Upload
akarui-adlin
View
535
Download
11
Embed Size (px)
Citation preview
TUGAS TEKNIK PERMESINAN KAPAL III
PAPER
“ STEERING GEAR “
Disusun Oleh:
RIDHA ADLIN NRP: 4208100008
JODI WEGIG NRP: 4208100087
BISMAR ABI FAISAL NRP: 4210000021
JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
2012
STEERING GEAR
I. STEERING GEAR
Steering gear merupakan suatu alat yang berfungsi untuk bisa menggerakkan daun
kemudi kapal(rudder) agar kapal bisa berbelok atau bermanuver. Steering gear bisa
bergerak karena mendapat signal dari deck navigasi. Sistem pada sterring gear bisa
terdapat banyak komponen, tetap pada intinya sistem steering gear terdiri dari tiga buah
sistem utama. Ketiga sistem tersebut antara lain :
- Sistem control equipment
sistem yang berfungsi untuk mengontrol kerja dari setiap komponen pada steering
gear.
- Sistem power unit
sistem yang menyediakan tenaga agar steering gear mampu dijalankan.
- Sistem sistem transmisi kemudi
Suatu sistem transmisi dari kemudi kapal pada deck navigasi ke steering gear agar daun
kemudi bisa digerakkan.
Gambar 1.1 Pembagian Unit pada Steering Gear
Peralatan kendali mengirimkan suatu isyarat pada mesin steering gear. Isyarat
yang dikirimkan adalah berupa besaran sudut putar dari daun kemudi dan ke arah mana
daun kemudi berputar. Isyarat tersebut dikirim melalui kabel penghubung dan isyarat
tersebut akan mengaktifkan komponen yaitu sistem transmisi dan power unit pada
BAGAN UNIT PADA STEERING GEAR
UNIT KONTROL
UNIT TENAGA
UNIT TRANSMISI
UNIT KONTROL
UNIT KEMUDI
UNIT TRANSMISI
UNIT TENAGA
steering gear untuk bekerja. Sistem-sistem tersebut akan bekerja sampai penjuru sudut
putar dari daun kemudi telah dicapai.
Kebutuhan peralatan pada steering gear sangatlah penting dipenuhi karena alat-
alat tersebut bekerja saling berhubungan. Power unit pada steering gear harus disediakan
sebnyak dua buah. Dimana power unit kedua tersebut berfungsi sebagai
emergency(cadangan). Apabila power unit pertama mengalami problem atau kerusakan.
Gaya dan kemampuan torsi harus bisa dipenuhi. Contohnya seperti kemudi harus dapat
diayunkan dari sudut sebesar 35o pada satu sisi menuju ke sisi lainnya sebesar 30o selama
kurang lebih 28 detik. Sistem kemudi harus dilindungi dari getaran dan beban, selain itu
pipa-pipa yang dipakai harus menggunakan material yang telah disetujui. Sistem kendali
dari steering gear harus disiapkan dalam bentuk kompartemen steering gear.
Kapal tanker dengan gross ton sebesar 10000 ke atas, harus mempunyai dua
sistem steering gear yang bisa dikendalikan dari deck navigasi. Dimana apabila steering
gear pertama dalam keadaan rusak atau mendapatkan problem, bisa digantikan dengan
steering gear yang kedua. Dan pemindahan dari steering gear satu dan dua harus bisa
dilakukan dengan segera dari posisi deck navigasi. Kedua steering gear itu sendiri harus
bisa berfungsi sendiri-sendiri, dan apabila yang satu gagal maka pemindahan penggunaan
pada steering gear yang kedua harus bisa dilakukan dalam + 45 detik. Problem-problem
yang terjadi pada steering gear harus bisa di ketahui dengan cara memasang alarm. Jadi
apabila terdapat kegagalan pada satu stering gear maka alarm tersebut akan berbunyi dan
dapat didengar pada deck navigasi.
Steering gear harus bisa dikendalikan dengan peralatan kendali hidrolik, yang
dikenal dengan nama “telemotor” atau bisa juga dikendalkan oleh peralatan kendali
elektrik atau kelistrikan. Tenaga penggerak juga bisa dioperasikan bergiliran dengan
tenaga hidrolik atau elektrik. Dalam memilih masing-masing sistem pengoperasian
tersebut harus dengan pertimbangan, untuk pertama kali sebaiknya mempertimbangkan
penggunaan sistem operasi dengan peralatan kendali hidrolik. Pompa hidrolik yang
disyaratkan pada sistem kendali hidrolik adalah pompa yang dapat melakukan pemompaan
fluida dengan seketika dalam rangka untuk menyediakan gaya hidrolik untuk
menggerakkan daun kemudi (rudder). Respon sekejap tidak diijinkan pada saat pompa
dalam keadaan pertama dinyalakan, oleh karena itu diperlukan pompa yang digunakan
dalam keadaan operasi tetap (constant running) yang hanya digunakan untuk memompa
fluida. Dan variabel pump delivery menyediakan fasilitas ini.
II. VARIABLE DELIVERY PUMPS
Terdapat beberapa rancangan pompa yang berbeda untuk variable pump delivery
pada saat ini. Masing-masing design mempunyai maksud untuk mengubah langkah
pompa. Sehingga, dengan demikian jumlah perpindahan minyak akan berubah dari nol ke
beberapa design nilai maksimum yang dirancang. Ini bisa dicapai dengan penggunaan
floating ring, swash plate atau slipper pad.
Pompa silinder radial (Hele-shaw) ditunjukkan pada gambar 2.1. Dengan casing
yang pendek dari panjang poros yang mengendalikan badan silinder yang berputar
disekitar sentral valve atau tabung dan pada akhirnya akan disupport oleh bantalan
peluru(ball bearings). Badan cylinder dihubungkan pada central valve dengan ports yang
mendorong ke arah koneksi di luar casing pompa untuk mensuplai dan mengirim minyak.
Sejumlah piston cocok bila dipasang pada pompa dengan radial cylinder dan diikatkan
pada slippers oleh pin yang disebut gudgeon pin. Slippers cocok dimasukkan ke dalam
track yang ada di dalam lingkar floating ring. Floating ring dapat berputar dan d i support
oleh suatu batalan peluru (ball bearings). Dan juga dapat bergerak dari sisi ke sisi saat
bearing naik sampai guide block. Dua spindles yang berjalan di luar casing pompa
mengendalikan bergeraknya floting ring tersebut. Berikut adalah bagian-bagian pada
variable pump delivery.
Gambar 2.1 Hele Shaw Pump
Prinsip operasi dari pompa ini akan diuraikan mengacu pada gambar 2.2. Ketika
lingkaran floating ring konsentris dengan central valve yang dimiliki piston dan tidak
punya gerak bolak-balik relatif di dalam silinder, seperti gambar 2.2 (a). Sebagai hasilnya,
tidak ada oli yang dipompa. Dan meskipun pompa berputar, tidak ada cairan apapun yang
dialirkan. Hal sebaliknya akan terjadi apabila floating ring ditarik ke sebelah kanan dan
gerakan bolak-balik piston pada cylinder terjadi(gambar 2.2 b). Piston yang lebih rendah,
misalnya, ketika piston berpindah gerak ke arah dalam maka akan mengeluarkan cairan
fluida sampai pada port terendah di dalam central valve. Ketika selanjutnya piston
berpindah pada posisi horizontal, piston berpindah gerak keluar dan menyeret masuk
cairan fluida dari port atas. Sesekali ketika posisi piston horisontal pada sisi berlawanan,
akan mulai mengeluarkan cairan fluida tersebut. Jika lingkaran floating ring telah
didorong ke arah kiri lalu kemudian sisi hisap dan discharge port akan dikembalikan ke
posisi semula (gambar 2.2 c).
Oleh karena itu pemasangan pompa ini disediakan, untuk sebagai unit yang tetap
berputar, pada kondisi tidak ada arus dan variabel delivery yang tidak terbatas di dalam
arah manapun. Pompa ini juga sebagai unit perpindahan positif. Di mana dua pompa di
pasang dalam sistem ini, dan yang digunakan hanya satu dan satunya lagi sebagai
emergency. Gigi pengunci Non-reversing disediakan sebagai peralatan dari flexible
kopling dan beroperasi secara otomatis. Ketika pompa berhenti, gear pengunci akan masuk
ke dalam dan ketika pompa dinyalakan gigi pengunci dilepaskan.
Gambar 2.2 Prinsip operasi Hele-Shaw pump
Gambar 2.3 Swash Plate pump
Swash plate dan design bantalan slippers keduanya untuk pompa silinder axial.
Bantalan slipper di letakkan di atas swash plate yang menyediakan tekanan tinggi. Dan
pemasangan pompa swash plate diperlihatkan pada gambar 2.3. Poros penggerak memutar
silinder barrel, swash plate dan piston. Cembung putar yang ada di luar(poros pendek)
memungkinkan swash plate menggerakkan porosnya. Silinder di dalam barrel disambung
ke port yang meluas di suatu busur di sekitar poer plate yang dipasang fix.
Ketika swash plate vertikal tidak ada pemompaan yang yang berlangsung. Ketika
swash plate dimiringkan pemompaan terjadi, panjang stroke tergantung atas sudut
kemiringan. Ketergantungan atas arah memiringkan ports akan memperbaiki penghisapan
atau pengeluaran. Oleh karena itu pemasangan pompa ini akan menawarkan fleksibilitas
yang sama dengan jenis piston radial.
III. TELEMOTOR CONTROL
Telemotor control adalah suatu sistem kendali hidrolik yang menggunakan alat
pemancar, penerima, pipa dan unit pengisian. Alat pemancar, yang dipasang pada steering
wheel system, ditempatkan di deck navigasi dan alat penerima di pasang di atas steering
gear. Unit pengisi berada di dekat alat penerima dan system diisi dengan fluida yang tidak
membeku.
Gambar 3.1 Telemotor control system
Telemotor system ditunjukkan oleh gambar 2.4. Dua rams hadir di dalam
pemancar yang bergerak ke arah berlawanan ketika steering wheel di putar. Cairan
kemudian di pompa ke bawah pipa satu saluran dan di seret masuk dari arah lain. Cairan
yang dipompa disalurkan melalui pipa ke penerima(receiver) dan memaksa silinder
telemotor untuk bergerak. Penghisapan fluida dari silinder sebaliknya memungkinkan
berlangsungnya pergerakan ini. Unit silinder mempunyai suatu poros pembalik yang
dihubungkan oleh suatu pin. Poros pembalik ini mengoperasikan slippers ring dan swash
plate dari variable delivery pump. Jika pin dihilangkan dari unit silinder dan disisipi local
hand wheel drive yang dikendalikan manual steering gear mungkin terjadi. Alat penghenti
di pasang di penerima (receiver) untuk membatasi pergerakan menuju ke sudut kemudi
maksimum yang di syaratkan. Unit pengisian yang terdiri dari tangki, pompa, dan keran
tutup untuk masing-masing dan di pasang di pipa utama antara pemancar (transmitter) dan
penerima (receiver).
Pemancar di dalam tangki pengisi dikelilingi rams. Memastikan udara tidak
masuk ke dalam sistem. Sistem bypass di antara dua silinder terbuka ketika kemudi
melewati midship. Juga pada posisi di tengah unit supercharging menyediakan suatu
tekanan di dalam sistem yang memastikan respon yang cepat pada system untuk
menggerakkan kemudi. Supercharging unit juga menyeret masuk cairan pengisi jika
diperlukan di dalam system dan dipasanglah relief valve jika tekanan terlalu tinggi.
Pressure gauge dihubungkan untuk masing-masing saluran pipa dan air vent cocks juga
disediakan.
Pada operasi normal, tekanan kerja sekitar 20-30 bar, atau dari maker memberi
figur sendiri. Dan persyaratan tekanan kerja tersebut harus tidak boleh terlewati. Kemudi
harus tidak boleh dipaksa diluar ketegangan maksimum dari roda gigi tersebut. Tangki
pengisian harus di cek secara teratrur dan beberapa pelumasan juga perlu menjadi
perhatian. Kebocoran atau kerusakan peralatan harus diperbaiki dan diganti secepat
mungkin. Sistem harus dicek secara teratur untuk menjaga kekuatan tekanannya. Daun
kemudi yang menjawab respon dari pergerakan sterring wheel di navigation deck juga
harus di cek, apabila responnya sudah tidak baik dan terlalu lambat maka pekerjaan
pelepasan udara yang masuk ke sistem harus dilakukan. Jika setelah service yang lama,
udara yang dikeluarkan tetap tidak bisa memperbaiki respon dari daun kemudi, mungkin
diperlukan untuk mengisi kembali sistem tersebut dengan cairan fluida yang baru.
IV. KONTROL ELEKTRONIK
Sistem kontrol elektrik jarak jauh umumnya digunakan dalam instalasi modern
karena menggunakan unit kontrol kecil sebagai pemancar di anjungan serta lebih
sederhana dan dapat diandalkan dalam pengoperasiannya. Gerakan hasil sinyal dari
anjungan akibat ketidakseimbangan listrik dan aliran arus pada motor. Motor penggerak,
melalui kopling fleksibel, poros sekrup, menyebabkan kontrol berputar. Sebuah blok putar
pada poros tersebut akan dipindahkan dan kemudian tuas bergerak mengambang pada
suatu batang kendali yang terpasang. Sebuah cut-off tuas terhubung pada pasak kemudi
yang bergerak akan membawa pivot tuas mengambang dan tuas ke garis pada sudut kanan
terhadap sumbu poros kemudi. Pada titik ini sudut kemudi akan cocok sudut tuas anjungan
dan tindakan pemompaan akan berhenti. Poros screw berputar akan memiliki mengoreksi
ketidakseimbangan listrik dan motor akan berhenti. Untuk kontrol manual, electrical
control dimatikan dan handwheel kecil dihubungkan ke poros sekrup. Rotasi handwheel
akan memindahkan tuas mengambang dan memberikan gerakan kemudi.
Gambar 4.1 Unit kontrol elektrik
Ada dua jenis pembangkit tenaga yang digunakan untuk menggerakan steering gear, yaitu :
1) Hand driven steering gear
Jenis steering gear ini digerakkan dengan menggunakan tenaga manusia
(digerakan secara manual), yaitu dengan memutar pompa hidrolik secara manual.
2) Steam driven steering gear
Jenis steering gear ini digerakkan oleh tenaga uap. Jenis ini digunakan pada
kapal-kapal yang menggunakan tenaga uap dalam permesinannya. Mesin uap ini
sekarang sudah jarang digunakan.
3) Electric steering gear
Jenis steering gear ini digerakkan dengan tenaga listrik. Penggerak ini
menggunakan motor elektrik untuk menggerakan rudder. Motor elektrik juga
digunakan untuk menggerakan pompa hidrolik.
4) Hydraulic steering gear
Jenis steering gear ini menggunakan sistem hidrolis. Fluida hidrolis ini
disirkulasikan oleh pompa hirolis yang digerakan dengan motor elektrik. Tenaga yang
dihasilkan oleh
Ada beberapa macam penggerak rudder stock yang ada saat ini. Sistem
penggerak rudder stock (tongkat kemudi) dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :
1) Jenis Ram
Keterangan gambar
1) Rudder stock
2) Tiller
3) Ram (piston dan silinder)
4) Hydraulic Lines
5) Electro-motor
6) Pelindung kopling
7) Pompa
Gambar 4.2 Steering gear jenis Ram
Ram bertindak sebagai silinder hidrolik yang mengoperasikan pasak kemudi
dalam pencabangan dari ram. Sebuah pompa pengirim variabel yang dipasang di setiap
silinder dan bantalan cincin dihubungkan oleh batang ke sumbu kendali penerima
telemotor. Pompa pengiriman variabel disalurkan kepada masing-masing silinder untuk
mengaktifkan penghisap atau debit dari keduanya. Sebuah tangki pengisi dipasang di
dekatnya dan diatur dengan katup isap non-return yang secara otomatis menyediakan
cairan ke pompa. Sebuah katup bypass dikombinasikan dengan katup shock spring-
loaded yang terbuka dari dalam sehingga memaksa kemudi naik ke atas. Dalam
bergerak atas, pompa yang digerakkan dan perangkat kemudi kemudi akan kembali ke
posisi. Selama pengoperasian normal satu pompa akan berjalan. Silinder penerima
telemotor kemudian akan berpindah: ini akan menghasilkan suatu gerakan tuas
mengambang yang akan memindahkan cincin mengambang atau pad sepatu pompa,
menyebabkan tindakan pemompaan. Cairan akan diambil dari satu silinder dan
dipompa ke yang lain, sehingga memutar kemudi.
Gambar 4.3 Steering gear tipe two - ram
Gambar 4.4 Steering gear tipe four – ram
2) Steering Gear tipe vane
Pada steering gear tipe vane yang digerakan oleh pompa hidrolik, di dalam
rumahan vane terdapat 2 baling-baling yang saling berhimpitan. Rumahan tersebut
dibagi menjadi 4 bagian, 2 bagian untuk bertekanan tinggi dan dua bagian untuk
bertekanan rendah. Ada suatu katup yang mengatur minyak hidrolik pada bagian yang
bertekanan tinggi agar minyak hidrolik masuk ke dalam ruangan secara serentak,
kemudian memutar vane dan tongkat kemudi akan berputar. Jika rudder akan berputar
pada arah yang berlawanan atau kembali ke posisi semula, maka bagian yang
bertekanan tinggi akan menjadi bertekanan rendah sehingga baling-baling akan
berputar ke arah yang bertekanan lebih rendah.
Gambar 4.5 Mekanisme kerja steering gear tipe vane
V. PEMBAGIAN DAN JENIS KEMUDI
1) Dilihat dari konstruksi plat penyusunnya :
- Kemudi plat tunggal
Daun kemudi terbuat dari satu plat yang diberi penguat. Kemudi jenis ini
sudah tidak digunakan lagi karena memiliki kekuatan yang sangat kecil,
sehingga kemudi jenis ini sudah tidak digunakan lagi untuk kapal – kapal
berukuran besar.
- Kemudi plat ganda
Daun kemudi yang terbuat dari dua plat dengan penguatan didalamnya
sehingga dalam tipe kemudi ini akan terbentuk suatu rongga-rongga. Dengan
adanya dua lapisan plat pada daun kemudi ini maka akan memungkinkan
daunkemudi tersebut memiliki tingkat kekuatan yang lebih dibandingkan pada
tipe kemudi dengan plat tunggal.
2) Dilihat dari peletakannya :
- Kemudi meletak
Adalah peletakan daun kemudi yang diletakkan pada solepiece / sepatu
kemudi pada linggi kapal.
- Kemudi menggantung
Peletakan daun kemudi yang secara keseluruhan menggantung pada
badan kapal dan tanpa penyangga.
- Kemidi setengah menggantung (semi menggantung)
Adalah peletakan daun kemudi dengan separuh bagian daun kemudi
yang menggantung pada rudder horn.
Gambar. 5.1 Kemudi Berdasarkan Letaknya.
3) Dipandang dari pembagian luas daun kemudi terhadap sumbu tongkat kemudi
- Kemudi tidak balans / unbalance rudder
Adalah kemudi yang seluruh luas daunnya terletak dibelakang sumbu
kemudi.
- Kemudi setengah balans / semi- balanced rudder
Adalah jenis daun kemudi yang sebagian besar luas daun berada
dibelakang sumbu tongkat kemudi.
- Kemudi balans / balanced rudder
Adalah jenis daun kemudi yang luas daun nya dibelakang dan didepan
hampir sama besarnya (balanced)
Gambar. 5.2 Kemudi Berdasarkan Pembagian Luas Daun Kemudi.
Kemudi adalah bagian kapal yang memegang peran sangat penting dalam pelayaran
sebuah kapal. Bahkan ikut menentukan faktor keselamatan sebuah kapal. Sehubungan dengan
peranan kemudi tersebut, SOLAS ’74 melalui Peraturan 29 Bagian B, BAB II -1 mengenai
Perangkat kemudi (Resolusi A.210 (VII)) menyebutkan sebagai berikut :
1) Bagi kapal penumpang dan kapal barang
Kapal-kapal harus dilengkapi dengan perangkat kemudi induk (utama) dan perangkat kemudi bantu yang memenuhi persyaratan yang ditetapkan oleh
Pemerintah. Perangkat kemudi utama harus berkekuatan yang layak dan cukup untuk
mengemudikan kapal pada kecepatan ekonomis maksimum, demikian untuk
dipergunakan mengemudikan kapal mundur tidak mengalami kerusakan. Perangkat kemudi bantu harus mempunyai kekuatan yang layak dan cukup untuk
mengemudikan kapal dan dapat dipakai segera dalam keadaan darurat. Kedudukan kemudi yang tepat pada kapal tenaga harus terlihat distasiun pengemudi
utama (kamar kemudi anjungan).
2) Hanya bagi kapal penumpang
Perangkat kemudi induk harus mampu memutar daun kemudi dari kedudukan 35º di satu sisi sampai kedudukan 35º disisi lain dalam waktu 28 detik selagi kapal berjalan
maju dengan kecepatan ekonomis maksimum. Perangkat kemudi bantu dapat digerakan dengan tenaga dimana Pemerintah
mensyaratkan bahwa garis tengah poros kemudi pada posisi celaga berukuran lebih 9” (228,6 mm).
Sarana yang memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan oleh Pemerintah harus
dilengkapkan untuk memungkinkan penyampaian aba-aba dari anjungan kestasiun pengemudian pengganti.
3) Hanya untuk kapal barang
Perangkat kemudi bantu harus digerakan dengan tenaga dimana Pemer intah mensyaratkan bahwa garis tengah poros kemudi pada posisi celaga berukuran lebih
dari 14” (355 mm).
Penataan kemudi ikut menentukan faktor keselamatan kapal sehingga memenuhi
persyaratan yang ditentukan oleh SOLAS (Safety of Life at Sea) yaitu :
1) Dengan mesin kecepatan penuh waktu mengubah kedudukan kemudi cikar kiri dan
kanan atau sebaliknya harus tidak lebih dari 28º.
2) Kapal harus dilengkapi dengan penataan kemudi darurat, dan waktu yang diperlukan
untuk mengubah kedudukan dari 20º kanan ke 20º kiri atau sebaliknya, tidak lebih dari
60 detik, dengan kecepatan mesin setengah atau minimal 7 knots,
3) Luas permukaan daun kemudi adalah 2 % dari luas bidang simetri kapal.