akibat adanya perbedaan distribusi tekanan antara bagian punggung daun baling-baling dan bagian muka daun baling-baling. Distribusi tekanan pada daerah/bagian muka daun baling-baling adalah relatif lebih besar dibandingkan dengan distribusi tekanan pada daerah/bagian punggung daun baling baling, sehingga hal ini menyebabkan timbulnya Gaya Angkat ( LIFT Force). Proyeksi vector gaya angkat tersebut pada sumbu lateral kapal, yang kemudian disebut dengan gaya dorong kapal (Thrust ). Sampai dengan saat ini, khalayak luas beranggapan bahwa besarnya gaya dorong kapal (Thrust ) adalah berbanding lurus dengan daya yang diserap oleh Baling-baling. Sehingga bilamana diinginkan adanya peningkatan kecepatan servis kapal, maka diperlukan adanya kenaikan gaya dorong (Thrust ) kapal. Dan kenaikan tersebut, membawa pada kebutuhan kenaikan daya dorong kapal. Selanjutnya, kebutuhan terhadap meningkatnya daya dorong kapal pada akhirnya memberikan konsekuensi pada peningkatan kebutuhan DAYA OUTPUT dari Main Engines (Motor Induk). Hal ini tentunya akan merugikan pada nilai kompetisi ekonomis kapal. Sistem Transmisi pada kapal sebenarnya adalah suatu system dimana daya yang dikeluarkan dari mesin utama (prime mover) supaya dapat digunakan untuk menggerakkan suatu kapal dengan thrust yang sesuai dengan diharapkan, dan untuk memindahkan daya dari prime mover tersebut maka dibutuhkan suatu system transmisi pada kapal. Transmission system pada suatu kapal terdiri atas berbagai macam komponen dimana komponen tersebut nantinya akan saling berhubungan satu dengan yang lain, komponen komponen tersebut seperti shafting, coupling atau clutch , gearbox dan bearings. Komponen komponen tersebut memiliki peranan masing masing pada system transmisi pada suatu kapal. Perlakuan pada
l a p a K i s l u p o r P m e t s i S
setiap komponen harus diperhatikan dengan detail supaya transmisi daya yang dihasilkan maksimal dan sesuai dengan kebutuhan. Pada shafting misalnya, shafting pada main engine kapal berguna untuk mengkonversikan daya rotasi yang dihasilkan dari main engine/prime mover kapal menjadi thrust yang nantinya digunakan untuk menggerakkan suatu kapal. Propeller juga termasuk salah satu komponen penting pada proses shafting ini, dimana nantinya propeller inilah yang digunakan untuk menggerakkan suatu kapal. Disini yang harus diperhatikan adalah bagaimana kita mengurangi getaran getaran yang terjadi di poros yang dapat menghilangkan daya yang dihasilkan dari suatu prime mover, bagaimana system pelumasannya dan sebagainya dan untuk mendukung shafting maka diperlukan lah bearings atau bantalan yang menjaga suatu shaft tetap pada porosnya. Sedangkan gearbox disinilah tempat perubahan daya yang dihasilkan oleh suatu prime mover diubah dan disesuaikan dengan putaran propeller yang dibutuhkan agar tidak terjadi kavitasi dan daya dapat dipergunakan secara maksimal untuk menggerakkan kapal. Didalam suatu gearbox pada kapal terdapat suatu reduction gear yang digunakan untuk menurunkan putaran dari mesin utama. Perlu diperhatikan desain roda gigi tersebut dan di sesuaikan dengan bentuk propeller Setiap propeller digerakkan dengan sistim roda gigi dengan perbandingan reduksi yang sesuai dengan karakteristik baling-baling. Sistim roda gigi adalah dari reversing reduction gear type. Setiap roda gigi dilengkapi dengan pompa minyak pelumas, thermometer, dan Thrust bearing yang dipasang menyatu dengan rumah roda gigi, berapa rasio ukuran tiap gear yang tepat dan lain sebagainya.pada clutch atau coupling sebenarnya clutch atau coupling ini berfungsi menghubungkan antara gear dengan shaft. Engine banyak ditemui dalam aktifitas kehidupan manusia, secara kumulatif sebagai penghasil daya yang berguna untuk menggerakan kendaraan, peralatan industri, penggerak generator pembangkit energi listrik, sebagai penggerak propeler kapal dan lain-lain. Pada suatu engine dapat menghasilkan daya dan energi maksimal namun tidak semua daya dan energi tersebut nantinya akan digunakan untuk menggerakkan kapal karena terdapat gaya gaya lain yang tedapat pada suatu kapal. Gaya-gaya ini diteruskan ke poros engkol melalui connecting rod dan melalui main bearing gaya-gaya ini di berikan ke rumah bantalan (engine body). Bearing utama dan journal bearing pada komponen engine bekerja dengan beban yang tinggi. Beban impulsif akibat kompresi dan pembakaran menyebabkan adanya beban kontak yang akan terjadi ketika engine beroperasi. Batang penghubung (shaft) menjadi faktor yang sangat dominan dalam penelitian ini karena berfungsi sebagai alat untuk memindahkan daya indikatur Ni yang dihasilkan dalam cambustion chamber ke poros engkol. Daya ini akan berubah menjadi daya efektif Ne setelah memperhitungkan kerugian mekanis ηm. Teknik yang digunakan untuk mendeteksi kondisi keausan bantalan termasuk
l a p a K i s l u p o r P m e t s i S
pengukuran ketebalan lapisan film, pengukuran kesesumbuan poros, analisis signal getaran, dan lain-lain sudah dilakukan. - Daya Efektif (PE) adalah besarnya daya yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya hambat dari badan kapal (hull), agar kapal dapat bergerak dengan kecepatan servis sebesar Vs. P = R xVs
- Daya Dorong (PT) adalah besarnya daya yang dihasilkan oleh kerja dari alat gerak kapal (propulsor) untuk mendorong badan kapal. P = TxVa
- Daya Yang Disalurkan ( PD ) adalah daya yang diserap oleh baling-baling kapal guna menghasilkan Daya Dorong sebesar Pt P = 2π Qd n
dimana Q adalah torsi yang disalurkan dari main engine dan n adalah jumlah propeller. - Daya Poros (PS) adalah daya yang terukur hingga daerah di depan bantalan tabung poros (stern tube) dari sistem perporosan penggerak kapal. Effisieiensi shaft sekitar 98% dari Daya Rem/ Brake Power .
l a p a K i s l u p o r P m e t s i S
Sistem Propulsi Kapal terbagi menjadi 2 kelompok, antara lain : 1. Direct drive 2. Indirect Drive Direct drive terbagi menjadi 2 kelompok, yaitu : a. Direct Couple, adalah system dimana main engine dikopel secara langsung dengan propeller melalui sitem poros, tanpa terdapat reverse reduction gearbox diantaranya. Ini berarti propeller memiliki putaran yang sama dengan main engine. Oleh karena itu engine adalah reversible engine dan low speed. b. Indirect Couple, adalah sitem dimana main engine dikopel dengan propeller tidak secara langsung, artinya antara mesin dan propeller terdapat gearbox yang bertugas mereduksi putaran engine menjadi putaran propeller dan membalik putaran propeller untuk kebutuhan astern. Dengan demikian engine yang dipakai adalah non reversible dan medium atau high speed. Dari proses kerja dari mesin akan menghasilkan daya. Daya yang dihasilkan akibat pembakaran bahan bakar di dalam silinder, dinamakan Indicated Power (Daya Indicator). Daya ini harus mengatasi seluruh kehilangan di dalam motor, antara lain kehilangan gesekan pad bantalan, silinder dan piston, untuk menggerakkan mekanisme gerak katup, pompa pendingin, pompa pelumas. Dengan demikian daya bersih yang keluar dari motor adalah daya yang telah mengalami kehilangan tadi, dan biasanya disebut dengan Effective Brake Power (Daya Rem Efektif). Daya ini diukur pada flens motor di ujung luar poros engkol. Daya Indicator (PI) Daya Kehilangan Mekanis (PM) Daya Rem Efektif (PB)
Daya (Power) = Force (Gaya) x Velocity (Kecepatan) P = F x V……… dalam kW Brake power akan ditransfer ke propeller dan mengalami beberapa kehilangan sebagai berikut :
l a p a K i s l u p o r P m e t s i S
l a p a K i s l u p o r P m e t s i S
