BAB V

PERENCANAAN POROS DAN PERLENGKAPAN PROPELLER

5.1 Perhitungan Poros

5.1.1 Daya Perencanaan

1. Daya poros

SHP = 2098,45 HP

= 1564,814 kW

2. Faktor koreksi daya (fc)

a. fc = 1,2 - 2,0 (Daya maksimum)

b. fc = 0,8 - 1,2 (Daya rata – rata)

c. fc = 1,0 - 1,5 (Daya normal)

Diambil fc = 1,3

Sehingga

DHP = fc x SHP

= 1,3 x 2098,45

= 2727,985 HP

= 2034,258 kW

5.1.2. Momen torsi (T)

T = 9,74 x 105 x (DHP / N )

= 9,74 x 105 x (2034,258 / 119,5854)

= 1,657 x 107 Kgm

5.1.3 Tegangan Geser yang diijinkan (tA)

Bahan Poros

Bahan poros yang digunakan adalah S45 C dengan sB = 58 Kg/mm2

Faktor keamanan

1. sf1 = 6

2. sf2 = 1,3 - 3

Diambil sf2 = 2

Sehingga, Tegangan geser yang diijinkan (tA):

tA = sB / ( sf1.sf2)

= 58 / (6x2) = 4,833 Kg/mm2

5.1.4 Faktor Konsentrasi Tegangan

Kt = 1,0 ( Tumbukan halus )

Kt = 1,0 - 1,5 ( Sedikit tumbukan )

Kt = 1,5 - 3,0 ( Tumbukan kasar )

Diambil Kt = 1,5

5.1.5 Faktor Beban Lentur

Cb = 1 ( Tidak mengalami lenturan )

Cb = 1,2 – 2,3 ( Mengalami lenturan )

Diambil Cb = 2

Sehingga, Diameter poros yang direncanakan (Ds) (Sularso) :Ds = [ ( 5,1 / tA ) x Kt x Cb x T ]1/3

= [ ( 5,1 / 4,833 ) x 1,5 x 2 x 1,657 x 107]1/3

= 374,33 mm ~ 375 mm

Pemeriksaan Persyaratan

Syarat t (tegangan yang terjadi pada poros) < tA

t = ( 5,1.T ) / ds3

= ( 5,1 x 1,657 x 107) / 375 3

= 1,6025 Kg/mm2 (memenuhi)

Karena t < tA, maka diameter poros dapat dinyatakan memenuhi syarat.

5.1.6 Perhitungan Persyaratan Pembanding

Menurut Peraturan Biro Klasifikasi Indonesia Volume III tahun 1996 sec 4.C.2

1. Faktor untuk semua instalasi

F = 100

2. Faktor untuk tipe poros

K = 1,15

3. Daya yang ditransmisikan poros

SHP = 1564,814 kW

4. Faktor material

Cw = 560 / (Rm + 160) ; Rm = x g = 58 x 9,8= 568,4

Cw = 0,769

5. Putaran poros

N = 119,58 RPMSehingga:

Ds ³ F x K ( SHP x Cw/N )1/3

³ 100 x 1,15 x ((1564,814 x 0,769)/ 119,58)1/3

³ 248,28 mm

Diameter poros memenuhi syarat.

5.1.7 Tebal Sleeve

Sleeve atau selubung poros dipakai sebagai perlindungan terhadap adanya korosi

S ³ 0,03 Ds + 7,5

³ ( 0,03 x 375) + 7,5

³ 18,75 mm

Tebal sleeve yang direncanakan adalah sebesar 20 mm

(BKI, 1996)

5.2 Perhitungan Poros Menurut Aturan BKI

5.2.1 Minimum diameter

d >

d (mm)required outside diameter of shaft

di (mm)diameter of shaft bore, where present. If the bore in the shaf is <=

0,4xd the expression

may be applied.

da (mm)actual shaft diameter

Pw (kW)rated power transmitted by shaft

N (rpm)rated shaft speed

F factor for the typ of propulsion installation

Cw material factor= =

Rm (N/mm2)tensie strength of the shaft material

k factor for the type of shaft

d >

>

> mm

Pada perencanaan ini dipakai diameter propeller sesuai perhitungan soelarso yaiti

375 mm.

5.3 Perencanaan Boss Propeller

5.3.1 Diameter Boss (Db)

Diameter boss berkisar antara 1,8 sampai 2 kali diameter poros

Diambil Db = 2 Ds

Db = 2 Ds

= 2 x 375

= 750 mm

tr = 0,045 x Dprop

= 0,045 x 4295

= 193,27 mm 200 mm(Dr.Ir. W. P. A. Van Lammern, “Resistance Propulsion and Steering of Ship”)

5.3.2 Diameter Terkecil Boss Propeler (Dba)

Diameter terkecil boss propeler atau Dba berkisar antara 0,85 sampai 0,9

diameter boss propeler.

Diambil Dba =0,85. Db

Dba = 0.85 Db

= 0,85 x 750

= 637,5 mm

5.3.3 Diameter Terbesar Boss Propeler (Dbf)

Diameter terbesar boss propeler atau Dbf berkisar antara 1,05 sampai 1,2 kali

diameter boss propeler.

Diambil Dbf = 1,1 Db

Dbf = 1,1 Db

= 1,1 x 750

= 825 mm

5.3.4 Panjang lubang dalam boss propeller (Ln)

Ln/ Lb = 0,3

Ln = 0,3 x Lb

= 0,3 x 900

= 270 mm

tb/tr = 0,75

tb = 0,75 x tr

= 0,75 x 200

= 150 mm

rf/tr = 0,75

rf = 0,75 x tr

=0,75 x 200

=150 mm

rb/tr = 1

rb = 1 x tr

= 200

Gambar 18Propeller Fitting

5.4 Bentuk Ujung Poros Propeller

5.4.1 Panjang Konis

Panjang konis atau Lb berkisar antara 1,8 sampai 2,4 diameter poros

Diambil Lb = 2,4 Ds

Lb = 2,4 Ds

= 2,4 x 375

= 900 mm

5.4.2 Kemiringan Konis

BKI menyarankan harga kemiringan konis berkisar antara 1/10 sampai

1/15.

Diambil sebesar 1/13

1/13 = x / Lb

x = 1/13 .Lb

= 1/13 x 900

= 69,23 mm

5.4.3 Diameter Terkecil Ujung Konis (Da)

Da = Ds - 2x

= 375 - ( 2 x 69,23)

= 236,54 mm

= 240 mm

(O’brien, T, 1962)

5.4.4 Diameter Luar Pengikat Boss

Biro Klasifikasi Indonesia menyarankan harga diameter luar pengikat boss atau

Du tidak boleh kurang dari 60 % diameter poros.

Du = 60% x Ds

= 0,6 x 375

= 225 mm

5.4.5 Mur Pengikat Propeller

Berdasarkan BKI 1988 Volume III Bab IV

Diameter luar ulir (d)

Menurut BKI”78 Vol. III, diameter luar ulir(d) ≥ diameter konis yang

terbesar :

d ≥ 0,6 x Ds

d ≥ 0,6 x 375

d ≥ 225 mm

diambil d = 230 mm

Diameter inti (di)

Di = 0,8 x d

= 0,8 x 230

= 184 mm

Diambil 185 mm

Diameter luar mur (Do)

Do = 2 x d

= 2 x 230

= 460 mm

Tebal/tinggi mur (H)

Berdasarkan sularso, untuk ukuran standar tebal mur adalah 0,8 - 1

diameter konis, diambil 0,8 sehingga :

H = 0,8 x d

= 0,8 x 230

= 184 mm

Gambar 19Mur Pengikat Propeller

5.5 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 :

5.5.1 Momen torsi (Mt) pada pasak

Mt =

dimana :

Mt = momen torsi (Kg m)

DHP = delivery horse power = 3498,316 HP

N = Kecepatan putar propeller = 134,8838 RPM

Jadi :

Mt =

=16345,057 (Kg m)

5.5.2 Parameter yang dibutuhkan

Diameter poros (Ds) = 375 mm

5.5.3 Panjang pasak (L)

antara 0,75–1,5 Ds dari buku DP dan PEM hal. 27.diambil 1,3

L = 1,5 x Ds

= 1,5 x 375

= 562,5 mm

L diambil 565 mm

5.5.4 Lebar pasak (B)

antara 25 % - 30 % dari diameter poros menurut buku DP dan PEM hal.

27. diambil 27 %

B = 27 % x Ds

= 27 % x 375

= 90 mm

5.5.5 Tebal pasak (t)

t =1/6 x Ds

=1/6 x 375

=62,5 mm

= diambil tebal pasak 63 mm

Bila momen rencana T ditekankan pada suatu diameter poros (Ds), maka

gaya sentrifugal (F) yang terjadi pada permukaan poros adalah ;

T =

=

=165,68 x 105 Kg. Mm

F =

=

=88362,67 kg

Gambar 20Pasak

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 gelambang laut,

namun sifatnya terjadi secara lunak, maka Sf2 = 1,5.

Bahan pasak digunakan S 45 C dengan harga σb = 58 kg/mm2.

Sehingga :

τka = = = 6,44 kg/mm2

Sedangkan tegangan gesek yang terjadi pada pasak adalah ;

τk = = = 1,74 kg/mm2

karena τk < τka, maka pasak dengan diameter tersebut memenuhi

persyaratan bahan.

5.5.6 Kedalaman alur pasak pada poros (t1)

t1 = 0, 5 x t

t1 = 0,5 x 63

= 31,5 mm

= diambil kedalaman alur pasak 32 mm

Gambar 21

Kedalaman Alur Pasak

5.5.7 Jari-jari pasak (i)

Diameter poros (Ds) = 375 mm

rs = 5 mm

r4 > r3 > r2 > r1

r4 = 6 mm

r3 = 5 mm

r2 = 4 mm

r1 = 3 mm

r6 = 0,5 x B

= 0,5 x 90

= 45 mm

5.6 Perencanaan Bentuk Ujung Poros Kopling

5.6.1 Panjang Konis

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

Diambil Lk = 1,5 Ds

Lk = 1,5 Ds

= 1,5 x 375

= 562,5 mm

= diambil panjang konis 563 mm(T. O’brien , Design Marine Screw Propeller)

5.6.2 Kekonisan yang Disarankan

Biro Klasifikasi Indonesia menyarankan harga kekonisan ujung poros

kopling adalah sebesar 1/10 dari Lk

x = 1/10 . Lk

= 1/10 x 563

= 56,3 mm

5.6.3 Diameter Terkecil Ujung Poros

Da = Ds - 2x

= 375 - ( 2 x 56,3 )

= 262,4 mm

= diambil diameter terkecil ujung poros 263 mm

5.6.4 Diameter Lingkaran Baut yang Direncanakan

Db = 2,47 x Ds

= 2,47 x 375

= 926,25 mm

= diambil diameter lingkaran baut 927 mm

5.6.5 Diameter luar kopling :

Dout = (3 – 5,8) x Ds

Diambil Dout = 3 x Ds

= 3 x 380

= 1125 mm

5.6.6 Panjang Kopling

Panjang kopling atau L adalah berkisar antara 2,5 sampai 5,5 dari setengah

diameter poros.

Diambil L =4,8 x 0,5 x Ds

= 4,8 x 0,5 x 375

= 900 mm

= diambil panjang kopling 900 mm

5.6.7 Tebal Flens

Tebal flens tanpa konstruksi poros menurut Biro Klasifikasi Indonesia adalah

paling sedikit sebesar 25% dari diameter poros.

Diambil sebesar 30%

a = 30% . Ds

= 0,3 x 375

= 93,75 mm

= diambil tebal flens 94 mm

5.6.8 Diameter Minimum Baut Pengikat Kopling

Tenaga poros penggerak

SHP = 2098,45 HP

= 1564,814 kW

Putaran poros N = 119,58 RPM

Jumlah baut Z = 8

Diameter baut yang direncanakan Db = 926,25 mm

Kekuatan tarik material Rm = 500 /mm2

Sehingga

Df =

= mm

= 30,1 mm

= diambil diameter baut pengikat kopling 31 mm

5.6.9 Diameter luar mur (D0)

D0 = 2 x Df

= 2 x 31

= 62 mm

5.6.10 Tinggi mur (H)

H = (0,8 - 1) x df

= 0,8 x 31

= 24,8 mm

= diambil tinggi mur 25 mm

5.6.11 Diameter luar ulir poros pengikat kopling (dn)

Dn = 0,6 .Ds

= 0,6 x 375

= 225 mm

5.7 Perhitungan Pasak Kopling

5.7.1 Diameter Tengah Konis Propeler

Dsa = ( Ds + Da ) / 2

= ( 375 + 266.4) / 2

=326,25 mm

5.7.2 Bahan Pasak

Bahan atau material untuk pasak dipilih yang memiliki kekuatan yang

lebih rendah dari kekuatan poros. Dalam hal ini bahan pasak yang diambil adalah

S 30 C dengan sB = 48 Kg/mm2.

5.7.3 Tegangan Geser yang Diijinkan

Faktor keamanan

1. sf1 = 6 (untuk material baja)

2. sf2 = 1,3 - 3

Diambil sf2 = 1,5

Sehingga

tka = sB / ( sf1 . sf2 )

= 48 / ( 6 x 1,5 )

= 5,3 Kg/mm

Gaya Tangensial pada Permukaan Poros

F = T / ( )

=

= 101578,5 Kg

5.7.4 Lebar pasak

Lebar pasak kopling atau b berkisar antara 0,25 sampai dengan 0,85 kali

diameter poros propeler.

Diambil b = 0,3 Ds

b = 0,3 . Ds

= 0,3 x 375

= 112,5 mm

diambil = 115 mm

5.7.5 Panjang Pasak

Bahan pasak yang diambil adalah S 30 C

Tinjauan terhadap faktor keamanan

Dimana

tk = F / ( b.l )

Sehingga

tka ³ tk

³ F / ( b.l )

l ³

³

³ 166,65 mm

Dalam perencanaan ini panjang pasak dibatasi berkisar antara 0,75 sampai dengan

1,5 kali diameter poros propeler.

Diambil l = 0,8 Ds

Sehingga

l = 0,8 Ds

= 0,8 x 370

=300 mm

5.7.6 Kedalaman alur pasak

Tekanan permukaan yang diijinkan

Pa ³ 10 Kg/mm2

Pa ³ F / ( l.t )

t ³

t ³

³33,9 mm

Diambil kedalaman alur pasak adalah sebesar 35 mm

5.7.7 Ukuran pasak

Dimensi atau ukuran pasak propeler ini adalah

Panjang = 300 mm

Lebar = 115 mm

Tinggi = 35 mm

5.7.8 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 375

d ≥ 225 mm

diambil 230 mm

Dalam hal ini d diambil 230 mm

Diameter inti (di)

di = 0,8 x d

= 0,8 x 230

= 184 mm

Diameter luar mur (Do)

Do = 2 x d

= 2 x 230

= 460

Tebal/tinggi mur (H)

Berdasarkan sularso untuk ukuran standar tebal mur adalah (0,8 - 1)

diameter poros, sehingga:

H = 0,8 x d

= 0,8 x 230

= 184 mm

5.8 Perhitungan Intermediate Kopling

Data perhitungan:

Kopling flens

- Putaran kerja 119,58 rpm

- Diameter poros (ds) 375 mm

- Diameter baut 40 mm

- Bahan baja S45 C dengan sB = 58 Kg/mm2

- kwalitas pembuatan biasa

- perkiraan awal jumlah baut yang memenuhi adalah 8 buah

=

=

= 575 mm

=

=

= 695 mm

5.8.1 Momen torsi

=

=

=127,5 x 105 kg/mm2

5.8.2 Jumlah gaya yang bekerja pada seluruh baut

=

=

= 0,44 x 105 kg

5.8.3 Gaya yang bekerja pada sebuah baut

=

= 0,055 x 105 kg

5.8.4 Tegangan geser yang bekerja pada sebuah baut

=

=

=

= 4,41 kg/mm2

5.8.5 Tegangan kompresi yang bekerja pada sebuah baut

=

=

=

= 1,67 kg/mm2

5.8.6 Tegangan yang diijinkan

=

Bahan yang digunakan adalah S45 C dengan sB = 58 Kg/mm2

Faktor keamanan

1. sf1 = 6

2. sf2 = 1,3 - 3

Diambil sf2 = 2

Sehingga, Tegangan geser yang diijinkan (tA):

=

= 4,833 Kg/mm2

Karena dan < , maka kopling tersebut harus memenuhi persyaratan dan

desain perhitungan tersebut dapat diterapkan.

5.9 Perhitungan Bantalan

Berdasarkan Peraturan Biro Klasifikasi Indonesia.

5.9.1 Tetapan jenis bantalan

Ki = 280 ~350 ; diambil Ki = 300

Sehingga

s(Max) = Ki . Ds 1/2

= 300 x

= 5809,48

5.9.2 Panjang Bantalan

1. Panjang bantalan belakang atau L1

L1 = 2 Ds

= 2 x 375

= 750 mm

2. Panjang bantalan muka atau L2

L2 = 0,8 Ds

= 0,8 x 375

= 300 mm

c. Tebal efektif bantalan

b =

=

= 39,69 mm

B =40 mm

5.9.3 Rumah Bantalan (Bearing Bushing)

a. Bahan Bushing Bearing yang digunakan adalah : Manganese Bronze

b. Tebal Bushing Bearing ( tb )

tb = 0,18 x Ds

= 0,18 x 375

= 67,5 mm

Diambil 361 mm untuk menyesuaikan dengan stern tube.

5.9.4 Jarak maximum yang diijinkan antara bantalan/bearing (Imax)

Imax = k1 x Ds Dimana : k1 = 450 (untuk pelumasan dengan minyak)

Imax = 450 x (375)0,5

= 8714,2 mm

Pada perencanaan ini digunakan sebuah bearing yang diletakkan pada

intermediet shaft.

5.10 Perhitungan Bagian Buritan

Perhitungan Tabung Poros

5.10.1 Panjang Tabung Poros

Ketentuan panjang maksimum perhitungan jarak gading di belakang sekat

buritan adalah 600 mm.

Sehingga

Lst = 1974,5 mm (dari Tugas Rencana Umum)

5.10.2 Tebal Tabung

t = ( Ds / 20 ) + ( 0,75 x 25,4 )

= (375/ 20 ) + ( 0,75 x 25,4 )

= 37,8 mm

Diambil t = 38 mm

5.10.3 Penebalan tabung poros

b = 1,6 t

= 1,6 x 38

= 60,8 mm

=61 mm

5.11 Perhitungan Stern Post dan Sekat Buritan

5.11.1 Tebal Minimum Sekat Buritan

Tebal minimum sekat buritan menurut Biro Klasifikasi Indonesia untuk

sekat selain sekat tubrukan.

Dimana

Cp = 2,9 (untuk sekat selain collision Bulkhead)

a = 0,75 m (jarak stiffener)

h = 100 Ton/m (untuk poros dengan bantalan kayu pok)

k = 1 (faktor material untuk baja)

tk = 1,5 (ketebalan material terhadap korosi)

Sehingga

dp = Cp.a.( h.k )1/2 + tk

= 2,9 x 0,75 x ( 100 x 1 )1/2 + 1,5

= 23,25

dp diambil = 30 mm

Gambar 22Stern Post

5.11.2 Tebal stern post

Untuk kapal dengan panjang kurang dari 120 m

Tsp = 1,4.Lpp + 90

= ( 1,4 x 96 ) + 90

= 224,4 mm

tsp diambil sebesar 225 mm

5.11.3 Penebalan stern post

b = 1,6.Lpp + 1,5

= ( 1,6 x 96) + 1,5

= 155,1 mm

b diambil 156 mm

5.11.4 Tebal dinding boss dari propeller post

t = 0,6 x b

= 0,6 x 177

= 106,2

t diambil 107 mm

5.11.5 Perencanaan Rope guard

Perencanaan gambar untuk guard adalah sebagai berikut :

Panjang guard = 291 mm

Tebal guard =15,5 mm

Gambar 23Rope Guard

5.12 Perencanaan Inlet dan outlet Pipe

Sistem sirkulasi minyak pelumas berdasarkan gaya gravitasi, saluran

inlet pipe pada stern tube dan outlet pipe direncanakan satu buah dengan

diameter luar pipa sebesar 30 mm.

Gambar 24Perencanaan Pipa Pelumasan