BySurjo W. Adji

Dept. of Marine Systems EngineeringITS Surabaya

Back To Main Menu

A. PERHITUNGAN DAYA KAPAL DAN PEMILIHAN MOTOR INDUK

(1) DATA KAPAL

1. Nama : KM. Contoh

2. Tipe : General Cargo

3. Dimensi Utama :

1. LWL : 116,478 meter

2. LPP : 111,999 meter

3. B : 116,711 meter

4. H : 9,979 meter

5. T : 7,822 meter

6. Cp : 0,7298

7. Cb : 0,7209

8. VS : 12,50 knots .

4. Rute Pelayaran : Jakarta - Tokyo

5. Radius Pelayaran : 2746 mil laut

(2) PERHITUNGAN TAHANAN KAPAL : METODE GULDHAMMER –

HARVALD

Pada perhitungan untuk mencari tahanan kapal dipakai data - data ukuran utama kapal,

rumus - rumus perhitungan tabel, dan diagram. Metode perhitungan yang digunakan

adalah metode Guldhammer – Harvald

a. MENGHITUNG VOLUME DISPLACEMENT

∇ = Lwl x B x T x Cb

= 116,478 x 16,711 x 7,822 x 0,7209

= 10975,874 m3

b. MENGHITUNG ANGKA FROUDE

Fn = V / ( √ g x Lwl )

Dimana : V = 12,5 knot

= 6,43 m / detik

g = Percepatan gravitasi standar( = 9,8 m / detik2 )

Fn = 6,43 / 9,8 x 116,478

= 0,005633016

c. MENGHITUNG ANGKA REYNOLD

Rn = ( V x Lwl )/ Vk

Dimana : Vk = Koefisien Viskositas kinematik ( = 1,188.10-6 )

Rn = ( 6,43 x 116,478 ) / 1,18 x 10-6

= 6,30 . 108

d. MENGHITUNG WETTED SURFACE AREA (WSA )

Wetted Surface Area atau S dapat dihitung dari rumus seperti pada berikut ini (Harvald

113)

S = L x [( 2T ) + (1,37 x ( Cb - 0,274 ) x B )]

= 116,478 x [( 2 x 7,822) + (1,37- 0,7209-0,274) x 16,711]

= 3014,91 m2

e. MENGHITUNG TAHANAN GESEK

Menurut ITTC ( Harvald 119 ) :

CF = 0,075 / ( Log Rn - 2 ) 2

= 0,075 / ( Log 6,30 108 - 2 ) 2

= 1,618.10-3

f. MENGHITUNG TAHANAN SISA

CR atau tahanan sisa kapal dapat ditentukan melalui diagram Guldhammer - Harvald

dengan hasilnya adalah sebagai berikut

! Interpolasi Diagram

L / ( ∇ 1/3 ) =116,478/ (10975,874) 1/3

= 5,24

Dari hasil tersebut kita interpolasi pada Diagram Guldhammer dan Harvald

diperoleh :

L/ V1/3 = 5 CR = 1,15 x 10-3

L/ V1/3 = 5,5 CR = 0,94 x 10-3

Dengan rumus interpolasi diperoleh :

Y – Y1 ( X2 - X1) = X – X1 ( Y2 – Y1 )

5,24 – 5[ ( 0,94 – 1,15 ). 10-3] = X – 1,15 x 10-3[ ( 0,94 – 1,15 ) .10-3]

103 X = 1,049

CR = 1,049 x 10-3

! Koreksi CR terhadap B/T

B/T = 16,711/ 7,822

= 2,136

Dengan rumus koreksi berikut :

103 CR = 103 CR (B/T=2,5) + [ 0,16 ( B/T - 2,5 )]

= 1,045 + [ 0,16 x ( 2,136 - 2,5 )]

= 0,9867

! Koreksi CR terhadap LCB

Dari diagram NSP diperoleh :

LCB = 1,1 % (di depan midship)

Dari Gbr. 5.5.15 Harvald hal. 130 diperoleh LCB standard = 0,525 %

Sehingga :

∆ LCB = LCB - LCBstandard

= 1,1 - 0,525

= 0,575

Karena LCB berada didepan LCB standard maka koreksi untuk CR :

103 CR = 103 CR (standar) + d103 CR x | ∆ LCB |

d.LCB

Dengan interpolasi pada Gbr. 5.5.16 Harvald hal.130 diperoleh :

d103 CR = 0,0042

d.LCB

Sehingga :

103 CR = 0,9867 + ( 0,042 x 0,575 )

= 1,0108

! Koreksi CR karena adanya anggota badan kapal

Dalam hal ini, yang perlu dikoreksi adalah karena adanya boss baling - baling,

sehingga CR dinaikkkan 3 % saja.

103 CR = (1 + 3% ) x 1,0108

CR = 1,0411. 10-3

g. KOEFISIEN TAHANAN TAMBAHAN

Karena adanya tahanan tambahan untuk korelasi model kapal, sehingga koefisien

penambahan tahanan atau CA untuk L > 100 m dan L < 150 m, ini menggunakan 103

CA = 0,2. (Harvald. 5.5.23 hal 132).

Sehingga CA = 0,2. 103

h. KOEFISIEN TAHANAN UDARA

Besarnya koefisien tahanan udara menurut (Harvald. 5.5.26 hal 132) adalah sebagai

berikut :

103 CAA = 0,07

CAA = 0,07.10-3

i. KOEFISIEN TAHANAN KEMUDI

Besarnya koefisien tahanan kemudi menurut (Harvald. 5.5.27 hal 132) adalah sebagai

berikut :

103 CAS = 0,04

CAS = 0,04.10-3

j. KOEFISIEN TAHANAN TOTAL KAPAL

Koefisien tahanan total kapal atau CT dapat ditentukan dengan menjumlahkan seluruh

koefisien - koefisien tahanan kapal yang ada

CT = CR + CF + CA + CAA + CAS

= ( 1,0411 + 1,618 + 0,2 + 0,07 + 0,04 ) . 10-3

= 2,9691. 10-3

k. TAHANAN TOTAL KAPAL

RT = CT x 1/2 x ρ x V2 x S

= 2,9691 . 10-3 x 1/2 x 1025 x (6,43)2 x 3013,91

= 189614,2271 N

Besarnya tahanan total kapal ini masih merupakan harga pada pelayaran percobaan.

l. KONDISI PELAYARAN DINAS

Karena dari perencanaan telah ditentukan bahwa rute pelayaran kapal adalah Jakarta -

Tokyo. Maka kondisi karakteristik daerah pelayaran dinas kapal ini diambil harga

tambahan untuk jalur pelayaran Asia Timur yaitu sebesar 20 - 25 %. Dalam

perencanaan ini diambil harga tambahan sebesar 20 %1.

Sehingga,

RT(dinas) = RT + 20% RT

= 189614,2271+ ( 20% x189614,2271)

= 227537,0725 N

m. PERHITUNGAN DAYA EFEKTIF KAPAL

Perhitungan Daya Efektif atau PE

PE = ( RT(dinas) / 1000 ) x VS

= (227537,0725 / 1000 ) x 6,43

= 1463,06 KW

= 1961,206434 HP

(3) PERHITUNGAN KARAKTERISTIK DAYA PROPULSI KAPAL

Dalam menghitung Interaksi antara hull atau badan kapal dengan propeler ini dipakai

untuk menentukan gaya dorong atau thrust yang diperlukan oleh sebuah kapal berdasarkan

karakteristik dari propeler yang terpasang pada buritan kapal.

Pada perhitungan ini kapal ditentukan bekerja dengan propeler tunggal atau single screw.

a. PERHITUNGAN WAKE FRACTION ( w )

Dengan menggunakan rumus yang diberikan oleh Taylor2,

Dimana Cb = 0,7209, maka :

w = 0,283 + {[(0,314 - 0,283)/(0,75 - 0,7)]x(0,7209 - 0,7)}

= 0,2956

b. PERHITUNGAN SPEED OF ADVANCE ( Va )

Va = ( 1 - w ) Vs

= ( 1 - 0,2956 ) x 6,43

= 4,529292 m/detik

c. PERHIRTUNGAN THRUST DEDUCTION FACTOR ( t )

Dari ketentuan yang ada diameter propeler / D dapat diasumsikan sebagai berikut

0,6 T ≤ D ≤ 0,7 T3

0,6 x 7,822 ≤ D ≤ 0,7 x 7,822

4,6932 m ≤ D ≤ 5,4754 m

Di sini diambil diameter propeler atau D = 5,4 m

Kemudian dari persamaan berikut :

1. d = 0,625(B/L) + 0,08

= [0,625 x (16,711/111,999] + 0,08

= 0,173

2. e = 0,165 - 0,25 (B/L)

= 0,165 - [0,25 x (16,711/111,999)]

= 0,1276

3. f = 825 – 8060 (B/L) + 20300 (B/L)2

= 825 - [8060 x (16,711/111,999)] + [20300x(16,711/111,999) 2]

= 74,331

4. t1 = ( d + e ) / [ f (0,98-Cb)3 + 1 ]

= ( 0,173 + 0,1276 ) / [ 74,331x (0,98 - 0,7209) 3 + 1 ]

= 0,1310

5. t2 = 2 [(D/L) - 0,04]

= 2 x [(4,95/111,999) - 0,04]

= 0,00303

Maka thrust deduction faktor :

t = t1 + t21

= 0,1310 + 0,003

= 0,134

d. PERHITUNGAN EFISIENSI LAMBUNG ( ηH )

ηH = (1-t) / (1-w)

= (1 - 0,134) / (1 - 0,2956)

= 1,23

e. PERHITUNGAN GAYA DORONG ATAU THURST ( T )

T = RT/ (1-t)

= 227537,0725 /(1-0,134)

= 262744,8874 N

f. PERHITUNGAN DAYA DORONG ( PT )

- Berdasarkan speed of advance

PT = ( T / 1000 ) x Va

= ( 262744,8874 N/ 1000 ) x 4,529292

= 1190,048 KW

= 1595,239 HP

- Berdasarkan efisiensi lambung

PT = PE / ηH

= 1595,239 HP/ 1,21

= 1594,476748 HP

g. PERHITUNGAN EFISIENSI PROPULSIF

Efisiensi Relatif Rotatif

Harga ηrr atau efisiensi relatif rotatif untuk kapal dengan propeler tipe single screw

adalah berkisar antara 1,02 sampai 1,05. Dalam perencanaan propeler dan tabung

poros propeler ini diambil harga ηrr sebesar 1,05

Sehingga, ηrr = 1,05

Efisiensi Propeler

Efisiensi propeler atau ηP di sini merupakan harga efisiensi propeler yang terpasang di

bagian buritan kapal. Pada perencanaan propeler dan tabung poros propeler ini diambil

harga asumsi ηP sebesar 0,6

Sehingga, ηP = 0,6

Koefisien propulsif

Koefisien Propulsif atau PC merupakan harga koefisien yang diperoleh dari perkalian

antara efisiensi lambung, efisiensi relatif rotatif, dan efisiensi propeler.

PC = ηH .ηrr. ηP

= 1,23 x 1,05 x 0,6

= 0,7749

(4) PERHITUNGAN KARAKTERISTIK DAYA - DAYA MEKANIS SISTEM

PROPULSI DAN DAYA MOTOR PENGGERAK UTAMA

a. PERHITUNGAN DAYA PADA TABUNG POROS BALING - BALING

Daya pada tabung poros baling - baling atau PD dihitung dari perbandingan antara

Daya Efektif atau PE dengan Koefisien Propulsif atau PC.

PD = PE / PC

= 1961,206434 / 0,7749

= 2530,915517 HP

b. PERHITUNGAN DAYA PADA POROS BALING - BALING

Di sini kapal memiliki kamar mesin di bagian belakang, dengan loss 2%4. Sehingga

harga efisiensi bantalan dan tabung baling - baling atau ηSηB adalah 0,98.

PS = PD / ηSηB

= 2530,915517 HP/ 0,98

= 2582,56685 HP

c. PERHITUNGAN DAYA PENGGERAK UTAMA YANG DIPERLUKAN

Besarnya daya motor penggerak utama atau PB yang diperlukan pada perencanaan

baling - baling dan tabung poros baling - baling ini tidak terlepas oleh adanya harga

efisiensi sistem roda gigi transmisi atau ηG. Adanya harga efisiensi sistem roda gigi

transmisi atau ηG ini karena direncanakan pada hubungan sistem transmisi daya antara

motor induk dengan poros propeler terpasang sistem roda gigi reduksi.

Sistem roda gigi pada kapal ini direncanakan menggunakan Gigi Reduksi Tunggal

atau Single Reduction Gears dengan loss 2%5 untuk arah maju dan Gigi Pembalik

atau Reversing Gears dengan loss 1% Dari data sistem ini dapat diketahui harga

efisiensi sistem roda gigi transmisi atau ηG dari setiap sistem adalah

1. ηG Single Reduction Gears = 0,98

2. ηG Reversing Gears = 0,99

Daya Poros yang telah direncanakan di sini adalah daya maju, Sehingga untuk daya

motor penggerak yang diperlukan adalah

PB = PS / ηG PB

= 2582,56685 HP/ 0,98

= 2635,2723HP

Besarnya daya motor penggerak utama atau motor induk ini adalah daya keluaran

pada pelayaran normal atau SCR, dimana besarnya adalah 85 % dari daya keluaran

pada kondisi maksimum atau MCR. Sedangkan daya keluaran pada kondisi

maksimum atau MCR dari motor induk ini adalah

PB(MCR) = PB(SCR) / 0,85

= 2635,2723HP / 0,85

= 3100,32 HP

(5) PEMILIHAN MOTOR PENGGERAK UTAMA

Dari data mengenai karakteristik putaran kerja dan daya pada kondisi MCR dari dua

metode tersebut diatas maka dapat ditentukan spesifikasi motor penggerak utama atau

main engine dari kapal ini dengan mengacu pada BHP at MCR yang paling besar.

Sehingga dari data ini, dapat ditentukan tipe - tipe motor penggerak yang akan dipakai.

Digunakan mesin merk : STORK WARTSILA DIESEL

Jenis : 9 SW 280

Putaran engine : 750 rpm

Daya mesin : 3120 BHP

Selengkapnya data spesifikasi ini dapat dilihat pada lampiran spec engine dari motor

diesel tipe tersebut

B. DESAIN PROPELER

Dari perhitungan Tahanan di tugas rencana umum diketahui data sebagai berikut

! PB (MCR) = 3100,32 HP sehingga :

digunakan mesin merk : STORK WARTSILA DIESEL

Jenis : 9 SW 280

Putaran engine : 750 rpm

Daya mesin : 3120 BHP

! Va = 4,5292 m/s = 8,805 knots

! Vs = 12,5 knots

! PD = 2530,91 Hp

Dipilih GEARBOX merk REINTJES type WLS (reduction only)

! Ratio of gearbox : 6:1 dan 7,5 :1

! Dimensi : Panjang 470 mm , Lebar 790 mm

TYPE B4-55Langkah- langkah :

Perhitungan Diameter Optimum

" Mencari nilai Bp

5,25,2

5,0

805,891,2530125x

VaxPN

Bp dprop == = 36,74719

" Dari diagram Bp - δ (terlampir) dapat diperoleh harga (P/D)o = 0,75 dan δ0 =

203,428 (untuk 4.55 B series screws)

" Menghitung Nilai Do

329468,14125

805,8428,203 === xNpropoxVaDo δ

" Menghitung nilai Po

Po = (P/D) * Do * N prop = 1343,3877

" Mencari nilai Dopt (DB )

Db= 0,95 x 12,7875 = 13,612995 (untuk single screw)

" Menghitung δB

( * ) /B Nprop Db Vaδ = =199,5

" Berdasarkan perhitungan δB maka dapat dicari besarnya (P/D)B dari Bp - δ

diagram yaitu sebesar : 0,81

" Mengitung PB

(P)B= (P/D)x DB x N prop = 1378,25

Cek nilai D apakah memenuhi rule

1. D max = 0,6 T – 0,7T = 15,393696 ft - 17,959312 ft

= 4,6932 m – 5,4754 m

karena DB = 13,612995 ft = 4,1509 m berarti masih memenuhi rule dimana

disebutkan bahwa Db < D max

2. Berdasarkan “ Design Screw Propeler ” hal 330 disebutkan bahwa perlu

dipertimbangkan tempat yang tersedia di lines plan = X = 5,4 m dan

berdasarkan gambar 10.1 (terlampir ) maka diketahui bahwa D b + 0,03 D

+ 0,08 D tidak boleh melebihi nilai X (5,4 m)

= 4,159+ (0,03*4,159 ) + (0,08*4,159 )

= 4,61649 m (memenuhi)

3. Pertimbangan Effisiensi

Effisiensi yang dihasilkan sebesar =57 %. Karena dalam perencanaan kita

cari effisiensi yang paling besar maka dicoba dibandingkan dengan type

series yang lain begitu pula dengan rasio gear box yang berbeda supaya

diketahui effisiensi paling tinggi dengan catatan masih memenuhi rule di

atas.

Untuk lebih jelasnya ukuran dalam langkah langkah di atas ditabelkan sebagai berikut :

TYPE B 4-55

Rasio GearBox

6:1 7,5:1

Bp 27,560386 22,048309(P/D)A 0,75 0,825

δ 203,428 182,495Do 14,3294468 16,068685Po 1343,3877 1325,6665Db 13,612995 15,265251δb 199,5 180.5

(P/D)b 0,81 0,855Pb 1378,25 1305,18η 57 61,5

Dilakukan perbandingan dengan type series yang lain :

TYPE B4-40

Rasio Gear Box 6:1 7,5:1Bp 27,560386 22,048309

(P/D)A 0,7 0,76δ 210 190

Do 14,7924 16,7295Po 1294,335 1271,442Db 14,05278 15,89302δb 193,2566 173,3703

(P/D)b 0,88 0,955Pb 1545,8 1517,18η 59,5 62,1

TYPE B4-70

Rasio Gear Box 6:1 7,5:1Bp 27,560386 22,048309

(P/D)A 0,81 0,855δ 220 180

Do 15,4968 15,849Po 1569,051 1355,0895Db 14,72196 15,05655δb 209 171

(P/D)b 0,728 0,96Pb 1339,698 1445,43η 57,5 60,5

TYPE B4-85

Rasio Gear Box 6:1 7,5:1Bp 27,560386 22,048309

(P/D)A 0,815 0,84δ 198,8 180

Do 14,003427 15,849Po 1426,6037 1331,316Db 13,303298 15,5655δ 188,86 171

(P/D)b 0,83 0,93Pb 1380,217 1400,26η 57 59

" PEMILIHAN TYPE PROPELER

Berdasarkan hasil dari grafik diatas maka dipilih propeler FPP type series B4-70

dengan putaran 100 rpm dengan pertimbangan sebagai berikut:

1. Db =15,05656ft = 4,954030039 m

Dimana nilai D opt (4,954030039 m) < D max (4,6932 m – 5,4754 m)

(memenuhi)

2. Mengecek apakah nilai Db +0,03 Db+0,08 Db tidak lebih dari ukuran yang tersedia di

lines plan yaitu sebesar 5,4 m.

CEK : 4,954039939 + ( 0,03*4,954039939) + ( 0,08*4,954039939)

= 5,026363134 m < 5,4 m (memenuhi)

3. Effisiensi yang dihasilkan paling tinggi dari series yang lain yang memenuhi rule. yaitu

: 60,50 %. (Ada series lain yang mempunyai Effisiensi lebih tinggi tetapi tidak

memenuhi kedua rule di atas.)

C. ENGINE PROPELLER MATCHING

1) Karakteristik Tahanan Kapal

Dalam hubungannya dengan engine propeller matching, data tahanan kapal digunakan

untuk mendapatkan nilai konstanta α yaiutu konstanta yang dikalikan dengan kwadrat

kecepatan kapal sehingga sebanding dengan tahan total kapal.

Tahanan total kapal dalam berbagai kecepatan dapat diketahui dari perhitungan

maupun dari uji tarik pada towing tank dengan menggunakan model. Data tahanan

kapal yang diberikan dalam hal ini adalah harga tahanan tanpa sea margin dan kapal

yang diasumsikan dalam kondisi ideal, data tersebut dapat dilihat pada tabel berikut

ini,

Vs(knots) Vs(M/s) RT(N) EHP(kw) EHP(HP)1 0.5144 1213.53 0.6242404 0.8145282 1.0288 4854.12 4.993923 6.5162213 1.5432 10921.8 16.85449 21.992244 2.0576 19416.5 39.951384 52.129765 2.572 30338.3 78.030047 101.81596 3.0864 43687.1 134.83592 175.9387 3.6008 59463 214.11445 279.3838 4.1152 77666 319.61107 417.03819 4.6296 98296 455.07123 593.790610 5.144 121353 624.24037 814.527611 5.6584 146837 830.86394 1084.13612 6.1728 174748 1078.6874 1407.504

12.5 6.43 189614 1219.2195 1590.87413 6.6872 205087 1371.4561 1789.517

Tabel 1. Data EHP, tahanan, dan kecepatan kapal pada kondisi trial

Jika data tahanan dan kecepatan kapal digambarkan pada sebuah grafik maka maka

akan terjadi sebuah grafik scatter ( titik-titik sebaran ) seperti berikut ini:

HUBUNGAN TAHANAN-KECEPATAN

0

50000

100000

150000

200000

250000

0 2 4 6 8

Vs (m/s)

Rt (

N)

Gambar 1 - Grafik scatter hubungan antara tahanan dan kecepatan kapal

Untuk mendapatkan harga konstanta α maka dilakukan perhitungan atau analisa regresi

grafik tersebut di atas agar didapat hubungan :

RT = α . Vs2

= ½ * α * S * CT * Vs2

α = ½ * ρ * S * CT

= ½ * 1025* 3014,91 * 2,9691. 10-3

= 4587,679

Hubungan tahanan kapal dan kecepatan kapal ini akan diimplementasikan ke dalam

bentuk hubungan kwadrat antara KT dan J

222)1)(1(

xJDwt

Kt ρα−−

=

222 954,41025)2956,01)(134,01(

679,4587 xJx

Kt −−=

Kt = 0,424424641 J2

Hubungan KT dan J di atas adalah hubungan yang didapat pada kondisi trial ( ideal ),

untuk mendapatkan titik operasi propeller pada kondisi service maka harga sea margin

harus pula diperhitungkan , harga sea margin ini akan mempengaruhi besarnya tahanan

kapal, oleh karena itu maka hubungan antara KT dan J juga akan berubah. Besarnya sea

margin yang sesuai dengan daerah pelayaran kapal (Asia Timur ) adalah 15 % - 20 % . (

Harvald Sv. Aa, Resistance And Propulsion of Ships 1983). Pengaruh penambahan sea

margin tersebut akan ditunjukkan sebagai berikut :

KT = 120 % * 0,4244246 * J2

KT =0,50930957 J2

Hubungan KT dan J2 baik untuk kondisi trial ( ideal ) maupun untuk kondisi service ini

kemudian akan diplotkan pada kurva open water propeller untuk mendapatkan titik

operasi propeller.

Kurva Kt J

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

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

J

Kt

Trial

Service

Gambar 2- Grafik KT- J pada kondisi trial dan service

Karakteristik Propeller

Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa karakteristik propeller, untuk fixed pitch

propeller diberikan dalam konstanta-konstanta sebagai berikut :

# Koefisien gaya dorong ( KT )

# Koefisien Torsi ( KQ )

# Koefisien Advance ( J )

# Effisiensi Open Water ( η o )

Harga konstanta - konstanta ini didapatkan dari open water test pada laboratorium .

Data ini diperoleh dari ‘Laboratorium Hidrodinamika (LHI)-BPPT Surabaya”.

Harga – harga konstanta tersebut dapat dlihat pada tabel pada halaman berikut ini :

J KT KQ eff0 0.3124 0.339 0

0.05 0.3004 0.335 0.070.1 0.2873 0.328 0.140.15 0.2733 0.315 0.2070.2 0.2582 0.302 0.2720.25 0.2422 0.288 0.3350.3 0.2253 0.273 0.3950.35 0.2076 0.257 0.450.4 0.1891 0.24 0.5020.45 0.1698 0.222 0.5480.5 0.1498 0.203 0.5870.55 0.1292 0.183 0.6170.6 0.108 0.162 0.6360.65 0.0862 0.14 0.6360.7 0.0638 0.117 0.6110.75 0.041 0.092 0.5340.8 0.0178 0.065 0.344

0.838 0 0.045 0Tabel 2. Open Water Propeller Bp series 4-70

Kurva Open Water Bp series 4-70

00.05

0.10.15

0.20.25

0.30.35

0.40.45

0.50.55

0.60.65

0.7

0 ...

0.1

...

0.2

...

0.3

...

0.4

...

0.5

...

0.6

...

0.7

...

0.8

...

0.9

J

Kt,K

q,J

KQKTEff

Gambar 3- Kurva open water propeller

Harga KT yang didapat dari perhitungan rumusan di atas akan terlihat pada tabel berikut

ini :

J Kt sea trial Kt sea margin0 0 0

0,1 0,00424 0,005090,2 0,01698 0,020370,3 0,0382 0,045840,4 0,06791 0,081490,5 0,10611 0,127330,6 0,15279 0,183350,7 0,20797 0,249560,8 0,27163 0,325960,9 0,34378 0,412541 0,42442 0,50931

Tabel 3. Hubungan KT dan J pada kondisi trial dan kondisi service

Nilai KT pada kedua kondisi ini kemudian diplotkan pada Grafik Open Water Propeller.

Dari hasil pengeplotan akan didapatkan titik operasi propeller yaitu dengan menemukan

titik perpotongan antara KT ( pada diagram open water ) dengan KT = J2 pada kondisi trial

maupun kondisi service.

Grafik Open Water Propeller dengan hasil plot nilai KT dapat dilihat seperti berikut :

Kurva Open Water Bp series 4-70

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8

J

Kt,K

q,E

ff

KT

KQ

Eff

Kt seatrialKt seamargin

Gambar 4 - Grafik untuk mencari titik operasi propeller

Berdasarkan pembacaan grafik maka didapatkan hasil :

1. Titik operasi propeller pada kondisi trial :

J = 0,55

KT = 0,1301

KQ = 0,198

ηo = 0,6

2. Titik operasi propeller dengan sea margin 20 % ( kondisi service)

J = 0,4905

KT = 0,159

KQ = 0,21

ηo = 0,587

Dari harga KQ yang diperoleh, dapat dihitung besarnya torsi dari propeller pada kondisi

open water Qtrial, juga dapat dihitung besarnya torsi yang disalurkan

( delivered torque) oleh permesinan ke propeller Qmargin.

RpsRpmprop Q trial Pd Pb % rpm

% dayatrial

0,5 30 151,3941 75,69707 78,85112 30 2,5272790,533333 32 172,2529 91,86821 95,69605 32 3,0671810,566667 34 194,4574 110,1925 114,7839 34 3,67897

0,6 36 218,0076 130,8045 136,2547 36 4,3671390,633333 38 242,9035 153,8389 160,2488 38 5,1361810,666667 40 269,1451 179,4301 186,9064 40 5,990588

0,7 42 296,7325 207,7128 216,3675 42 6,9348550,733333 44 325,6656 238,8215 248,7724 44 7,9734730,766667 46 355,9445 272,8907 284,2612 46 9,110936

0,8 48 387,569 310,0552 322,9742 48 10,351740,833333 50 420,5393 350,4494 365,0515 50 11,700370,866667 52 454,8553 394,2079 410,6333 52 13,16132

0,9 54 490,517 441,4653 459,8597 54 14,739090,933333 56 527,5245 492,3562 512,871 56 16,438170,966667 58 565,8777 547,0151 569,8074 58 18,26306

1 60 605,5766 605,5766 630,8089 60 20,218231,033333 62 646,6212 668,1752 696,0159 62 22,30821,066667 64 689,0116 734,9457 765,5684 64 24,53745

1,1 66 732,7477 806,0224 839,6067 66 26,910471,133333 68 777,8295 881,5401 918,2709 68 29,431761,166667 70 824,257 961,6332 1001,701 70 32,10581

1,2 72 872,0303 1046,436 1090,038 72 34,937111,233333 74 921,1493 1136,084 1183,421 74 37,930161,266667 76 971,614 1230,711 1281,991 76 41,08944

1,3 78 1023,424 1330,452 1385,887 78 44,419461,33333333 80 1076,58 1435,44 1495,25 80 47,924711,36666667 82 1131,08 1545,81 1610,22 82 51,60967

1,4 84 1186,93 1661,7 1730,94 84 55,478841,43333333 86 1244,12 1783,24 1857,55 86 59,536711,46666667 88 1302,66 1910,57 1990,18 88 63,78778

1,5 90 1362,55 2043,82 2128,98 90 68,236541,53333333 92 1423,78 2183,13 2274,09 92 72,887491,56666667 94 1486,35 2328,62 2425,65 94 77,7451

1,6 96 1550,28 2480,44 2583,79 96 82,813891,63333333 98 1615,54 2638,72 2748,67 98 88,098341,66666667 100 1682,16 2803,6 2920,41 100 93,60294

RpsRpm prop Q margin Pd margin

Pbmargin % rpm

% dayamargin

0,5 30 156,6532 78,32661 81,59022 30 2,6150710,533333 32 178,2365 95,05949 99,0203 32 3,1737280,566667 34 201,2124 114,0203 118,7712 34 3,806769

0,6 36 225,5806 135,3484 140,9879 36 4,5188430,633333 38 251,3414 159,1829 165,8155 38 5,3145990,666667 40 278,4946 185,6631 193,399 40 6,198687

0,7 42 307,0403 214,9282 223,8836 42 7,1757550,733333 44 336,9785 247,1175 257,4141 44 8,2504520,766667 46 368,3091 282,3703 294,1358 46 9,427428

0,8 48 401,0322 320,8258 334,1935 48 10,711330,833333 50 435,1478 362,6232 377,7325 50 13,618520,866667 52 470,6559 407,9018 424,8977 52 13,61852

0,9 54 507,5564 456,8008 475,8341 54 15,251090,933333 56 545,8494 509,4595 530,6869 56 17,00920,966667 58 585,5349 566,0171 589,6011 58 18,89747

1 60 626,6129 626,6129 652,7217 60 20,920571,033333 62 669,0833 691,3861 720,1938 62 23,083141,066667 64 712,9462 760,4759 792,1624 64 25,38982

1,1 66 758,2016 834,0217 868,7726 66 27,845281,133333 68 804,8494 912,1627 950,1694 68 30,454151,166667 70 852,8897 995,038 1036,498 70 33,22109

1,2 72 902,3225 1082,787 1127,903 72 36,150741,233333 74 953,1478 1175,549 1224,53 74 39,247761,266667 76 1005,366 1273,463 1326,524 76 42,51679

1,3 78 1058,976 1376,668 1434,03 78 45,962491,33333333 80 1113,978 1485,305 1547,192 80 49,58951,36666667 82 1170,374 1599,511 1666,157 82 53,40246

1,4 84 1228,161 1719,426 1791,068 84 57,406041,43333333 86 1287,341 1845,189 1922,072 86 61,604881,46666667 88 1347,914 1976,94 2059,313 88 66,00362

1,5 90 1409,879 2114,818 2202,936 90 70,606921,53333333 92 1473,236 2258,963 2353,086 92 75,419421,56666667 94 1537,986 2409,512 2509,908 94 80,44578

1,6 96 1604,129 2566,606 2673,548 96 85,690651,63333333 98 1671,664 2730,384 2844,15 98 91,158661,66666667 100 1740,591 2900,985 3021,86 100 96,85448

Dimana :

Q = KQ ρ n2 D5

PD = 2 π Q n

PB = DHP / ηs dimana ηs = 0,96

Hubungan antara beban propeller dan kecepatan propeller akan lebih jelas terlihat dalam

gambar berikut ini:

Kurva BHP terhadap rpm

0

20

40

60

80

100

30 40 50 60 70 80 90 100 110

Rating Rpm

Rat

ing

daya

TrialService

Karakteristik Motor Induk

Dalam proses matching ini komponen terakhir sekaligus yang mempunyai peran sangat

penting adalah motor induk. Dalam hal ini yang dibutuhkan dalam matching adalah

pengeplotan kurva beban propeller vs rpm propeller pada kurva daya vs rpm motor induk.

Untuk itu maka perlu diketahui karekteristik unjuk kerja (performance) dari pada motor

induk yaitu motor diesel putaran tinggi.

Data shop test dapat dilihat dalam tabel sebelumnya, dimana dari data di atas dan data

spesifikasi motor diketahui besarnya kondisi Maximum Continuous Rating dari motor

induk sebagai berikut yaitu :

100% BHP = 3120 hp

100% RPM = 750 rpm

100% BMEP = 249,6

Batasan kecepatan motor minimum (idling speed) yang didapat pula dari spesifikasi

engine adalah 262,5 RPM

Sedangkan untuk mencari besarnya Spesifik Fuel Consumption maka digunakan besarnya

Fuel Consumption atau dalam istilah diesel adalah mf Fuel Mass Flow (laju aliran bahan

bakar) yang mempunyai besaran kg/hr atau kg/s

SFC =BHPmf

Dimana motor diesel dikenal dengan motor yang mempunyai Fuel Rack yang konstan

(artinya massa bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam silinder per siklus adalah konstan.

Dan besarnya aliran massa bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam silinder sebanding

dengan putaran motor (putaran pompa bahan bakar sebanding dengan putaran motor),

yaitu:

mf = δmfnz ..

dimana :

mf = laju aliran bahan bakar (kg/s)

z = jumlah silinder

n = putaran per detik

mf = massa bahan bakar yang diinjeksikan per silinder per putaran kg

δ = 1 – untuk 2 tak ; 2-untuk 4 tak

Dari data data maka disusun kurva karakteristik motor induk, seperti yang dapat dilihat

pada gambar berikut, sementara itu untuk melakukan matching maka daerah kerja motor

induk tersebut harus dinyatakan dengan batasan yang lebih spesifik lagi. Berikut ini adalah

kurva daerah service (service range chart):

Proses Matching

Setelah mendapatkan karakteristik tahanan kapal yang kemudian diubah menjadi

karakteristik beban propeller dan setelah mendapatkan daerah kerja motor induk (service

range chart) maka langkah berikutnya adalah memplotkan kurva-kurva tersebut.

Karena adanya perbedaan antara kecepatan motor dengan kecepatan propeller ( adanya

reduction gear) maka dalam proses matching digunakan langkah derating yaitu

mengasumsikan bahwa besarnya putaran propeller sama dengan putaran motor. Hal di atas

dilakukan dengan mengasumsikan bahwa 100% putaran motor induk sama dengan 100%

putaran propeller. Untuk memplotkan kurva beban propeller pada daerah kerja motor

induk maka dalam kurva tersebut besarnya putaran propeller dan putaran motor yang

merupakan sumbu x kurva yang dinyatakan dalam skala %.

Selain itu karena dalam daerah kerja motor , daya motor dinyatakan dalam % maka dalam

proses matching ini beban propeller juga dinyatakan dalam persentase dan mengacu

kepada daya MCR dari motor sebagai 100% daya.

Dalam penganalisaan hal-hal yang diperhatikan yaitu:

" Matching dilakukan untuk mendapatkan operasi kapal pada kondisi service,

jadi kurva beban propeller pada saat service saja yang akan dijadikan acuan.

" Dalam matching kurva beban harus masuk ke dalam daerah kerja motor yaitu

daerah dimana motor aman beroperasi. Penentuan daerah kerja service motor

bergantung pada Diesel Engine Service Range Chart.

" Titik-titik perpotongan yang diambil adalah titik-titik kritis antara kurva beban

propeller dengan daerah kerja tanpa henti ( Continuous Service Range ) dari

daerah kerja motor.

" Setelah titik - titik matching ditemukan, masing-masing titik tersebut akan

dianalisa :

! Daya motor, kecepatan motor, kecepatan propeller, beben propeller

! Besarnya Spesifik Fuel Oil Consumption

! Kecepatan kapal yang dicapai.