Upload
cuukee
View
2.496
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 1
MT.CUU_KEE
1 BAB
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 propeller pertama-tama kita harus tahu dulu ukuran utama 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 Harvald.
Langkah-Langkah Pengerjaan Tugas Gambar
1. Pemilihan motor penggerak utama
Perhitungan tahanan kapal.
Perhitungan daya motor penggerak utama kapal.
Pemilihan motor penggerak utama kapal.
2. Perhitungan dan penentuan type propeler.
Perhitungan type propeller
Perhitungan kavitasi
Perhitungan dimensi gambar propeler
3. Perhitungan dan penentuan sistem perporosan
Perhitungan diameter poros propeller
Perhitungan perlengkapan propeller
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 2
MT.CUU_KEE
2 BAB II
PERHITUNGAN DAYA KAPAL DAN PEMILIHAN MESIN INDUK
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, pertama ditentukan
dulu koefisien masing-masing tahanan yang diperoleh dari diagram dan tabel. Pedoman
dalam perhitungan merujuk pada buku tahanan dan propulsi kapal (Sa. Harvald)
Data utama kapal :
Nama : MT.CUU_KEE
Tipe : TANKER
Dimensi Utama kapal :
LPP : 123 meter
LWL : 127.92 meter
B : 20.2 meter
H : 11.5 meter
T : 8.8 meter
Cb : 0.71
Vs : 14 Knots
Rute Pelayaran : SEMARANG-RIAU
Radius pelayaran : 900 Nautical mil
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 3
MT.CUU_KEE
2.1.1 UNIT dan SIMBOL
2.1.1.1 DIMENSI UTAMA
B Breadth
H Depth
T Draft
TF Draught on fore perpendicular
TA draught on after perpendiculer
LPP Length between perpendicular
LDISP Length of displacement
LWL Length on water line
LOA Length over all
VS Service speed
VT Trial speed
LCB Longitudinal center of bouyancy
2.1.1.2 KOEFISIEN UTAMA
CW Water plane coefficient
CM Midship coefficient
CB Block coeeficient
CP Prismatic coefficient
2.1.1.3 TAHANAN METODE HOLTROP
Rn Reynold number
CF friction coefficient
Fn Froude number
CSTERN Stern shape parameter
(1+K1) Form factor of the hull
S Wetted surface area
RF(1+K1) Viscous resistance
DBOSS Boss diameter
SBOSS Boss area
SKEMUDI Rudder area
SAPP Appendage surface area
(1+K2)eq appendage resistance factor
RAPP Appendage resistance
iE Half angle of entrance
hB Position of the centre of the transverse area ABT above the keel
RW Wave resistance
PB Measure of the emmergence of the bow
Fni Froude number based on bulb immersion
RB Additional pressure resistance of bulbous bow near the water
FnT Froude number based on transom immersion
RTR Additional pressure resistance due to transom immersion
CA Correlation allowance coefficient
RA Model ship correlatIon resistance
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 4
MT.CUU_KEE
2.1.2 LANGKAH PERHITUNGAN
a. Menghitung volume displacement
= Lwl x B x T x Cb wl
b. Menghitung berat displacement
= x ρ air laut
c. Menghitung Frictional Resistance According to the ITTC Formula (RF)
a. Menghitung LR
LR = L(1-CP+0.06CPLCB/(4CP-1))
b. Menentukan nilai CSTERN sesuai dengan nilai yang ditentukan pada tabel
Cstern afterbody form
-25 barge shaped form
-10 V-shaped sections
0 normal shape of after body
10 U-shaped sections (with hogner stern)
c. Menghitung nilai C14
C14 = 1 + 0.011 Cstern
d. Menghitung nilai (1+K1)
(1+K1) = 0.93+0.487118 C14 (B/L)1.06806 (T/L)0.46106 (L/LR)0.121563 (L3/)0.36486
(1-CP)-0.604247
e. Menghitung nilai S
S = L (2T+B) (√CM) (0.453 + 0.4425CB - 0.2862CM - 0.003467B/T + 0.396CWP)
+ 2.38ABT/CB
f. Menghitung nilai Rn
Rn = V x L / u
g. Menghitung nilai CF
CF = 0.075 / (Log10 Rn -2 )2
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 5
MT.CUU_KEE
h. Menghitung Frictional Resistance According to the ITTC Formula (RF)
RF(1+K1)= 0.5 salt water V2 CF (1+k1) S
d. Menghitung Appendage Resistance (RAPP)
Approximate 1+k2 values
1.5-3.0 rudder behind skeg
1.3-1.5 ruder behind stern
2.8 twin-screw balance rudders
3 shaft bracket
1.5-2.0 skeg
3 strut bossing
2 hull bossing
2.0-4.0 shafts
2.8 stabilizer fins
2.7 dome
1.4 bilge keel
a. Menghitung nilai (1+K2)eq
(1+K2)eq= ∑(1+k2)SAPP/∑SAPP
b. Menghitung nilai Appendage Resistance (RAPP)
RAPP = 0.5 ρ V2 SAPP (1+K2)eq CF
e) Menghitung Wave Resistance (Rw)
a. Menghitung nilai C7
B/L < 0.11 C7 = 0.229577 (B/L) 0.33334
0.11 < B/L < 0.25 C7 = B/L
B/L > 0.25 C7 = 0.5 – 0.0625 L/B
b. Menghitung nilai iE
iE = 1 + 89 exp {-(L/B)0.80856 (1-CWP)0.30484 (1-CP-0.0225LCB)0.6367 (LR/B)0.34574
(100/L3)0.16302}
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 6
MT.CUU_KEE
c. Menghitung nilai C1
C1 = 2223105 C73.78613 (T/B)1.07961 (90-iE)-1.37566
d. Menghitung nilai C3
C3 = 0.56 ABT1.5 / { B T (0.31(√ABT) +TF-hB)}
e. Menghitung nilai C2
C2 = exp(-1.89(√C3))
f. Menghitung nilai C5
C5 = 1-0.8 AT / (B T CM)
g. Menghitung nilai C17
C17 = 6919.3 CM-1.3346 (/L3)2.00977 ((L/B)-2)1.40692
h. Menghitung nilai
L/B < 12 = 1.446 CP - 0.03 L/B
L/B > 12 = 1.446 CP - 0.037
i. Konstanta d
d = -0.9
j. Menghitung nilai C16
CP < 0.8 C16 = 8.07981 CP - 13.8673 CP2 + 6.984388 CP
4
CP > 0.8 C16 = 1.73014 – 0.7067 CP
k. Menghitung nilai m1
m1 = 0.0140407 L/T - 1.75254 1/3/L - 4.79323 B/L - C16
l. Menghitung nilai C15
L3/ 512 C15 = -1.6939
512 < L3/ < 1727 C15 = (-1.69385) + (L3/ 1/3 - 8.0) / 2.37
L3/ > 1727 C15 = 0
m. Menghitung nilai m2
m2 = C15 CP2 exp (-0.1Fn
-2)
n. Menghitung nilai m3
m3 = (-7.20335) (B/L)0.326869 (T/B)0.605375
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 7
MT.CUU_KEE
o. Menghitung nilai m4
m4 = C15 0.4 exp (-0.034Fn-3.29)
p. Menghitung nilai Wave Resistance (Rw)
Fn < 0.4 RW-A0.4 = C1 C2 C5 ρ g exp { m1 Fnd + m2 cos (λ Fn
-2) }
0.4 < Fn < 0.55 RW = RW-A0.4 + (10Fn - 4) ( RW-B0.55 - RW-A0.4) / 1.5
Fn > 0.55 RW-B0.55 = C17 C2 C5 ρ g exp { m3 Fnd + m4 cos ( λ Fn-2) }
f) Menghitung Additional Pressure Resistance of Bulbous Bow near the Water
Surface (RB)
a. Menghitung nilai PB
PB = 0.56 √ABT / ( TF - 1.5 hB )
b. Menghitung nilai Fni
Fni = V / √( g ( TF - hB - 0.25 √ABT ) + 0.15 V2 )
c. Menghitung nilai Additional Pressure Resistance of Bulbous Bow near the
Water Surface (RB)
RB = 0.11 exp (-3PB-2) Fni
3 ABT1.5 ρ g / ( 1+ Fni
2 )
g) Menghitung Additional Pressure Resistance due to Transom Immersion (RTR)
a. Menghitung nilai FnT
FnT = V / √ ( 2 g AT / ( B + B CWP ) )
b. Menghitung nilai C6
FnT < 5 C6 = 0.2 ( 1 - 0.2 FnT )
FnT 5 C6 = 0
c. Menghitung nilai Additional Pressure Resistance due to Transom Immersion
(RTR)
RTR = 0.5 ρ V2 AT C6
h) Menghitung Model Ship CorrelatIon Resistance (RA)
a. Menghitung nilai C4
TF/L 0.04 C4 = TF /L
TF/L > 0.04 C4 = 0.04
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 8
MT.CUU_KEE
b. Menghitung nilai CA
CA = 0.006 ( L + 100 ) -0.16 - 0.00205 + 0.003 √( L / 7.5 ) CB4 C2 ( 0.04 - C4 )
c. Menghitung nilai Model Ship CorrelatIon Resistance (RA)
RA = 0.5 ρ V2 S CA
i) Menghitung Total ship Resistance (RT)
RT = RF (1+K1) + RAPP + RW + RB + RTR + RA
2.1.3 DETAIL PERHITUNGAN
a) VOLUME DISPLASEMENT ()
= Lwl x B x T x Cb wl
= 127.92 x 20.2 x 8.8 x 0.71
= 16133.4 m3
(Handout mata kuliah Teori Bangunan Kapal)
b) DISPLASEMENT KAPAL ()
= x ρ air laut
= 16133.4 x 1.025
= 16536.7 ton
(Handout mata kuliah Teori Bangunan Kapal)
c) Frictional Resistance According to the ITTC Formula (RF)
LR = L(1-CP+0.06CPLCB/(4CP-1))
= 127.92 (1 - 0.719 + 0.06 x 0.719 x 0.047 /(4 x 0.719 - 1))
= 36.0326 m
(An approximate power prediction method, page 7)
Cstern = 0
Cstern afterbody form
-25 barge shaped form
-10 V-shaped sections
0 normal shape of after body
10 U-shaped sections (with hogner stern)
(An approximate power prediction method, page 7)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 9
MT.CUU_KEE
C14 = 1 + 0.011 Cstern
= 1 + 0.011 x 0
= 1
(An approximate power prediction method, page 7)
(1+K1) = 0.93+0.487118 C14 (B/L)1.06806 (T/L)0.46106 (L/LR)0.121563 (L3/)0.36486
(1-CP)-0.604247
= 0.93+0.487118 x 1 (20.2/127.92)1.06806 (8.8/127.92)0.46106
(127.92/36.0326)0.121563 (127.923/16133.4)0.36486 (1-0.719)-0.604247
= 1.22302
(An approximate power prediction method, page 7)
S = L (2T+B) (√CM) (0.453 + 0.4425CB - 0.2862CM - 0.003467B/T + 0.396CWP)
+ 2.38ABT/CB
= 127.92 (2 x 8.8 +20.2) (√0.986) (0.453 + 0.4425 x 0.71 - 0.2862 x 0.986 –
0.003467 x 20.2/8.8 + 0.396 x 0.799 ) + 2.38 x 0 / 0.71
= 3808.07 m2
(An approximate power prediction method, page 1)
Rn = V x L / u
= 7.202 x 127.92 / (1.18831 x 10-6)
= 775242716.1
(Ship resistance and propulsion, page 5)
CF = 0.075 / (Log10 Rn -2 )2
= 0.075 / (Log10 (775242716.1) – 2 )2
= 0.00158
(Ship resistance and propulsion, page 8)
RF(1+K1) = 0.5 salt water V2 CF (1+k1) S
= 0.5 x 1.025 x 7.2022 x 0.00158 x 1.22302 x 3808.07
= 195.607 Kn
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 10
MT.CUU_KEE
d) Appendage Resistance (RAPP)
Approximate 1+k2 values
1.5-3.0 rudder behind skeg
1.3-1.5 ruder behind stern
2.8 twin-screw balance rudders
3 shaft bracket
1.5-2.0 skeg
3 strut bossing
2 hull bossing
2.0-4.0 shafts
2.8 stabilizer fins
2.7 dome
1.4 bilge keel
1 + K2 Rudder = 1.5
Bossing = 2
(An approximate power prediction method, page 2)
SAPP DBOSS = 0.12 x T = 0.12 x 8.8 = 1.056 m
SBOSS = 1.5 D2 = 1.5 x 3.14 x 1.0562 = 2.25229 m2
SKEMUDI = c1.c2.c3.c4(1.75.L.T/100)
= 1 x 1 x 1 x 1 (1.75 x 127.92 x 8.8 / 100)
= 19.6997 m2
c1 untuk faktor tipe kapal
1.0 untuk kapal umum
1.7 untuk tug dan trawler
0.9 untuk japal bulk carrier dan tanker dengan
displacement >50.000 ton
c2 untuk faktor tipe rudder
1.0 untuk kapal umum
0.9 semi spade rudder
0.8 untuk double rudder
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 11
MT.CUU_KEE
0.7 untuk high lift rudder
c3 untuk faktor profil rudder
1.0 untuk NACA-profil dan plat rudder
0.8 untuk hollow profil
c4 untuk rudder arrangement
1.0 untuk rudder in the propeller jet
1.5 untuk rudder outside the propeller jet
SAPP = SBOSS + SKEMUDI
= 5.25229 + 19.6997
= 24.952 m2
type of appendage SAPP
1 + K2 SAPP
(1+K2) m2
rudder 19.700 1.50 29.550
bossing 5.252 2.00 10.505
24.952 3.500 40.054
(1+K2)eq = ∑(1+k2)SAPP/∑SAPP
= 40.054 / 24.952
= 1.60525
(An approximate power prediction method, page 2)
RAPP = 0.5 ρ V2 SAPP (1+K2)eq CF
= 0.5 x 1.025 x 7.2022 x 1.60525 x 0.00158
= 1.68226 kN
(An approximate power prediction method, page 2)
e) Wave Resistance (Rw)
Fn = V / √ ( g x L )
= 7.202 / √ ( 9.8 x 127.92 )
= 0.203
(Ship resistance and propulsion, page 8)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 12
MT.CUU_KEE
C7 B/L = 20.2 / 127.92 = 0.158
C7 = B/L = 0.158
(An approximate power prediction method, page 8)
iE = 1 + 89 exp {-(L/B)0.80856 (1-CWP)0.30484 (1-CP-0.0225LCB)0.6367 (LR/B)0.34574
(100/L3)0.16302}
= 1 + 89 exp {-(127.92/20.2)0.80856 (1-0.799)0.30484 (1-0.719-0.0225 x
0.047)0.6367 (36.03/20.2)0.34574 (100 x 16133.4/127.923)0.16302}
= 22.54
(An approximate power prediction method, page 2)
C1 = 2223105 C73.78613 (T/B)1.07961 (90-iE)-1.37566
= 2223105 x 0.1583.78613 (8.8/20.2)1.07961 (90-22.54)-1.37566
= 2.54845 (An approximate power prediction method, page 8)
C3 = 0.56 ABT1.5 / { B T (0.31(√ABT) +TF-hB)}
= 0.56 x 01.5 / { 20.2 x 8.8 (0.31(√0) +8.8 - 0)}
= 0 (An approximate power prediction method, page 8)
C2 = exp(-1.89(√C3))
= exp(-1.89(√0))
=1
(An approximate power prediction method, page 8)
C5 = 1-0.8 AT / (B T CM)
= 1-0.8 0 / (20.2 x 8.8 x x 0.986)
= 1
(An approximate power prediction method, page 8)
L/B = 127.92 / 20.2
= 6.33267
= 1.446 CP - 0.03 L/B
= 1.446 x 0.719 – 0.03 x 127.92 / 20.2
= 0.85027
(An approximate power prediction method, page 8)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 13
MT.CUU_KEE
d = -0.9
(An approximate power prediction method, page 8)
C16 Cp = 0.719
C16 = 8.07981 CP - 13.8673 CP2 + 6.984388 CP
4
= 8.07981 x 0.719 - 13.8673 x 0.7192 + 6.984388 x 0.7194
= 1.23618
(An approximate power prediction method, page 8)
m1 = 0.0140407 L/T - 1.75254 1/3/L - 4.79323 B/L - C16
= 0.0140407 127.92 / 8.8 - 1.75254 16133.41/3/ 127.92 - 4.79323 20.2 /
127.92 – 1.23618
= - 2.1352
(An approximate power prediction method, page 8)
C15 L3/ = 127.923 / 16133.4
=129.745
C15 = -1.6939
(An approximate power prediction method, page 8)
m2 = C15 CP2 exp (-0.1Fn
-2)
= -1.6939 x 0.7192 exp (-0.1 x 0.203-2)
= -0.0782
(An approximate power prediction method, page 2)
RW-A0.4 = C1 C2 C5 ρ g exp { m1 Fnd + m2 cos (λ Fn
-2) }
= 2.54845 x 1 x 1 x 16133.4 x 1.025 exp { - 2.1352 x 0.203-0.9 + -0.0782 cos
(0.85027 x 0.203-2) }
= 54.0286 kN
(An approximate power prediction method, page 8)
f) Additional Pressure Resistance of Bulbous Bow near the Water Surface (RB)
PB = 0.56 √ABT / ( TF - 1.5 hB )
= 0.56 √0 / ( 8.8 - 1.5 x 0 )
= 0
(An approximate power prediction method, page 3)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 14
MT.CUU_KEE
Fni = V / √( g ( TF - hB - 0.25 √ABT ) + 0.15 V2 )
=7.202 / √( 9.8 ( 8.8 - 0 - 0.25 √0 ) + 0.15 7.2022 )
= 0.56498
(An approximate power prediction method, page 3)
RB = 0.11 exp (-3PB-2) Fni
3 ABT1.5 ρ g / ( 1+ Fni
2 )
= 0.11 exp (-3 x 0-2) 0.564983 x 01.5 x 1.025 x 9.8 / ( 1+ 0.564982 )
= 0 kN
(An approximate power prediction method, page 3)
g) Additional Pressure Resistance due to Transom Immersion (RTR)
FnT = V / √ ( 2 g AT / ( B + B CWP ) )
= 7.202 / √ ( 2 x 9.8 x 0 / ( 20.2 + 20.2 x 0.799 ) )
=
(An approximate power prediction method, page 3)
C6 = 0
(An approximate power prediction method, page 3)
RTR = 0.5 ρ V2 AT C6
= 0.5 x 1.025 x 7.2022 x 0 x 0
= 0
(An approximate power prediction method, page 3)
h) Model Ship CorrelatIon Resistance (RA)
C4 TF/L = 8.8 / 127.92
= 0.06879
C4 = 0.04
(An approximate power prediction method, page 3)
CA = 0.006 ( L + 100 ) -0.16 - 0.00205 + 0.003 √( L / 7.5 ) CB4 C2 ( 0.04 - C4 )
= 0.006(127.92 + 100 ) -0.16 - 0.00205 + 0.003 √( 127.92 / 7.5 ) 0.714 x 1
(0.04 – 0.04)
= 0.00047
(An approximate power prediction method, page 3)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 15
MT.CUU_KEE
RA = 0.5 ρ V2 S CA
= 0.5 x 1.025 x 7.2022 x 3808.074 x 0.00047
= 47.2822 kN
(An approximate power prediction method, page 3)
i) Nilai Tahanan Total (RT)
RT = RF (1+K1) + RAPP + RW + RB + RTR + RA
= 195.61 + 1.68 + 54.03 + 0 + 0 + 47.28
= 298.6 kN
Dari nilai Rt diatas terdapat penambahan tahanan lagi dikarenakan rute pelayaran
yang akan dipilih,penambahan tahanan ini tergantung dari daerah rute pelayaran
kita :
Jalur pelayaran Atlantik utara, ke timur, untuk musim panas 15% dan musim dingin
20%.
Jalur pelayaran Atlantik Utara, ke barat, untuk musim panas 20% dan musim dingin
30%.
Jalur pelayaran Pasifik, 15 - 30 %.
Jalur pelayaran Atlantik selatan dan Australia, 12 - 18 %
Jalur pelayaran Asia Timur, 15 - 20 %
Karena rute pelayaran kapal ini adalah Semarang - Riau yang termasuk perairan Asia
Tenggara sehingga perlu penambahan tahanan sebesar 10% dikarenakan kondisi
perairan yang relative tenang, penambahan tahanan ini dikarenakan pada saat Rt
diatas hanya berlaku pada kondisi ideal saja misalnya dari angin,gelombang,dan
kedalaman air [1].
RT DINAS = ( 1 + 10%) RT
= ( 1 + 10%) 298.6
= 328.46 kN
(Harvald 5.5.27, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 132)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 16
MT.CUU_KEE
2.1.4 KESIMPULAN
NO UNIT SIMBOL NILAI SATUAN
1 Volume Displacement 16133.4 meter3
2 Weight displacement 16536.7 ton
3 Wetted surface Area S 3808.1 meter2
4 Reynold number RN 775242716.1
5 Friction Coefficient CF 0.00158
6 Froude number FN 0.203
7 Viscous Resistance RV 195.606 kN
8 Appendage Resistance RAPP 1.68 kN
9 Wave Resistance RW 54.03 kN
10 Bulbo Resistance RB 0 kN
11 Transom Resistance RTR 0 kN
12 Model ship correlation resistance RA 47.28 kN
13 Total Resistance RT 298.6 kN
14 Ship resistance RT DINAS 328.459 kN
2.2 PERHITUNGAN DAYA MESIN INDUK
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 17
MT.CUU_KEE
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.
Ada beberapa pengertian mengenai daya yang sering digunakan didalam
melakukan estimasi terhadap kebutuhan daya pada sistem penggerak kapal, antara lain : (i)
Daya Efektif (Effective Power-PE); (ii) Daya Dorong (Thrust Power-PT); (iii) Daya yang
disalurkan (Delivered Power-PD); (iv) Daya Poros (Shaft Power-PS); (v) Daya Rem (Brake
Power-PB); dan (vi) Daya yang diindikasi (Indicated Power-PI).
2.2.1 UNIT dan SIMBOL
BHPMCR Brake horse power Maximum continuous rating
MCRSCR Brake horse power Service continuous rating
SHP Shaft horse power
DHP Delivered horse power
EHP Effective horse power
THP Trust horse power
Va advance velocity
w wake fraction
t thrust deduction factor
O efficiency propeller in open water
R relative rotative efficiency
H Hull efficiency
D Quasi propulsion efficiency
S Shaft efficiency
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 18
MT.CUU_KEE
2.2.2 LANGKAH PERHITUNGAN
a) Menghitung perkiraan diameter propeller
DMAKS < 2/3 TA
b) Menghitung wake fraction (w)
a. Menghitung nilai C8
B/TA < 5 C8 = B S / ( L D TA )
B/TA > 5 C8 = S (7 B / TA - 25 ) / ( L D ( B / TA - 3 )
b. Menghitung nilai C9
C8 < 28 C8 = C9
C8 > 28 C9 = 32 - 16 ( C8 - 24 )
c. Menghitung nilai C11
TA/D < 2 C11 = TA/D
TA/D > 2 C11 = 0.0833333 ( TA / D )3 + 1.33333
d. Menghitung nilai C19
Cp < 0.7 C19 = 0.12997 / ( 0.95 - CB ) - 0.11056 / ( 0.95 - CP )
Cp > 0.7 C19 = 0.18567 / ( 1.3571 - CM ) - 0.71276 + 0.38648 CP
e. Menghitung nilai C20
C20 = 1 + 0.015 CSTERN
f. Menghitung nilai CP1
Cp1 = 1.45 CP - 0.315 - 0.0225 lcb
g. Menghitung nilai CV
CV = (1+K) CF + CA
h. Menghitung nilai wake fraction (w)
w = C9.C20.Cv.L/TA(0.050776+0.93405.C11.Cv / (1-Cp1)) + 0.27951.C20
√(B/(L(1-Cp1)) + C19.C20
c) Menghitung trust deducton factor (t)
t = 0.25014 ( B/L )0.2896 (√( B.T ) / D )0.2646 / (1 - CP + 0.0225 lcb )0.01762 + 0.0015 CSTERN
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 19
MT.CUU_KEE
d) Menghitung Koefisien Propulsif
a. Menentukan nilai Efisiensi Relatif Rotatif (ηrr)
Nilai ηrr berkisar antara 1.02 – 1.05
b. Menentukan nilai Efisiensi Propulsif (ηo)
Nilai ηo berkisar antara 0.55 – 0.60
c. Menghitung nilai Efisiensi Lambung (ηH)
ηH = (1 – t) / (1 – w)
d. Menghitung nilai Coefficient propulsif (Pc)
Pc = ηrr x ηo x ηH
e) Menghitung Effective horse power (EHP)
EHP = Rt(DINAS) x Vs
f) Menghitung Delivered horse power (DHP)
DHP = EHP / Pc
g) Menghitung Thrust horse power (THP)
THP = EHP / ƞh
h) Menghitung Shaft horse power (SHP)
SHP = DHP / ηsηb
i) Menghitung Brake horse power (BHP)
a. BHPSCR
BHPscr = SHP / G
b. BHPMCR
BHPMCR = BHPSCR / 0,85
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 20
MT.CUU_KEE
2.2.3 DETAIL PERHITUNGAN
a) Menghitung perkiraan diameter propeller (DMAKS)
Suatu baling-baling harus mempunyai garis tengah (diameter)
demikian rupa sehingga bila kapal dalam keadaan bermuatan penuh baling-
baling tersebut akan terbenam dengan memadai sehingga dapat
menghindari sejauh mungkin terjadinya fenomena terikutnya udara (air
drawing) dan pemacuan baling-baling (racing) ketika kapal mengalami
gerakan angguk (pitching). Sebagai taksiran cepat dan kasar, garis tengah
baling-baling harus lebih kecil daripada dua pertiga syarat buritan, yaitu:
DMAKS 2/3 TA
2/3 8.8
5.867 m
(Harvald 6.3.1, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 136)
b) Menghitung Wake Fraction (w)
Wake friction atau arus ikut adalah perbedaan kecepatan kapal
dengan kecepatan aliran air yang menuju ke baling-baling. Pada kapal ini
digunakan single screw propeller, maka nilai w adalah sebagai berikut :
C8 B/TA = 20.2 /8.8
= 2.29
C8 = B S / ( L D TA )
= 20.2 x 3808.74 / ( 127.92 x 5.867 x 8.8 )
= 11.647
(An approximate power prediction method, page 8)
C9 C8 = 11.647
C9 = 11.647
(An approximate power prediction method, page 8)
C11 TA / D = 8.8 / 5.867
= 1.5
C11 = 1.5
(An approximate power prediction method, page 8)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 21
MT.CUU_KEE
C19 Cp = 0.719
C19 = 0.18567 / ( 1.3571 - CM ) - 0.71276 + 0.38648 CP
= 0.18567 / ( 1.3571 – 0.986 ) - 0.71276 + 0.38648 x 0.719
= 0.066
(An approximate power prediction method, page 9)
C20 CSTERN = 0
C20 = 1 + 0.015 CSTERN
= 1 + 0.015 x 0
= 1
(An approximate power prediction method, page9)
CP1 Cp = 0.719
Cp1 = 1.45 CP - 0.315 - 0.0225 lcb
= 1.45 x 0.719 - 0.315 - 0.0225 x 0.047
= 0.727
(An approximate power prediction method, page 9)
CV CF = 0.00158
CA = 0.00047
CV = (1+K) CF + CA
= 1.223 x 0.00158 + 0.00047
= 0.00239
(An approximate power prediction method, page 9)
w = C9.C20.Cv.L/TA(0.050776+0.93405.C11.Cv / (1-Cp1)) + 0.27951.C20
√(B/(L(1-Cp1)) + C19.C20
= 11.647 x 1 x 0.00239 x 127.92 / 8.8 ( 0.050776 + 0.93405 x 1.5 x 0.00239 /
(1-0.727 ) ) + 0.27951 x 1 √ (20.2 / ( 127.92 ( 1 - 0.727 ) ) + 0.066 x 1
= 0.305
(An approximate power prediction method, page 8)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 22
MT.CUU_KEE
c) Menghitung trust deducton factor (t)
t = 0.25014 ( B/L )0.2896 (√( B.T ) / D )0.2646 / (1 - CP + 0.0225 lcb )0.01762 +
0.0015 CSTERN
= 0.25014 ( 20.2 / 127.92 )0.2896 (√( 20.2 x 8.8 ) / 5.867 )0.2646 / (1 – 0.719 +
0.0225 0.047 )0.01762 + 0.0015 x 0
= 0.10475
d) Menghitung Koefisien propulsive (Pc)
a. Efisiensi Relatif Rotatif (ηrr)
Harga ηrr untuk kapal dengan propeller tipe single screw berkisar antara
1.02 – 1.05. Pada perencanaan propeller dan tabung poros propeller ini
diambil harga ηrr sebesar 1.05.
(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 152)
b. Efisiensi Propulsif (ηo)
Yaitu open water efficiency, effiesinsi dari propeller pada saat dilakukan
open water test. ηo antara 55 – 60%, maka dalam rencana ini diambil ηo =
55%
(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 152)
c. Efisiensi Lambung (ηH)
Efisiensi lambung (ηh) adalah rasio antara daya efektif (PE) dan daya
dorong (PT). Efisiensi Lambung ini merupakan suatu bentuk ukuran
kesesuaian rancangan lambung(stern) terhadap propulsor arrangement-
nya, sehingga efisiensi ini bukanlah bentuk power conversion yang
sebenarnya. Maka nilai Efisiensi Lambung inipun dapat lebih dari satu,
pada umumnya diambil angka sekitar 1,05. Pada efisiensi lambung, tidak
terjadi konversi satuan secara langsung.
ηH = (1 – t) / (1 – w)
= (1 – 0.10475) / (1 – 0.305)
= 1.2886
(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Tabel 5 Hal 160)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 23
MT.CUU_KEE
d. Coeffisien Propulsif (Pc)
Pc = ηrr x ηo x ηH
= 1.05 x 0,55 x 1.2886
= 0.744
(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 152)
e) Menghitung Daya Efektif (EHP)
Daya Efektif (PE) adalah besarnya daya yang dibutuhkan untuk mengatasi
gaya hambat dari badan kapal (hull), agar kapal dapat bergerak dari satu
tempat ke tempat yang lain dengan kecepatan servis sebesar VS. Daya Efektif
ini merupakan fungsi dari besarnya gaya hambat total dan kecepatan kapal.
Untuk mendapatkan besarnya Daya Efektif kapal,dapat digunakan
persamaan sebagai berikut:
Perhitungan daya efektif kapal (EHP)
EHP = Rt(DINAS) x Vs [2]
= 328.46 kN x 7.202 m s-1
= 2365.43373 kW. ,dimana 1 HP = 0,7355KW
= 3216.08937 HP.
(Harvald 5.5.27, Tahanan dan Propulsi Kapal, hal 135)
f) Menghitung Daya Yang Disalurkan (DHP)
Daya Yang Disalurkan ( PD ) adalah daya yang diserap oleh baling-baling
kapal guna menghasilkan Daya Dorong sebesar PT, atau dengan kata lain, PD
merupakan daya yang disalurkan oleh motor penggerak ke baling-baling
kapal (propeller) yang kemudian dirubahnya menjadi Daya Dorong kapal (PT)
[2] .
Daya pada tabung poros baling-baling dihitung dari perbandingan antara
daya efektif dengan koefisien propulsive, yaitu :
DHP = EHP / Pc
= 2365.43373 / 0.744
= 3178.54 kW
(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 120)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 24
MT.CUU_KEE
g) Menghitung Daya Dorong (THP)
Ketika kapal bergerak maju, propeller akan berakselerasi dengan air.Akselerasi
tersebut akan meningkatkan momentum air. Berdasarkan hukum kedua
newton, gaya ekuivalen dengan peningkatan akselerasi momentum air,
disebut thrust. Intinya, THP adalah daya yang dikirimkan propeller ke air.
THP = EHP / ƞh
= 2365.43373 / 1.2886
= 1835.6 kW
(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 120)
h) Menghitung Daya Pada Poros Baling – Baling (SHP)
Daya Poros (PS) adalah daya yang terukur hingga daerah di depan bantalan
tabung poros (stern tube) dari sistem perporosan penggerak kapal
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%. Pada
perencanaan kali menggunakan / menempatkan kamar mesin kapal di
bagian belakang, sehingga mengalami losses sebesar 2%. Jadi efisiensi
transmisi porosnya (ηsηb) = 0.98
SHP = DHP / ηsηb
= 3178.54 / 0.98
= 3243.404 kW
(Dwi Priyanta Lecturer for PKM 2, Page7-11)
i) Menghitung Daya Penggerak Utama (BHP)
a. BHP scr
Besarnya daya mesin induk yang diperlukan pada perencanaan baling -
baling dan tabung poros baling - baling ini tidak terlepas oleh adanya
harga efisiensi sistem roda gigi transmisi atau G. Adanya harga efisiensi
sistem roda gigi transmisi G ini karena direncanakan pada hubungan
sistem transmisi daya antara motor induk dengan poros propeler terpasang
sistem roda gigi reduksi.
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 25
MT.CUU_KEE
Sistem roda gigi pada kapal ini direncanakan menggunakan Gigi Reduksi
Tunggal atau Single Reduction Gears dengan loss 2% untuk arah maju dan
Gigi Pembalik atau Reversing Gears dengan loss 1%. Harga efisiensi sistem
roda gigi transmisi atau G dari setiap sistem adalah :
1. G Single Reduction Gears = 0,98
2. G Reversing Gears = 0,99
(Edwar V. Lewis. Principles of Naval Architecture. Hal 120)
Daya Poros yang telah direncanakan di sini adalah daya maju, Sehingga
untuk daya motor penggerak yang diperlukan adalah
BHPscr = SHP / G
= 3243.404 / 0,98
= 3309.56 kW
(Surjo Widodo Adjie, Daya motor yang diinstal,Engine Propeller Matching)
b. BHP mcr
BHP (Brake Horse Power) yaitu daya yang didistribusikan untuk pengerak
utama. Besarnya daya motor penggerak utama (BHP) adalah daya
keluaran pada pelayaran normal atau SCR (Service Continue Rating),
dimana besarnya adalah 85 % dari daya keluaran pada kondisi maksimum
atau MCR (Maximum Continue Rating). Sedangkan daya keluaran pada
kondisi maksimum (MCR) motor induk ini adalah
BHPMCR = BHPSCR / 0,85
= 3309.56 / 0,85
= 3893.64 kW , dimana 1 HP = 0.7355 kW
= 5293.87 HP
(Surjo Widodo Adjie, Daya motor yang diinstal,Engine Propeller Matching)
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 26
MT.CUU_KEE
2.2.4 KESIMPULAN
NO UNIT SIMBOL NILAI SATUAN
1 Propeller max diameter DMAKS 5.867 meter
2 Wake fraction w 0.305
3 Thrust deduction factor t 0.104
4 Hull efficiency ηH 1.288
5 Efficiency relative rotative ηRR 1.05
6 Propulsive Efficiency ηO 0.55
7 Propulsive Coefficient PC 0.744
8 Effective Horse power EHP 2365.43 kW
9 Delivery Horse power DHP 3178.6 kW
10 Thrust Horse power THP 1835.6 kW
11 Shaft Horse power SHP 3243.4 kW
12 Break Horse power (service continuous rating)
BHPSCR 3309.6 kW
13 Break Horse power (Maksimum continuous rating)
BHPMCR 3893.64 kW
2.2.4 PEMILIHAN MESIN INDUK
Pemilihan mesin induk (main angine) dilakukan setelah daya mesin penggerak utama
yang diperlukan diketahui melalui perhitungan menggunakan rumusan.
Pertimbangan dalam pemilihan mesin induk dapat dilakukan dengan optimalisasi
segi teknik dan ekonomi.Untuk segi teknis antara lain dimensi yang cukup,
kehandalan, berat mesin induk, unjuk kerja mesin, ukuran mesin induk dan masih
banyak lagi seperti SFOC dan sebagainya yang perlu pertimbangan. Sedangkan
untuk faktor ekonomis antara lain harga mesin induk, keawetan, spare part, bahan
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 27
MT.CUU_KEE
bakar, minyak pelumas serta pelumasan. Adapun mengenai daya kerja dan putaran
kerja yang sesuai dengan perhitungan kondisi kapal dapat dilakukan dengan
mengatur putaran kerja sehingga diperoleh daya seperti yang telah ditentukan.
Pemilihan mesin utama dengan menentukan karakteristik dasar sebagai berikut ini;
Daya yang diperkirakan.
Factor kecepatan yang diinginkan
Jenis kontruksi sistemnya
Dari berbagai pertimbangan diatas, maka dalam perencanaan untuk MT.CUU_KEE
dipilih mesin induk sebagai berikut :
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 28
MT.CUU_KEE
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 29
MT.CUU_KEE
KETERANGAN :
Merek : MAN B&W
Jenis : Motor diesel 2 langkah
Tipe : L 35 MC
Jumlah silinder : 6
Bore : 350 mm
Stroke : 1050 mm
Selengkapnya data spesifikasi ini dapat dilihat pada lampiran spec engine dari motor
diesel tipe tersebut.
2.2.5 PEMILIHAN GEAR BOX
Karena n (rpm) mesin dengan n (rpm) propeler berbeda maka digunakan gear box
untuk menurunkan rpm mesinnya,untuk memilih gearbox yang sesuai dengan mesin
induk memang susah karena kita juga harus menyesuaikan dengan ratio gearbox
yang tersedia dipasaran karena bila kita memesan gear box yang berbeda dengan
gear box dipasaran otomatis biaya yang dibutuhkan sangat mahal oleh sebab itu
Tugas Propeller dan Sistem Perporosan
Syukry Maulidy | 4207 100 079 30
MT.CUU_KEE
gear box yang dipilih pada perancangan ini adalah gear box dengan ratio 1.649
dengan spesifikasi dibawah ini :
Merek : ZF MARINE
Tipe : ZF 20570 NR2B
Ratio gear box : 1.649