![Haris Ari C. 4207100070 [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/haris-ari-c-4207100070.jpg)
13 0 1 MB
1 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan Berkat dan Rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan ini tepat waktu sesuai dengan yang direncanakan, walaupun masih banyak kekurangan – kekurangan yang terdapat dalam laporan ini. Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada dosen pembimbing Tugas Sistem Propeller dan Perporosan saya Bapak Irfan Syarif Arif ST MT atas kesabarannya dalam membimbing saya dalam menyelesaikan Tugas Propeller dan Sistem Perporosan ini, dan juga teman-teman saya angkatan 2006, dan kakak-kakak senior yang banyak membantu dalam penyelesaian Tugas Sistem Propeller dan Perporosan ini. Dengan selesainya tugas ini semoga dapat menunjang kelanjutan tugas-tugas yang lain di masa mendatang. Saya berharap selain laporan ini bermanfaat bagi saya juga bermanfaat bagi rekan – rekan lain yang membaca laporan ini. Akhir kata saya mohon maaf bila ada kekurangan – kekurangan dalam laporan saya ini, dan saya berharap kritikan dan saran untuk menyempurnakan laporan – laporan yang akan saya buat untuk tugas – tugas yang akan datang. Terima kasih.
Penulis,
BAB I Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
2 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
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
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
3 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) • Perhitungan perlengkapan propeller
BAB II PERHITUNGAN TAHANAN KAPAL DENGAN METODE HARVALD II.1
DATA KAPAL
:
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
4 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Lpp : 123 m
II.2.
Lwl
: 127,92 m
B
: 22,6 m
H
: 11,2 m
T
: 7,7 m
Cb
: 0,632
Cbwl
: 0,60769
Vs
: 17 knot = 8,744 m/s
Alogaritma Perhitungan:
II.2.1. Volume Displasemen ( ∇) ∇ = Lpp x B x T x Cbwl II.2.2. Displasemen (∆) ∆ = ∇ x ρair laut II.2.3. Koefisien tahanan total CT = RT1/2ρV2S atau CT = CR + CF + CA + CAA + CAS II.2.4. Koefisien tahanan sisa 103 CR = 103CR(B/T=2,5)+0,16(B/T – 2,5 ) atau Koefisien tahanan sisa untuk bentuk kapal yang standard dapat diambil dari diagram (Gb.5.5.5 – 5.5.13) II.2.5. Koefisien tahanan gesek CF = 0,075(Log10Rn-2)2 Koefisien tahanan tambahan (CR) tegantung pada cara penentuan koefisien tahanan sisa dan koefisien tahanan gesek
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
5 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) II.2.6. Froude number (Fn) Fn = VgL II.2.7. Reynold number Rn =VLWLϑ II.2.8. Luas permukaan basah S = 1,025 Lpp (δpp B+1,7T) II.2.9. Tahanan total (Rt) RT = Ct . ½ . ρ . V2 . S II.2.10. Tahanan total pada waktu dinas RTdinas = RT + 15%RT (dimana 15% adalah sea margin) II.2.11. Efektive horse power (EHP) EHP = RTdinas x Vs
II.2.12. Thrust Horse Power (THP) THP = T x Va atau EHPηH II.2.13. Hull efisiensi (ηH) ηH = 1-t1-ω II.2.14. Delevery Horse Power (DHP) DHP = THPηB II.2.15. Effisiensi behind propeller (ηB) ηB = η0 . ηrr Asumsikan η0 II.2.16. Shaft Horse Power (SHP) SHP = DHPηs Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
6 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) II.2.17. Effisiensi shaft ηs antara (96% - 97%)
II.2.18. Brake Horse Power (BHPscr) BHPscr = SHPη0 II.2.19 Brake Horse Power (BHPmcr) BHPmcr = BHPscr x 0,85 (engine margin)
II.3.
Perhitungan Detail :
II.3.1. PERHITUNGAN VOLUME DISPLACEMENT (▼) ▼=Lwl x B x T x C = 13527,57 m3 (harvald, tahanan dan propulsi kapal 6) II.3.2. PERHITUNGAN DISPLACEMENT ( ∆ ) ρ = 1,025 ton/m3 = 1025 kg/m3 ∆ = Lwl x B x T x Cb x ρ = 13865,76 ton
II.3.3. LUAS PERMUKAAN BASAH (S) S = 1.025Lpp(CbxB+1.7T) = 3451,08 m2 (Harvald 5.5.31, tahanan dan propulsi kapal 133) II.3.4. MENENTUKAN HARGA BILANGAN FROUDE DAN ANGKA REYNOULD Vs = 17 knot
1 knot = 0,5144 m/s
= 8,7448 m/s Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
7 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) g = 9,8 m/s2
ϑ=1,8831 x 10-6
Fn = Vs/(gxLwl)^0.5 = 0,247 (Harvald5.5.9, tahanan dan propulsi kapal hal 118) Rn = (VsxLwl)/ ϑ = 941366155,3 (harvald, tahanan dan propulsi kapal hal 118)
II.3.5. MENCARI Cf dari DIAGRAM Koefisien tahanan gesek spesifik adalah garis korelasi model kapal ITTC 1957. Dipakai untuk menentukan koefisien tahanan gesek : Cf =0.075/(log10 Rn-2)2 = 0,00154 (harvald 5.5.7, tahanan dan propulsi kapal hal 118) II.3.6. MENENTUKAN HARGA Cr Dari DIAGRAM tahanan sisa kapal dapat ditentukan melalui diagram Guldhammer-Harvald dengan hasil sebagai berikut : Lwl/▼1/3 = 5,368 (harvald, tahanan dan propulsi kapal hal 118) koefisien presmatik (φ)= Cb/β β=(0,08*Cb)+0,93 = 0,98056 sehingga (φ)= 0,644529657 (untuk mencari Cr pada diagram koef tahanan sisa) Fn= 0,247
(untuk mencari Cr pada diagram koef tahanan sisa)
dari interpolasi diagram pada diagram Guldhammer-harvald diperoleh : a
b Interpolasi
Lwl/▼^1/3 5
Cr 1,59E-03
= =
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
(1b + (2a-1a)x(3b-1b))/(3a-1a) 1,30E-03
8 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) 5,368 1,30E-03 5,5 1,20E-03
Jadi Cr =
1,30E-03
Gambar diagram I.3.1. (tahanan dan propulsi kapal hal122)
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
9 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Gambar diagram I.3.2. (tahanan dan propulsi kapal hal123) II.3.7. Koreksi Koeffisien Tahanan Sisa Kapal (Cr) II.3.7.1. Bentuk Badan Kapal Karena bentuk badan kapal yang ada standart, maka tidak ada koreksi. II.3.7.2. Rasio B/T Karena diagram tersebut dibuat berdasarkan rasio lebar – sarat B/T = 2,5 Maka harga CR untuk kapal yang mempunyai rasio lebar – sarat lebih besar atau lebih kecil daripada harga tersebut maka harus dikoreksi. B/T = 2,935064935 Maka , 103CR=103CR(B/T=2.5) + 0.16 ( B/T - 2.5 ) = 0,00137257 II.3.7.3. Adanya penyimpangan LCB LCB dari Tugas Rencana Garis adalah LCB = e%*Ldisp
e% =-0,23%
= -0,2910672
Ldisp =125,46
Penentuan LCB standart dalam % dengan acuan grafik LCB Standart, buku TAHANAN DAN PROPULSI kapal hal 130 gambar 5.5.15
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
10 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
Gambar I.3.3.( harvald, tahanan dan propulsi kapal hal 130) LCBstandar = -1,2% (dilihat dari grafik diatas) karena letak LCB di depan LCB standart maka perlu dikoreksi.(harvald, tahanan dan propulsi kapal hal 130) ∆ LCB =LCB - Standart LCB = -0,23% - (1,2%) = 0,97% 10^3 Cr = 10^3 Cr (standard) + (δ10^3Cr/δ LCB) |∆ LCB| Cr= (103 x0,00137257)+(0,1x0,97%)/1000 = 0,001374 II.3.7.4. Anggota badan Kapal (harvald, tahanan dan propulsi kapal hal. 132) dalam hal ini yang perlu dikoreksi adalah : –
Daun kemudi = tidak ada koreksi bentuk standar sudah mencakup daun kemudi
–
Lunas bilga = tidak ada koreksi
–
Bos = Untuk kapal penuh CR dinaikan sebesar 3 – 5%
–
Braket dan poros baling – baling = untuk kapal ramping CR dinaikkan sebesar 5 – 8%
II.3.7.5. Menghitung CR akibat pengaruh Bos baling – baling CR = (1+5%)x Cr = (1+5%)x 0,001374 = 0,001442 (diambil 5% karena pada waktu perhitungan pasti ada margin eror sehingga saya mengambil 5% supaya pada waktu terjadi kesalahan dapan ditutupi oleh 5% ini sehingga dayang diahisilkan nanti terpenuhi) Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
11 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) II.3.7.6. Menghitung Cr akibat pengaruh braket dan poros baling – baling Cr = (1+6%)x Cr = (1+6%)x0,001442 = 0,001529 (karena kapal saya ramping maka terjadi penambahan Cr sebesar 5-8%) II.3.8. TAHANAN TAMBAHAN (harvald, tahanan dan propulsi kapal hal 132) Koefisien penambahan tahanan untuk model – kapal umumnya ditentukan sebesar CA = 0,0004. Namun demikian, penngalaman lebih lanjut menunjukan bahwa cara demikian itu tidak selalu benar.karena itu, diusulkan koreksi untuk pengaruh kekasaran dan pengaruh sebagai berikut. Dikarenakan displacement hasil perhitungan = 13865,76 ton maka, displacemen t 10000 100000
Ca 0,0004 0
(harvald, tahanan dan propulsi kapal hal 132) Hasil interpolasi =
a
b Interpolasi
displacement 10000 13865,78 100000
CA 4,00E-04 3,83E-04 0,00E+00
= = Jadi CA =
(1b + (2a-1a)x(3b-1b))/(3a-1a) 3,83E-04 3,83E-04
Sehingga hasil CA = 0,000383 II.3.8.1 Tahanan Udara dan Tahanan Kemudi
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
12 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Jika data mengenai angin dalam perancangan kapal tidak diketahui maka disarankan untuk mengoreksi 103 CR sebagai berikut 103CAA = 0,07
Koreksi untuk tahanan kemudi sekitar 103CAS = 0,04 II.3.9. MENGHITUNG TAHANAN TOTAL KAPAL Koefisien tahanan total kapal atau Ct, dapat ditentukan dengan menjumlahkan s eluruh koefisien - Koefisien tahanan kapal yang sudah ada CT = Cf + Cr + Ca + Caa + Cas = 0,00154 + 0,001529 + 0,000383 + 0,00007 + 0,00004 = 0,003562 Sehingga tahanan total, RT = Ct . ½ . ρ . V2 . S = 0,003562 x 0,5 x 1,025 x 8,7442 x 3451,08 = 481,6849859 KN II.3.9.1. Tahanan kapal pada waktu pelayaran dinas RT dinas = (1+15%)xRT = (1+15%)x481,6849 = 552,96 KN = 552960 N (karena jalur pelayaran ke asia timur jadi sea marginnya 15%-20%. Harvald, tahanan dan propulsi kapal hal 133).
II.3.10. PERHITUNGAN DAYA MOTOR PENGGERAK UTAMA II.3.10.1. MENGHITUNG DAYA EFEKTIF KAPAL (EHP)
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
13 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) perhitungan daya efektif kapal (EHP) menurut buku TAHANAN DAN PROPULSI KAPAL hal. 135 EHP = RTdinas*Vs = 4835,51 KW = 6521,25 hp II.3.10.2. MENGHITUNG WAKE FRICTION (w) pada perencanaan ini digunakan tipe twin screw propeller sehingga nilai w adalah w = 0.55Cb-0.05 = 0,266 II.3.10.3. MENGHITUNG THRUST DEDUCTION FACTOR (t) nilai t dapat dicari dari nilai w yang telah diketahui yaitu t =k*w
(nilai k antara 0.7-0.9 dan diambil nilai k= 0,7)
= 0,266 x 0,7 = 0,1862 II.3.10.4. MENGHITUNG SPEED OF ADVANCE (Va) Va = (1-w)*Vs = (1-0,266) x8,744 = 6,42 m/s II.3.10.5. MENGHITUNG EFISIENSI PROPULSIF a. Efisiensi Relatif Rotatif (ηrr) harga ηrr untuk kapal dengan propeller tipe single screw berkisar 2. pada perencanaan propeller dan tabung poros propeller ini diambil harga ηrr sebesar 1.05 b. Efisiensi Propulsi (ηp) nilainya antara 40-70%, dan diambil 60 % c. Efisiensi Lambung (ηH) η H = (1-t)/(1-w) = (1- 0,1862)/(1-0,266) Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
14 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) = 1,1087 d. Coeffisien Propulsif (Pc) Pc = ηrr*ηp*ηH = 0,70 II.3.10.6. MENGHITUNG DAYA PADA TABUNG POROS BURITAN BALING-BALING (DHP) Daya pada tabung poros baling-baling dihitung dari perbandingan
antara
daya efektif
dengan koefisien propulsif, yaitu : DHP = EHP/Pc = 6521,25 /0,70 = 9336,17 hp II.3.10.7. MENGHITUNG DAYA DORONG (THP) THP =EHP/ηH = 6521,25/1,1087 = 5881,79 hp II.3.10.8. MENGHITUNG DAYA PADA POROS BALING-BALING (SHP) 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 ini kamar mesin di bagian belakang sehingga mengalami losses atau efisiensi transmisi porosnya (ηsηb) sebesar 0,98
SHP = DHP/ηsηb = 9336,17/0,98 = 9526,70 hp II.3.10.9. MENGHITUNG DAYA PENGGERAK UTAMA YANG DIPERLUKAN a. BHPscr Adanya pengaruh effisiensi roda sistem gigi transmisi (ηG), pada tugas ini memakai sistem roda gigi reduksi tunggal atau single reduction gears dengan loss 2% untuk arah maju shg ηG = 0,98
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
15 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) BHPscr = SHP/ηG = 9526,70/0,98 = 9721,12 hp b. BHPmcr daya keluaran pada kondisi maksimum dari motor induk, dimana besarnya daya BHPscr= 85% dari BHPmcr (kondisi maksimum) BHPmcr = BHPscr/0,85 = 9721,12/0,85 = 11436,62 hp = 8531,72 Kw
II.3.11. Kesimpulan no 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
unit propeller max diameter wake fraction thrust deduction factor hull efficiency efficiency relative rotative propulsive efficiency propulsive coefficient effective horse power delevery horse power thrust horse power shaft horse power break horse power (service continous rating) break horse power (maximum continous
rating) II.3.11. Pemiliahan Motor Induk Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
simbol Dmaks w t ηH ηRR ηO PC EHP DHP THP SHP BHPscr
nilai 4.831 0.266 0.1862 1.1087 1.05 0.6 0.7 4835.51 6964.78 4387.81 7106.92 7251.96
satuan meter
BHPmcr
8531.72
KW
KW KW KW KW KW
16 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) N
ENGINE
o
CHARACTERISTIC 1
1 2 3 4 5
Type Engine Speed Engine Output Cylinder Output Fuel Type Fuel consumption
at
100% load Oil consumption
at
6 7 8 9 10
100% load Length Overall Height Overall Breadth Overall
11 Weight II.3.12. Pemilihan gearbox
WARTSIL UNIT 2
A 3
MAN B&W 4 18V32/40/P
MaK 5
RPM kW kW/cyl
18V32 750 9000 725 MDF/HFO
GI 720 8100
9 M 43 C 500 8100
HFO
MDO
g/kWh
172
g/kWh mm mm mm metric
8385 4365 3030
12550 4960 3470
10528 4749 2878
tons
88
107
126
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
176
17 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
BAB III PERENCANAAN PROPELLER DAN PEMERIKSAAN KAVITASI III.1. PEMILIHAN PROPELER Tujuan dari pemilihan type propeller adalah menentukan karakteristik propeller yang sesuai dengan karakteristik badan kapal dan besarnya daya yang dibutuhkan sesuai dengan kebutuhan misi kapal. Dengan diperolehnya karakteristik type propeller maka dapat ditentukan efisiensi daya yang ditransmisikan oleh motor induk ke propeller. Langkah – langkah dalam pemilihan type propeller : 1. Perhitungan dan pemilihan type propeller 2. Perhitungan syarat kavitasi 3. Design dan gambar type propeller III.2 PROPELLER DESIGN III.2.1 UNIT dan SIMBOL •
Va Velocity advanced
•
BP Power adsorpsion
•
P Pitch
•
P/D Pitch ratio
•
J Advanced coefficient
•
D Diameter
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
18 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) • η Effisiency •
Ae/AO Expanded area ratio
•
AP/AO Projected area ratio
•
AD/AO Developed area ratio
•
AO Disk Area / Area of tip circle
•
AD Developed Area of blade
•
AP Projected Area of blade
•
Vr Relative velocity
•
T Thrust Propeller
•
C Thrust Coefficient
•
σ0.7R Local cavitation number
III.1. LANGKAH PERHITUNGAN 1) Menghitung ulang daya-daya pada kapal Setelah mesin dan gear box dipilih, maka daya pada kapal perlu dihitung kembali. Dari data mesin yang ada maka hasil perhitungan adalah sebagai berikut: a) BHPMCR Brake horse power ( maksimum continuous rating) Dapat dilihata pada spesifikasi mesin yang sudah kita pilih b) BHPSCR Brake horse power ( Service continuous rating) BHPSCR = BHPMCR x e/m c) SHP Shaft horse power SHP = BHPSCR x η G d) DHP Delivered horse power DHP = SHP x η s e) EHP Effective horse power EHP = DHP x η C f) THP Effective horse power THP EHP/ η H 2) Memilih propeller dengan metode BP - δ Pembacaan grafik Bp dilakukan untuk memperoleh nilai P/D dan 1/J0. Sebelum membaca grafik, terlebih dahulu dihitung nilai dari 0.1739 Bp , nilai inilah yang akan menjadi patokan dalam pembacaan grafik. Cara pembacaan grafik adalah dengan menarik garis lurus keatas dari nilai 0.1739 Bp yang sudah dihitung sampai memotong garis lengkung memanjang. Kemudian dari perpotongan ini ditarik garis lurus horizontal sehingga diperoleh nilai P/D. Untuk mengetahui nilai 1/J0 maka dari perpotongan tadi dibuat garis melengkung yang serupa dengan garis melengkung yang terdekat. Nilai
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
19 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) 1/J0 digunakan untuk menghitung koefisien advance (δ0) yang digunakan untuk menghitung coefficient advance.
a) NP putaran propeller NP = Nm/e / ratio(G/B) b) Va velocity advanced Va = (1-w) VS c) BP1 Power adsorbtion BP1 = NP SHP0.5 / Va2.5
d) 0.1739 Bp1 Dari pembacaan grafik didapatkan P/DO 1/JO
e) δ O = (1/JO) / 0.009875 f) DO = δ O (Va/N) g) DB = 0.95 DO h) Syarat pertama dalam pemilihan propeller yaitu jika Db < Dmax
i) δ B = DB (Va/N) Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
20 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) j) 1/JB = δ B x 0.009875 k) Setelah nilai 1/JB didapatkan, maka kembali pada pembacaan grafik akan didapatkan P / DB η Setelah nilai dari 1/Jb diketahui, maka pembacaan grafik Bp dapat dilakukan dengan berpatokan pada nilai tersebut. Cara pembacaan grafik adalah dengan menarik garis lengkung dari 1/Jb pada grafik menurut garis yang terdekat sampai memotong garis lengkung. Kemudian dari perpotongan ini ditarik garis lurus horizontal sehingga diperoleh nilai P/Db. Untuk mengetahui nilai η dari propeller maka dari perpotongan tadi ditarik garis lengkung sejajar dengan grafik effisiensi yang terdekat sehingga didapatkan η nya.
3) Menghitung kavitasi Kavitasi adalah peristiwa munculnya gelembung – gelembung uap air pada permukaan daun propeller yang mana disebabkan oleh perbedaan tekanan yang besar pada tekanan pada back dan tekanan yang terjadi pada face. Peristiwa kavitasi ini sangat merugikan bagi propeller karena gelembung – gelembung uap air yang muncul dapat bersifat korosif dan mengikis permukaan daun propeller, sehingga mengakibatkan menurunnya effisiensi propeller karena kerusakan pada propeller itu sendiri. Perhitungan kavitasi sangat perlu dilakukan untuk memastikan bahwa propeller yang dipakai bebas dari kerusakan yang disebabkan oleh proses kavitasi yang terjadi pada daun propeller. Diagram yang digunakan dalam perhitungan kavitasi adalah diagram Burril. Sebelum membaca diagram Burril. a) AO Disk Area / Area of tip circle AO = π ( D/2 )2 (principles of naval architecture vol II, page 138) b) Ae = AO x (Ae/AO) c) AP Projected Area of blade AP = AD x ( 1.067 – 0.229 x P/D) Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
21 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
(Ship Resistance and propulsion, page 30)
d) Vr2 = Va2 + ( 0.7 π n D)2 e) T Thrust T = EHP / ((1-t) VS) (Ship Resistance and propulsion, page 30) f) τ C Thrust Coefficient τ C = T / ( AP 0.5 ρ Vr2) (Ship Resistance and propulsion, page 30)
g) � 0.7R Local cavitation number σ 0.7R =(188.2+(19.62 x H))/(Va2+(4.836 x (N2) x (Db x 0.3048) 2)) (Ship Resistance and propulsion, page 30) h) Dari pembacaan Burril’s diagram maka akan didapatkan nilai τ C
Diagram Burril
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
22 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Setelah nilai σ 0.7R diketahui, maka nilai τc dapat diketahui dengan pembacaan diagram Burril. Cara pembacaan diagram adalah dengan menarik garis vertical keatas pada nilai σ 0.7R sampai memotong garis putus – putus yang kedua (Suggested upper limit for merchant ship propellers). Dari perpotongan ini maka ditarik garis horizontal sehingga didapatkan nilai τc. Suatu propeller dikatakan tidak mengalami kavitasi apabila : τc hitungan < τc diagram.
i) Syarat kedua dalam pemilihan propeller yaitu jika τC hitungan < τC diagram. Dalam keadaan ini artinya propeller bebas kavitasi 4) Menghitung clearance propeller Besarnya clearane propeller dapat diperoleh setelah perhitungan kavitasi dilakukan. clearance prop = (Db x 0.3048)+(0.04 x Db x 0.3048)+(0.08x Db x 0.3048) clearance propeller akan terpenuhi apabila 0.7 T < clearance prop. Akhirnya, pemilihan propeller dapat dilakukan dengan memilih type propeller yang clearance propellernya terpenuhi, tidak mengalami kavitasi, diameternya terpenuhi, dan yang memiliki effisiensi tertinggi. III.4. Perhitungan Detail. III.4.1. Penentuan effiseinsi yang paling bagus BP - δ Diagram Menentukan nilai P/Db (pitch diameter propeller ratio) dan (advance coefficient) δ0 dari pembacaan Bp - δ Diagram Dari pembacaan grafik didapatkan : 1. P/Do
1feet = 0.3048 m
2. δ0 Bp=Np1/2/Va2 .5
Vs Jenis
DHP (b
N
Ratio
N.prop
Prop
Hp)
(Rpm)
G/B
(Rpm) 189.29
750
3.962
B3-35
9336.17
(knot
Va
w
)
(knot)
Bp
8 189.29
0.266
17
12.478
33.26
B3-50
9336.17
750
3.962
8 189.29
0.266
17
12.478
33.26
B3-65
9336.17
750
3.962
8
0.266
17
12.478
33.26
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
23 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
189.29
B4-40
9336.17
750
3.962
8 189.29
0.266
17
12.478
33.26
B4-55
9336.17
750
3.962
8 189.29
0.266
17
12.478
33.26
B4-70
9336.17
750
3.962
8
0.266
17
12.478
33.26
Db = 0.96*Do
N = Propeller RPM
Do = δo*Va/Ngb
P = Shaft Horse Power (DHP) British
baca baca grafik
grafik Dmax
B3-35 B3-50 B3-65 B4-40 B4-55 B4-70
P/D 0.6 0.625 0.765 0.66 0.7 0.78
δ0 244.00 240.00 219.00 228.50 222.50 217.00
D0 (ft) 16.08 15.82 14.44 15.06 14.67 14.30
Db (ft) 15.44 15.19 13.86 14.46 14.08 13.59
Db (m) 4.71 4.63 4.22 4.41 4.29 4.14
δb = Db*Ngb/Va Db < Dmax terpenuhi terpenuhi terpenuhi terpenuhi terpenuhi terpenuhi
δb 234.24 230.40 210.24 219.36 213.60 206.15
grafik
grafik
P/Db 0.675 0.68 0.84 0.75 0.775 0.865
η 0.59 0.58 0.533 0.581 0.548 0.544
(effisiensi yang digunakan adalah 0,581 karena mendekati effisiensi asumsi)
III.4.2. Perhitungan Kembali Daya mesin setelah effisiensi sudah didapat Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
(ft) 15.85 15.85 15.85 15.85 15.85 15.85
Dmax (m) 4.83 4.83 4.83 4.83 4.83 4.83
24 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Nilai – nilai yang dibutuhkan untuk menghitung daya : EHP
= RTdinas*Vs = 4835,51 KW = 6521,25 hp
w
= 0.55Cb-0.05 = 0,266 t =k*w
(nilai k antara 0.7-0.9 dan diambil nilai k= 0,7)
= 0,266 x 0,7 = 0,1862 Va
= (1-w)*Vs = (1-0,266) x8,744 = 6,42 m/s
ηrr
= 1,05
ηp
= 0,581
(setelah dilakukan perhitungan dan pembacaan BP - δ Diagram)
ηH
= (1-t)/(1-w) = (1- 0,1862)/(1-0,266) = 1,1087
Pc
= ηrr*ηp*ηH = 1,05 x 0,592 x 1,1087 = 0.67636
DHP
= EHP/Pc = 6521,25 /0.67636 = 9642.0198 hp
THP
= EHP/ηH
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
25 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) = 6521,25/1,1087 = 5881,79 hp SHP
= DHP/ηsηb = 9642.0198/0,98 = 9838.7957 hp
BHPscr = SHP/ηG = 9838.7957/0,98 = 10039.58748 hp BHPmcr= BHPscr/0,85 = 10039.58748 /0,85 = 11811.279 hp = 8811.2144 kW (dikarenakan besar daya yang dibutuhkan kapal setelah dilakukan perhitungan dengan memasukkan nilai effisiensi yang dketahui besar daya masih dapat dipenuhi oleh daya motor diesel yang sudah dipilih sebesar 9000 kW.)
III.4.3. Perhitungan Kavitasi angka kavitasi σ0,7R=(1,882+19,62(h))/Va2+4,836n2D2 hal.199) dimana h = jarak sarat air dengan center line propeller h = T - (0,04 x T) - (0,35 x T) = 7,7 – (0,04 x 7,7) – (0,35 x 7,7) = 4,697 m Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
(harvald, tahanan dan propels kapal
26 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) nilai σ0,7R ini digunakan untuk mengetahui nilai angka kavitasi pada diagram burill. Dipotongkan dengan kurva merchant ship propeller.
Gambar I.3.15.1. (Harvald. Tahanan dan propulsi kapal hal.201) Perhitungan trust coefficient tC = (T/ Ap) / ( 1/2 x r x VR2) tC = T/( 1/2 x r x x Ap x VR2) T = EHP / ((1-t) x Vs x 0.5144) = 916.317882 Dimana, Ap = projected Area dari propeller Ap = AD*( 1,067 -( 0,229[P/Db]) VR2 = Va2 + ( 0,7 x p x n x D)2 Va = 6.42 m/s nmesin = 189,813 rpm = 3,1635 rps Dmax = 4,83 m Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
27 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) r = 1,025 kg/m3
maka Ao = 1/4 x x Db2 Ae/Ao
Ao (ft2)
Type
propeller B3-35 B3-50 B3-65 B4-40 B4-55 B4-70
Ap
Va
AD
(ft2)
(m/s)
n (rps)
2
propeller B3-35 B3-50 B3-65 B4-40 B4-55 B4-70 Type
Ae atau
0.35 0.50 0.65 0.40 0.55 0.7 Vr2 1106.33 926.89 866.19 1071.69 899.25 975.30
187.15 155.62 144.95 181.06 150.76 164.13 Τc itungan 0.027 0.027 0.025 0.025 0.027 0.017
(ft ) 65.50 77.81 94.22 72.43 82.92 114.89
60.89 70.55 83.70 66.91 73.95 105.22
σ 0.7R
τC
0.085 0.060 0.101 0.060 0.108 0.063 0.088 0.060 0.104 0.063 0.096 0,06
6.42 6.42 6.42 6.42 6.42 6.42
3.15 3.15 3.15 3.15 3.15 3.15
Kavitasi ? TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK TIDAK
karena besarnya angka kavitasi dari hasil perhitungan lebih kecil dari angka kavitasi dari hasil pembacaan pada grafik buril maka tidak terjadi kavitasi Dengan mempertimbangkan Perhitungan kavitasi ini di coba dihitung untuk semua tipe propeller, dan ketentuan untuk mengambil keputusan mana propeller yang di pakai adalah : 1. Diameter propeller yang dipilih harus kurang dari diameter max 2. Tidak terjadi kavitasi pada propeller 3. propeller yang dipilih mempunyai efisiensi yang paling bagus. Sehingga didapatkan kesimpulan, propeller yang dipilih adalah: Type
: B4 – 40
Db
: 4,41 m
P/Db
: 0,75
ηb
: 0,581
n
: 189,298 rpm
III.5. Kesimpulan no
unit
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
simbol
nilai
satuan
28 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) 1
shaft horse power
SHP
2 3 4 5 6 7 8 9
delevery horse power putaran mesin ratio gearbox putaran propeller velocity advanced wake fraction thrust deduction factor power adsorbtion
DHP Nm
9838.79
Np VA w t Bp
6 9642.02 750 3.92 189.298 6.42 0.7 0.1862 219.36
z P/D η D
4 0.75 0.581 4.41
hp hp RPM RPM m/s
jenis propeller B4-40 10 11 12 13
jumlah daun pitch ratio effisiensi diameter
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
m
29 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
BAB IV ENGINE PROPELLER MATCHING Langkah berikutnya setelah pemilihan type propeller adalah proses engine propeller matching. Setelah dalam langkah sebelumnya didapatkan type propeller yang paling sesuai, maka kemudian type propeller tersebut akan diperiksa apakah matching dengan mesin yang telah dipilih ataukan tidak. Langkah-langkah mematchingkannya adalah seperti dibawah ini ➢ DATA AWAL Data awal ini berasal dari perhitungan tahanan kapal. t = 0.1862 w = 0.7 Vs = 17 knot =0.8745 m/s Ρ air laut = 1025 kg/m3 ➢ DATA PROPELLER Data propeller ini berasal dari type propeller yang telah dipilih. Ratio gear box = 1 : 3.92 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
30 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Type Propeller = B4 – 40 η propeller = 0.581 (P/D) = 0.75 Diameter (m) = 4.41 Rpm Propeller = 189,298 rpm Tahanan total pada saat clean hull (lambung bersih, tanpa kerak) Rt trial = 480.83 kN Tahanan total pada saat service (lambung telah ditempeli oleh fouling) Rt service = 552.96 kN IV.1 UNIT dan SIMBOL α
konstanta
β
konstanta
KT
Koefisien Gaya Dorong (Thrust) Baling-baling
J
Koefisien Advanced Baling-baling
KQ
Koefisien Torsi Baling-baling
Q
Torsi
IV.2 LANGKAH PERHIITUNGAN 1) Menghitung Koefisien α Rt = 0.5 x ρ x Ct x S x Vs2 Rt = α x Vs2 α = Rt / Vs2 2) Menghitung Koefisien β β = α / ((1-t) (1-w)2 ρ D2) 3) Membuat Kurva hubungan KT-J Dimana KTSHIP diperoleh dari rumusan berikut KT = β x J2 4) Membaca grafik KTPROP – KQ - η kurva open water test Pembacaan kurva dilakukan sesuai dengan jenis propeller yang kita pilih 5) Mendapatkan titik operasi propeller
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
31 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Setelah didapatkan KTSHSIP dan KTPROPELLER maka kedua kurva tersebut kita potongkan. Perpotongan tersebut merupakan titik operasi propeller, dimana kita akan mendapatkan nilai-nilai berikut KT
Thrust Coefficient
KQ
Torque Coefficient
J
Advanced Coefficient
η
Efficiency
Dengan diketahuinya nilai efisiensi propeller yang baru maka dapat dikoreksi kembali besarnya kebutuhan daya motor penggerak utama. 6) Membuat Tabel Clean Hull Condition dan Service Condition a) Menghitung Putaran Engine b) Menghitung putaran Propeller Menghitung putaran propeller dapat dilakukan dengan membagi putaran engine dengan rasio gearbox. c) Menghitung Torsi(Q) Dalam menghitung torsi atau torque(Q) kita dapat menggunakan rumus: Q = KQ x x D5 x n2 (Dwi Priyanta Lecturer for PKM 2) d) Menghitung Delivered Horse Power Dengan mengetahui nilai torsi maka kita dapat mencari nilai delivered horse power(DHP).
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
32 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
e) Menghitung Brake Horse Power Dengan mengetahui nilai DHP maka kita dapat mencari nilai Brake horse power(BHP).
Rumusnya adalah:
(S.W.Adjie, Matching) f) Menghitung Persentase RPM Rumusnya adalah:
g) Menghitung Persentase Power Rumusnya adalah:
IV.3 Perhitungan Detail Engine Propeller Matching data yang diperlukan data propeller : type B4-40 Db
4,41 m
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
Engine
Propeller
33 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) P/Db ηb n data mesin : Jenis Wartsila type = Daya out put = RPM =
0,75 0,581 189,892 Rpm
3,164867
18V32 9000 750
Thrust yang dihasilkan oleh propeller harus dengan thrust yang di perlukan oleh kapal Tship = T propeller 0.5 CT S Va2 = KT n2 D4 (1-t) (1-w)2 KT = 0.5 CT S (1-t) (1-w)2 D2
KT =
0.5 CT S (1-t) (1-w)2 D2 Va2 n2 D2
Va2 n2 D2 adalah konstan, maka dapat diasumsikan sebagai
K T = J2 Untuk harga sendiri = = 0.5 CT S (1-t) (1-w)2 D2 1.025xLppx( S = CbLppxB+1.7xT) = 3451,07619 m2 = 0,719421876 J= Va2 n2 D2
J=
J 0 0,1 0,2 0,3 0,4
0,211529726 Tabel KT - J untuk lambung kapal
J2 0 0,01 0,04 0,09 0,16
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
KT 0 0,01 0,03 0,06 0,12
34 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) 0,5 0,25 0,6 0,36 0,7 0,49 0,8 0,64 0,9 0,81
0,18 0,26 0,35 0,46 0,58
Lalu dibuat kurva KT- J. Kurva ini merupakan interaksi lambung kapal dengan propeller Lalu kurva KT - J lambung tersebut diplotkan ke kurva open water propeller untuk mendapatkan titik operasi propeller. Pada langkah ini, dibutuhkan grafik open water test untuk propeller yang telah dipilih, yakni B4-40. Setelah itu dicari nilai masing-masing dari KT, 10KQ, dan η behind the ship. Tentu saja dengan berpatokan pada nilai P/Db yang telah didapat pada waktu pemilihan propeller Sehingga dari kurva open water B4-40 didapatkan data sebagai berikut : J 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
KT 0,32 0,3 0,27 0,24 0,21 0,17 0,13 0,09 0,05 0
10KQ 0,185 0,18 0,17 0,158 0,14 0,12 0,1 0,075 0,05 0,027
η 0 0,135 0,265 0,39 0,5 0,585 0,64 0,65 0,56 0
Dari kurva di atas kita dapat memotongan KT hull dengan Kt propeller, sehingga di dapat harga J dan dari perpotongan tersebut kita buat garis vertikat untuk mendapatkan harga KT, 10KQ dan effisiensi. J= KT = 10KQ = η=
0,49 0,165 0,136 0,58
Dari harga J yang di dapat diatas kita dapat mengetahui harga n (putaran) propeller yang bekerja pada effisiensi tersebut. Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
35 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) n= = =
Va JD 2,970605914 rps 178,2363549 rpm
sekarang kita cari power yang bekerja pada putaran yang didapat diatas (n =176.08 rpm) dengan membuat tabel berikut :
Q (Nm) (KQ n2
DHP
SHP
BHP
BHP
(Watt)
(Watt)
(Watt)
(kW)
Mesin
Propeller
n (rpm) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425
n (rpm) 0,00 6,36 12,73 19,09 25,45 31,81 38,18 44,54 50,90 57,27 63,63 69,99 76,36 82,72 89,08 95,44 101,81 108,17
n (rps) 0,00 0,11 0,21 0,32 0,42 0,53 0,64 0,74 0,85 0,95 1,06 1,17 1,27 1,38 1,48 1,59 1,70 1,80
D5) 0,00 261,50 1045,99 2353,49 4183,98 6537,46 9413,95 12813,43 16735,90 21181,38 26149,85 31641,32 37655,78 44193,24 51253,70 58837,16 66943,61 75573,06
(2 π Q n) 0,00 174,15 1393,24 4702,18 11145,91 21769,36 37617,45 59735,11 89167,28 126958,88 174154,84 231800,09 300939,57 382618,19 477880,89 587772,59 713338,23 855622,74 1015671,0
(DHP ηs) 0,00 177,71 1421,67 4798,14 11373,38 22213,63 38385,15 60954,19 90987,02 129549,88 177709,02 236530,71 307081,19 390426,72 487633,56 599767,95 727896,16 873084,43 1036399,0
0,00 181,34 1450,69 4896,06 11605,49 22666,97 39168,52 62198,16 92843,90 132193,75 181335,74 241357,87 313348,15 398394,61 497585,26 612008,11 742751,18 890902,48 1057550,0
0,00 0,18 1,45 4,90 11,61 22,67 39,17 62,20 92,84 132,19 181,34 241,36 313,35 398,39 497,59 612,01 742,75 890,90 1057,5
450
114,53
1,91
84725,51
4 1194528,0
2 1218906,1
2 1243781,8
5 1243,7
475
120,90
2,01
94400,95 104599,3
6 1393238,7
8 1421672,1
2 1450685,9
8 1450,6
500
127,26
2,12
9 115320,8
3 1612847,9
8 1645763,2
0 1679350,2
9 1679,3
525
133,62
2,23
3
9
6
6
5
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
36 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
126565,2
1854400,7
1892245,6
1930862,9
1930,8
550
139,98
2,33
7 138332,7
6 2118941,9
7 2162185,6
3 2206311,9
6 2206,3
575
146,35
2,44
0 150623,1
6 2407516,5
7 2456649,5
1 2506785,2
1 2506,7
600
152,71
2,55
3 163436,5
3 2721169,4
2 2776703,4
3 2833370,8
9 2833,3
625
159,07
2,65
5 176772,9
0 3060945,5
7 3123413,7
9 3187156,9
7 3187,1
650
165,44
2,76
8 190632,4
0 3427889,7
8 3497846,6
1 3569231,3
6 3569,2
675 700,290638
171,80
2,86
0 205185,0
5 3827811,0
9 3905929,6
1 3985642,4
3 3985,6
2
178,24
2,97
9 219920,2
2 4247462,4
2 4334145,3
7 4422597,2
4 4422,6
725
184,53
3,08
3 235348,6
4 4702180,7
5 4798143,6
9 4896064,9
0 4896,0
750
190,89
3,18
4
3
0
0
6
Tabel diatas merupakan perhitungan daya mesin pada putaranan tertentu dengan kondisi lambung kapal yang masih bersih (clean hull) tidak ada karat maupun binatang laut yang menempel pada lambung kapal(fouling), pada kondisi sebaliknya (rough hull) terdapat Mesin n (rpm) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550
(rpm) 0,00 6,36 12,73 19,09 25,45 31,81 38,18 44,54 50,90 57,27 63,63 69,99 76,36 82,72 89,08 95,44 101,81 108,17 114,53 120,90 127,26 133,62 139,98
n (rps) 0,00 0,11 0,21 0,32 0,42 0,53 0,64 0,74 0,85 0,95 1,06 1,17 1,27 1,38 1,48 1,59 1,70 1,80 1,91 2,01 2,12 2,23 2,33
(%) 0,00 3,33 6,67 10,00 13,33 16,67 20,00 23,33 26,67 30,00 33,33 36,67 40,00 43,33 46,67 50,00 53,33 56,67 60,00 63,33 66,67 70,00 73,33
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
BHP (kW) (clean hull) 0,00 0,18 1,45 4,90 11,61 22,67 39,17 62,20 92,84 132,19 181,34 241,36 313,35 398,39 497,59 612,01 742,75 890,90 1057,55 1243,78 1450,69 1679,35 1930,86
(%) 0,00 0,00 0,02 0,05 0,13 0,25 0,44 0,69 1,03 1,47 2,01 2,68 3,48 4,43 5,53 6,80 8,25 9,90 11,75 13,82 16,12 18,66 21,45
BHP (KW) (rough hull) (%) 0,00 0,00 0,19 0,00 1,52 0,02 5,14 0,06 12,19 0,14 23,80 0,26 41,13 0,46 65,31 0,73 97,49 1,08 138,80 1,54 190,40 2,12 253,43 2,82 329,02 3,66 418,31 4,65 522,46 5,81 642,61 7,14 779,89 8,67 935,45 10,39 1110,43 12,34 1305,97 14,51 1523,22 16,92 1763,32 19,59 2027,41 22,53
37 Haris Ari Cahyon (4207 575 600 625 650 675 700,2906382 725 750
100 070) 146,35 2,44 152,71 2,55 159,07 2,65 165,44 2,76 171,80 2,86 178,24 2,97 184,53 3,08 190,89
76,67 80,00 83,33 86,67 90,00 93,37 96,67 100,0
2206,31 2506,79 2833,37 3187,16 3569,23 3985,64 4422,60
24,51 27,85 31,48 35,41 39,66 44,28 49,14
2316,63 2632,12 2975,04 3346,51 3747,69 4184,92 4643,73
25,74 29,25 33,06 37,18 41,64 46,50 51,60
0
4896,06
54,40
5140,87
57,12
3,18
BAB V PERHITUNGAN DAN PEMBUATAN DESAIN PROPELLER V.1 PERHITUNGAN DESAIN PROPELLER V.1.1- ALGORITMA PERHITUNGAN a.) Mengitung besarnya Cr, ar dan br dari tabel rasio dimensi 3 daun Wegeningen B-Screw Series (r/R), Cr = chord length dari blade section pada setiap radius r/R; ar = jarak antara leading edge ke generator line; Sr = maximum blade thickness pada setiap radius r/R. br = jarak ketebalan maksimum dengan leading edge. b.) Menggitung nilai V1 dan V2 telah disajikan pada table dibawah ini. Maka dapat ditentukan nilainilai tersebut pada setiap r/R sebagai berikut :
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
38 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) V1 ; V2 adalah angka-angka yang ditabulasikan sebagai fungsi dari r/R dan P, yang mana P sendiri merupakan
koordinat non-dimensional sepanjang pitch line dari posisi maximum
thickness ke leading edge (P=1), dan dari posisi maximum thickness ke trailing edge (P= -1). c.) Tabel Harga V1 & V2 digunakan menghitung dalam persamaan-persamaan yFACE dan yBACK
tmax a= maximum blade thickness = Sr tt.e. = ketebalan blade section pada bagian trailing edge tl.e. = ketebalan blade section pada bagian trailing edge d.) Menghitung Distribusi Pitch dan Radius hidung propeller e.) Menggambar balde section pandangan depan yang telah ditabelkan di bawah ini untuk setiap radius r/R: (Titik-titik koordinat yang dibutuhkan dari profiles dapat dihitung dengan formulasi yang diberikan oleh Van Gent, et al (1973) dan Van Oossanen(1974), adalah sebagai berikut ):
V.1.2- INPUT PARAMETER DESAIN a.) Tabel raio dimensi 3 daun dari Wegeningen B-Screw Series (r/R) Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
39 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) r/R
crZ
ar/cr
br/cr
Sr/D
DAE/Ao
ar
0.2
1.662
0.62
0.35
0.053
0.3
1.882
0.61
0.35
0.046
0.4
2.05
0.6
0.35
0.04
0.5
2.152
0.59
0.35
0.034
0.6
2.187
0.56
0.389
0.028
0.7
2.144
0.52
0.443
0.022
0.8
1.97
0.46
0.479
0.015
0.9
1.582
0.35
0.5
0.009
1
---
0
---
0.003
b.) Tabel V1 & V2 (p0) r/R
P
1
0.95
0.9
0.85
0.8
0.9-1
0
0.0975
0.19
0.2775
0.36
0.85
0
0.1
0.195
0.283
0.366
0.8
0
0.105
0.2028
0.2925
0.3765
0.7
0
0.124
0.2337
0.33
0.414
0.6
0
0.1485
0.272
0.3775
0.462
0.5
0
0.175
0.3056
0.4135
0.5039
0.4
0
0.1935
0.3235
0.4335
0.522
0.3
0
0.189
0.3197
0.4265
0.513
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
42 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) 0.25 0
0.1758
0.3042
0.4108
0.4982
0.2
0
0.156
0.284
0.3905
0.4777
0.15
0
0.13
0.26
0.3665
0.452
0.7
0.6
0.5
0.4
0.2
0
0.51
0.64
0.75
0.84
0.96
1
0.516
0.6455
0.755
0.845
0.9615
1
0.5265
0.6545
0.7635
0.852
0.9635
1
0.5615
0.684
0.785
0.866
0.9675
1
0.606
0.72
0.809
0.879
0.969
1
0.643
0.7478
0.8275
0.888
0.971
1
0.659
0.7593
0.8345
0.8933
0.9725
1
0.6505
0.752
0.8315
0.892
0.975
1
0.6359
0.7415
0.8259
0.8899
0.9751
1
0.619
0.7277
0.817
0.8875
0.975
1
0.5995
0.7105
0.8055
0.8825
0.976
1
V.1.3- OUTPUT PARAMETER DESAIN a.) besarnya nilai Cr, ar dan br dari tabel rasio dimensi 3 daun Wegeningen B-Screw Series pada setiap r/R b.) besarnya nilai V1 & V2 untuk masing-masing r/R pada p0 c.) besarnya nilai Yface & Yback untuk masing-masing r/R pada p0 d.) gambar balde section pandangan depan yang telah ditabelkan di bawah ini untuk setiap radius r/R
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
43 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
44 V.2. Perhitungan Detail
Haris Ari
Cahyon (4207 100 070) Engine Propeller Matching data yang diperlukan data propeller : type B4-40 Db 4,41 m P/Db 0,75 ηb 0,581
2,205
3,16486 n 189,892 Rpm 7 data mesin : Jenis Wartsila type = 18V32 Daya out put = 9000 RPM = 750 r/R cr*Z/(D*Ae/A0) ar/cr br/cr (Sr/D)/ar cr ar br sr 0,2 1,662 0,617 0,35 0,0526 0,732942 0,45222521 0,25653 0,10490087 0,3 1,882 0,613 0,35 0,0464 0,829962 0,50876671 0,290487 0,10410588 0,4 2,05 0,601 0,35 0,0402 0,90405 0,54333405 0,316418 0,09632335 0,5 2,152 0,586 0,35 0,034 0,949032 0,55613275 0,332161 0,08338654 0,6 2,187 0,561 0,389 0,0278 0,964467 0,54106599 0,375178 0,06633361 0,7 2,144 0,524 0,443 0,0216 0,945504 0,4954441 0,418858 0,04719402 0,8 1,97 0,463 0,479 0,0154 0,86877 0,40224051 0,416141 0,02731776 0,9 1,582 0,351 0,5 0,0092 0,697662 0,24487936 0,348831 0,00993525 1 0,003 0 0 0 0
r/R
Sr
0,2 0,3 0,4
0,104901 0,104106 0,096323
V1 -1 0,2826 0,2306 0,1467
Yface 0,02964499 0,02400682 0,01413064
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
-0,95 0,263 0,204 0,12
Yface 0,02758893 0,0212376 0,0115588
-0,9 0,24 0,179 0,0972
Yface 0,02517621 0,01863495 0,00936263
-0,8 0,1967 0,1333 0,063
Yface 0,020634 0,01387731 0,00606837
-0,7 0,157 0,0943 0,0395
Yface 0,01646944 0,00981718 0,00380477
45 0,5 0,083387 0,0522 0,6 (4207 0,066334 0 Cahyon 100 070) 0,7 0,047194 0 0,8 0,027318 0 0,9 0,009935 0 1 0 0
0,00435278 0 0 0 0 0
0,042 0 0 0 0 0
0,00350223 0 0 0 0 0
0,033 0 0 0 0 0
0,00275176 Haris Ari 0 0 0 0 0
0,019 0 0 0 0 0
0,00158434 0 0 0 0 0
-0,6
Yface 0,0126615
-0,5
Yface
-0,4
Yface 0,0062101
-0,2
Yface
0
Yface
0,1207
4
0,088
0,009231
0,0592
3 0,0021029
0,0172
0,0018043 0,0003435
0
0
0,0623
0,0064858 0,0020613
0,0376
0,003914
0,0202
4 0,0004238
0,0033
5
0
0
0,0214
2 0,0003335
0,0116
0,001117
0,0044
2
0
0
0
0
0,004 0 0 0
5 0 0 0
0,0012 0 0 0
0,0001 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
0,01 0 0 0 0 0
0,00083387 0 0 0 0 0
46 0 0 0 0 0 Cahyon (4207 100 070) 0 V2 r/R Sr -1
0 0
0 0
0 0
0 0
0 Ari Haris 0
0 0
0 0
Yback 0,0296449
-0,95
Yback 0,0343025
-0,9
Yback 0,0404392
-0,8
Yback 0,0527336
-0,7
Yback 0,0640419
0,2
0,104901
0
9 0,0240068
0,064
9 0,0295660
0,1455
9 0,0360206
0,306
7 0,0488568
0,4535
8 0,0606729
0,3
0,104106
0
2 0,0141306
0,08
7 0,0202760
0,167
3 0,0267971
0,336
9 0,0397815
0,4885
1 0,0523517
0,4
0,096323
0
4 0,0043527
0,0905
6 0,0114239
0,181
6 0,0183033
0,35
4
0,504
4 0,0436945
0,5
0,083387
0
8
0,095
6 0,0064011
0,1865
5 0,0125038
0,3569
0,031345
0,514
5 0,0338964
0,6
0,066334
0
0
0,0965
9 0,0046014
0,1885
9 0,0089668
0,3585
0,0237806 0,0169898
0,511
7 0,0240689
0,7
0,047194
0
0
0,0975
2 0,0026634
0,19
6 0,0051903
0,36
5 0,0098343
0,51
5 0,0139320
0,8
0,027318
0
0
0,0975
8 0,0009686
0,19
7
0,36
9 0,0035766
0,51
6 0,0050669
0,9 1
0,009935 0
0 0
0 0
0,0975 0,0975
9 0
0,19 0,19
0,0018877 0
0,36 0,36
9 0
0,51 0,51
8 0
-0,6
Yback 0,0739446
-0,5
Yback
-0,4
Yback 0,0899629
-0,2
Yback 0,1008936
0
Yback 0,1049008
0,5842
3 0,0709793
0,6995
0,082609
0,7984
9 0,0881464
0,9446
6 0,1001082
1
7 0,1041058
0,6195 0,6353
9 0,0632555
0,7335 0,7525
0,080276 0,073601
0,8265 0,8415
5 0,0814799
0,9583 0,9645
1 0,0929038
1 1
8 0,0963233
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
47 4 0,0540261 Cahyon (4207 100 070) 0,6439 4 0,758 0,0425530
2 0,0705116
7 Ari Haris 0,0803762
5 0,0833865
0,063307
0,8456
6
0,9639
9
1
4 0,0663336
0,6415
1 0,0302041
0,753
0,049949
0,8426
0,0558927 0,0396429
0,9613
0,0637665 0,0453062
1
1 0,0471940
0,64
7 0,0174833
0,75
0,035396
0,84
8 0,0229469
0,96
6 0,0262250
1
2 0,0273177
0,64
7 0,0063585
0,75
0,020488
0,84
2 0,0083456
0,96
5 0,0095378
1
6 0,0099352
0,64 0,64
6 0
0,75 0,75
0,007451 0
0,84 0,84
1 0
0,96 0,96
4 0
1 1
5 0
r/R
Sr
0,2
V1 1
Yface 0,0373446
0,95
Yface 0,0295925
0,9
Yface 0,0246831
0,8
Yface
0,7
Yface
0,104901
0,356
7 0,0304301
0,2821
4 0,0227575
0,2353
8 0,0183226
0,1685
0,0176758 0,0123990
0,118
0,0123783 0,0082243
0,3
0,104106
0,2923
2
0,2186
5 0,0141306
0,176
3 0,0104799
0,1191
1
0,079
6 0,0034387
0,4
0,096323
0,2181
0,0210081 0,0106567
0,1467
4 0,0064874
0,1088
8 0,0041693
0,0637
0,0061358 0,0017594
0,0357
4 0,0007087
0,5
0,083387
0,1278
9 0,0025339
0,0778
7 0,0011210
0,05
3 0,0004444
0,0211
6
0,0085
9
0,6 0,7 0,8 0,9 1
0,066334 0,047194 0,027318 0,009935 0
0,0382 0 0 0 0
4 0 0 0 0
0,0169 0 0 0 0
4 0 0 0 0
0,0067 0 0 0 0
4 0 0 0 0
0,0006 0 0 0 0
3,98E-05 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
48 0,6 (4207 Yface Cahyon 100 070) 0,5 0,0084340
Yface
0,4
Yface 0,0031889
0,2
Haris Ari Yface 0,0005140
0
Yface
0,0804
3 0,0052365
0,052
0,005455
0,0304
9 0,0015407
0,0049
1 0,0002810
0
0
0,0503
3 0,0018205
0,03
0,003123
0,0148
7 0,0003178
0,0027
9
0
0
0,0189
1 0,0002835
0,009
0,000867
0,0033
7
0
0
0
0
0,0034 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
0,0008 0 0 0 0 0
6,67E-05 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
r/R
Sr
0,2
V2 1
Yback 0,0373447
0,95
Yback 0,0459570
0,9
Yback 0,0544750
0,8
Yback 0,0677869
0,7
Yback 0,0773119
0,104901
0
1 0,0304301
0,156
7 0,0424335
0,284
2 0,0516052
0,4777
4 0,0658053
0,619
4 0,0759452
0,3
0,104106
0
5 0,0210081
0,189
6
0,3197
8 0,0416405
0,513
3 0,0564165
0,6505
4 0,0669158
0,4
0,096323
0
2
0,1935
0,0327692 0,0210801
0,3235
8 0,0296272
0,522
8 0,0437779
0,659
3 0,0543263
0,5
0,083387
0
0,0106568 0,0025339
0,175
2 0,0109715
0,3053
4 0,0184871
0,5039
4 0,0306859
0,643
3 0,0401981
0,6
0,066334
0
4
0,1485
8 0,0058520
0,272
8 0,0110292
0,462
3 0,0195383
0,606
7 0,0264994
0,7 0,8
0,047194 0,027318
0 0
0 0
0,124 0,105
6 0,0028683
0,2337 0,2028
4 0,0055400
0,414 0,3765
3 0,0102851
0,5615 0,5265
4 0,0143828
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
49 Cahyon (4207 100 070) 0,9 0,009935 0 1 0 0
7 0,0009686 0 0
4 Ari Haris
4 0,0035766
0,0975 0,0975
9 0
0,19 0,19
0,0018877 0
0,36 0,36
9 0
0,6
Yback
0,5
Yback 0,09115
0,4
Yback 0,0962885
0,2
Yback 0,1027923
0
Yback 0,1049008
0,7277
0,0847704 0,0835241
0,817
9 0,08968
0,8875
1 0,0944032
0,975
7 0,1017843
1
7 0,1041058
0,752
5 0,0749588
0,8315
7 0,08124
0,892
1 0,0863635
0,975
2 0,0936744
1
8 0,0963233
0,7593
3 0,0626399
0,8345
9 0,06906
0,8933
1 0,0740472
0,9725
6 0,0809683
1
5 0,0833865
0,7478
7
0,8275
9 0,05366
0,888
5 0,0583072
0,971
4 0,0642772
1
4 0,0663336
0,72
0,0477602 0,0322807
0,809
4 0,03704
0,879
4 0,0408700
0,969
7 0,0456602
1
1 0,0471940
0,684
1 0,0178794
0,785
7 0,02085
0,866
2 0,0232747
0,9675
2 0,0263206
1
2 0,0273177
0,6545
8 0,0063585
0,7635
7 0,00745
0,852
3 0,0083456
0,9635
6 0,0095378
1
6 0,0099352
0,64 0,64
6 0
0,75 0,75
1 0
0,84 0,84
1 0
0,96 0,96
4 0
1 1
5 0
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
0,0050669 0,51 0,51
8 0
50 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
51 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Pembuatan Gambar Propeller UKURAN UTAMA
Jumlah blade =
PROPELER 1. Diameter Propeler 220,5 Diameter (D) : 4410 mm gambar : 441 mm 2. Panjang Blade Elemen (Lt) Untuk Fa/F = 0,7 R= 2205 L 0,6R : 1688 mm 3. Ketebalan Propeler Maksimum di Dekat Garis Tengah Poros (sh) : sh : 198,45 mm Gambar
22,05 44,1 220,5
= 4. Skala
1:99.43
RADIUS DARI HIDUNG PROPELER r/R %Dia Ordinat Gambar 0,2 0,115% 5,072 0,51
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
DISTRIBUSI PITCH Ho/D : Ho :
0,75 3307,5 mm
4
52 Cahyon 100 070) 0,3 (4207 0,105% 4,631 0,4 0,095% 4,190 0,5 0,085% 3,749
0,46 0,42 0,37
Ho/2n r/R 0,167
: %Ho/2n 80,00%
526,67197 Haris Ari 5 mm Ordinat 421,33758 432,92436
Gambar 42,13
0,6
0,070%
3,087
0,31
0,2
82,20%
3 467,15804
43,29
0,7
0,055%
2,426
0,24
0,3
88,70%
1 500,33837
46,72
0,8
0,040%
1,764
0,18
0,4
95%
6 522,45859
50,03
0,9
0,040%
1,764
0,18
0,5
99,20%
9 526,67197
52,25
1
0,040%
1,764
0,18
0,6
100%
5 526,67197
52,67
TIP
0,040%
1,764
0,18
0,7
100%
5 526,67197
52,67
0,8
100%
5 526,67197
52,67
0,9
100%
5
52,67
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
53 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) EXPENDED
R 1 0 0 90
10 0
80
90
7 0 60
80
5 0 40
70
60
0
3 0 20
50
40
20
30
30
0
20
40
50
20
6 0 70
8 0 90
0 .9 R
10 0
30
40
50
60
70
80
90
100
0
20
30
40
50
60
70
80
0 .8 R
T railin g E dg e 100
90
80
70
60
50
40
60
50
30
20
90
0 .7 R 0 .6 R
10 0
L e ading E d g e 1 00
90
1 00
80
90
70
80
70
40
60
50
30
40
0
20
30
20
20
0
30
40
50
60
70
80
90
100
0 .5 R
2 0 3 0 40 50 6 0 7 0 80 9 0 10 0
B ack 100
90
1 00
80
90
1 00
70
80
90
60
70
80
70
50
60
60
40
50
40
50
40
30
20
30
20
30
20
0
0
2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 80 90 1 0 0
0 .4 R
F a ce
0 .3 R
20 3 0 4 0 50 6 0 7 0 80 9 0 10 0
0 .2 R
0 20 3 0 4 0 50 60 7 0 80 9 0 1 0 0
PROJECTED AND DEVELOPED
R 0 .9 R 0 .8 R 0 .7 R 0 .6 R 0 .5 R p rojected D evelop ed
0 .4 R 0 .3 R 0 .2 R
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
54 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
SIDE VIEW
R 0 .9 R 0 .8 R 0 .7 R 0 .6 R 0 .5 R 0 .4 R 0 .3 R 0 .2 R
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
B la d e M a ksim u m T h ickn es
55 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
BAB VI PERENCANAAN POROS DAN PERLENGKAPAN PROPELLER
•
6.1 UNIT dan SIMBOL
•
T
Torsi
•
Fc
Factor koreksi daya
•
Pd
Daya perencanaan
•
Ds
Diameter poros τ
•
τ
Tegangan
•
Lb
Panjang boss propeller
•
Ln
Panjang Lubang dalam boss propeller
•
s
Selubung poros
•
x
kemiringan
•
Da
Diameter terkecil ujung konis
•
dn
Diameter luar pengikat boss
•
d
diameter luar ulir
•
Do
Diameter luar mur
•
Mt
Momen torsi
•
L
panjang
•
B
Lebar
•
t
tebal
•
R
radius ujung pasak
•
t1
kedalaman alur pasak
•
Dba
Diameter boss propeller pada bagian belakang
•
Dbf
Diameter boss propeller pada bagian depan
•
Db
Diameter boss propeller
•
Lb
Panjang boss propeller
•
LD
Panjang bantalan duduk dari propeller
•
tR
Tebal daun baling – baling
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
56 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) • tB Tebal poros boss propeller
•
rF
Jari – jari dari blade face
•
rB
Jari – jari dari blade back
6.2 LANGKAH PERHITUNGAN 1) PERENCANAAN DIAMETER POROS PROPELLER
1. Menghitung daya perencanaan Factor Koreksi Daya : 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) maka daya perencanaan : Pd = fc x SHP 2. menghitung kebutuhan torsi
3. menghitung tegangan yang diijinkan
4. Menghitung diameter poros a) Factor koreksi tegangan / momen puntir : Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
57 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) ➢ Beban Halus = 1 ➢
Sedikit Kejutan = 1 – 1.5
➢
Kejutan / Tumbukan = 1.5 – 3
b) Factor koreksi beban lentur / bending momen : ➢
Bila dianggap tidak ada lenturan = 1
➢
Bila dianggap ada lenturan = 1.2 – 2.3
c) Diameter Poros
Syarat τ3 mm maka diameter inti adalah : di = 0,8 x d c) Diameter luar mur Do = 2 x d d) Tebal/Tinggi Mur Dari sularso untuk ukuran standar tebal mur adalah 0,8~1 diameter luar ulir, diambil 0,8. sehingga: H = 0,8 x d tebal flens = 0,2. diameter mur diameter = 1,5. diameter mur 5. Perencanaan Pasak Propeller a) Momen Torsi pada pasak Momen torsi (Mt) yang terjadi pada pasak yang direncanakan adalah sebagai berikut :
Panjang pasak (L) antara 0,75–1,5 Ds dari buku DP dan PEM hal. 27 diambil 1.5 L = 1.5 x Ds Lebar pasak (B) antara 25 % - 30 % dari diameter poros menurut buku DP dan PEM hal 27 (diambil 27 %) B = 27 % x Ds Tebal pasak (t) t = 1/6 x Ds Radius ujung pasak (R) R = 0,0125 x Ds
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
60 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Bila momen rencana T ditekankan pada suatu diameter poros (Ds), maka gaya sentrifugal (F) yang terjadi pada permukaan poros adalah ;
Sedangkan tegangan gesek yang diijinkan (τka) untuk pemakaian umum pada poros diperoleh dengan membagi kekuatan tarik �b dengan faktor keamanan (Sf1 x Sf2), sedang harga untuk Sf umumnya telah ditentukan ; Sf1 = umumnya diambil δ (material baja) Sf2 = 1,0 – 1,5 , jika beban dikenakan secara tiba-tiba = 1,5 – 3,0 , jika beban dikenakan tumbukan ringan = 3,0 – 5,0 , jika beban dikenakan secara tiba-tiba dan tumbukan berat Kedalaman alur pasak pada poros (t1) t1 = 0, 5 x t Jari-Jari Pasak r5 = 7 mm r4 > r3 > r2 > r1 r4 = 8 mm r3 = 7 mm r2 = 6 mm r1 = 5 mm r6 = 0,5 x B 6. Kopling Ukuran Kopling panjang tirus (BKI) untuk kopling : l = (1,25 – 1,5) x Ds Kemiringan tirus : Untuk konis kopling yang tidak terlalu panjang maka direncanakan nilai terendahnya untuk menghitung kemiringan : x = 1/10 x l Diameter terkecil ujung tirus : Da = Ds – 2 x
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
61 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Diameter Lingkaran Baut yang Direncanakan Db = 2,47 x Ds Diameter luar kopling : Dout = (3 – 5,8) x Ds Ketebalan flange kopling Berdasarkan BKI Volume III section 4
Panjang kopling : L = (2,5 s/d 5,5) x Ds x 0,5 diambil 4 Baut Pengikat Flens Kopling Berdasarkan BKI 2005 Volume III section 4D 4.2
Dimana : Pw = 3657.71 kW N = 145.349 Rpm Z = Jumlah baut = 8 buah Rm = 550 N/m2 Mur Pengikat Flens Kopling a. Diameter luar mur D0 = 2 xdiameter luar ulir (df) b. Tinggi mur H = (0,8~1) x df 7. Mur Pengikat Kopling Direncanakan dimensi mur pengikat kopling sama dengan dimensi mur pengikat propeller yaitu : a) menurut BKI ”78 Vol. III, diameter luar ulir(d) diameter konis yang besar: d 0,6 x Ds b) Diameter inti Dari sularso untuk diameter luar ulir >3 mm maka diameter inti adalah : di = 0,8 x d Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
62 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) c) Diameter luar mur Do = 2 x d d) Tebal/tinggi mur Dari sularso untuk ukuran standar tebal mur adalah (0,8~1) diameter luar ulir, sehingga: H = 0,8 x d Untuk menambah kekuatan mur guna menahan beban aksial direncanakan jenis mur yang digunakan mengguanakan flens pada salah satu ujungnya dengan dimensi sbb. : tebal flens = 0,2. diameter mur diameter = 1,2. diameter mur
8. Kopling Poros Antara
` a) Momen torsi
b) Jumlah gaya yang bekerja pada seluruh baut
c) Gaya yang bekerja pada sebuah baut
d) Tegangan geser yang bekerja pada sebuah baut
e) Tegangan kompresi yang bekerja pada sebuah baut Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
63 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
f) Tegangan yang diijinkan
Faktor keamanan 1. sf1 = 6 2. sf2 = 1,3 – 3 9. Baut Pengikat Flens Kopling Berdasarkan BKI Volume III section 4D 4.2, Diameter minimum baut kopling (Df) adalah :
Dimana : Pw = daya yang ditransmisikan = 7336.7894 kW N = kecepatan putar poros = 189.892 rpm Z = Jumlah baut = 8 Rm = kekuatan tensil bahan (SF 55) = 588,42 N/mm2
10. Mur Pengikat Flens Kopling Diameter luar mur (D0) D0 = 2 x Df Tinggi mur (H) H = (0,8 - 1) x df 11. Perencanaan pasak Kopling a) Tegangan geser yang diijinkan (τka) ;
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
64 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
b) Gaya tangensial permukaan poros (F) ;
Pd = daya perencanaan N = putaran propeller
c) Lebar pasak ; B = (0,25 – 0,35 ) x Ds d) Tegangan geser yang bekerja (τk) ;
Syarat pasak (0,75 – 1,5) x Ds , dalam perhitungan ini diambil nilai ; L = 0,75 x Ds e) Tebal pasak (T) ; t = 1/6 x Ds f) Radius ujung pasak (R) ; R = 0,0125 x Ds g) Penampang pasak ; =Bxt h) Kedalaman alur pasak pada poros (t1) ; t1 = 50 % x t Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
65 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) i) Kedalaman alur pasak pada naf (t2) ; t2 = t – t1 Di samping perhitungan di atas, juga diperlukan perhitungan untuk menghindari dari kerusakan permukaan samping pasak yang disebabkan oleh tekanan bidang.
Dalam hal ini tekanan permukaan P (kg/mm2) , adalah ;
VI.3. Perhitungan Detail VI.3.1 Perhitungan Poros VI.3.1 Daya Perencanaan 1. Daya poros SHP
= 9838.795 HP = 7336.7894 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
= 1,5
Sehingga DHP
= fc x SHP = 1,5 x 7336.7894 = 11005.1815 kW
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
66 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) VI.3.2. Momen torsi (T) T
= 9,74 x 105 x (DHP / N ) = 9,74 x 105 x (11005.1815 / 189.928) = 56448135.57 Kg/mm
VI.3.3 Tegangan Geser yang diijinkan (tA) Bahan Poros Bahan poros yang digunakan adalah S40 C dengan σ B = 55 Kg/mm2 Faktor keamanan 1. sf1
=6
2. sf2
= 1,3 - 3
Diambil sf2
=2
Sehingga, Tegangan geser yang diijinkan (tA): τ A
= σ B / ( sf1.sf2) = 55 / (6x2) = 4,5833 Kg/mm2
VI.3.4 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
VI.3.5 Faktor Beban Lentur Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
67 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Cb =1 Cb
= 1,2 – 2,3
Diambil Cb
( Tidak mengalami lenturan ) ( Mengalami lenturan )
=2
Sehingga, Diameter poros yang direncanakan (Ds) (Sularso) : = [ ( 5,1 / τ A ) x Kt x Cb x T ]1/3
Ds
= [ ( 5,1 / 4,5833 ) x 1,5 x 2 x56448135.57]1/3 =573.306 mm Pemeriksaan Persyaratan Syarat τ (tegangan yang terjadi pada poros) < τ A = ( 5,1.T ) / ds3
t
= ( 5,1 x 56448135.57) / 573.306 3 = 1.5277823 Kg/mm2
(memenuhi)
Karena τ < τ A, maka diameter poros dapat dinyatakan memenuhi syarat.
VI.3.6 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
= 7336.789432 kW
4. Faktor material Cw = 560 / (Rm + 160)
; Rm =
x g = 55 x 9,8= 539
σB Cw = 0,801144492 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
68 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) 5. Putaran poros N
= 189.928 RPM
Sehingga: Ds
≥ F x K ( SHP x Cw/N )1/3 ³ 100 x 1,15 x ((7336.789432 x 0,801144492)/ 189.928)1/3 ≥ 361.0782 mm
Diameter poros memenuhi syarat.
VI.3.7 Tebal Sleeve Sleeve atau selubung poros dipakai sebagai perlindungan terhadap adanya korosi S
³ 0,03 Ds + 7,5 ³ ( 0,03 x 573.306) + 7,5 ³ 24.699 mm
Tebal sleeve yang direncanakan adalah sebesar 20 mm (BKI, 1996) VI.4 Perhitungan Poros Menurut Aturan BKI VI.4.1 Minimum diameter
d
>
Pw xC w
FxKx 3
d nx1 − i d a
4
d
(mm)required outside diameter of shaft
di
(mm)diameter of shaft bore, where present. If the bore in the shaf is r3 > r2 > r1 r4
= 6 mm
r3
= 5 mm
r2
= 4 mm
r1
= 3 mm
r6
= 0,5 x B = 0,5 x 155
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
78 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) = 77.5 mm
VI.8 Perencanaan Bentuk Ujung Poros Kopling VI.8.1 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 573.306 = 859.959 mm = diambil panjang konis 860mm (T. O’brien , Design Marine Screw Propeller)
VI.8.2 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 860 = 85.995 mm
VI.8.3 Diameter Terkecil Ujung Poros Da
= Ds - 2x = 573.306- ( 2 x 86 ) = 401.31mm = diambil diameter terkecil ujung poros 401 mm
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
79 Haris Ari Cahyon (4207 100 070)
VI.8.4 Diameter Lingkaran kopling yang Direncanakan Db
= 2,47 x Ds = 2,47 x 573.306 = 1416 mm
VI.8.5 Diameter luar kopling : Dout
= (3 – 5,8) x Ds
Diambil Dout = 3 x Ds = 3.4 x 573.306 =1949.24 mm VI.8.6 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 573.306 = 1375.93 mm = diambil panjang kopling 1376 mm
VI.8.7 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 573.306 = 171.9 mm
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
80 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) = diambil tebal flens 172 mm
V.8.8 Diameter Minimum Baut Pengikat Kopling Tenaga poros penggerak SHP
= 7336.789 kW
Putaran poros
N
=189.892 RPM
Jumlah baut
Z
=8
Diameter baut yang direncanakan
Db
= 1416 mm
Kekuatan tarik material
Rm
= 500 /mm2
Sehingga Df
=
106 × P 16 N × Db × Z × Rm
1/ 2
=
mm
10 6 × 7336789 16 189.892 × 1416 × 8 × 500 = 109.14 mm VI.8.9 Diameter luar mur (D0) D0 = 2 x Df = 2 x 109.14 = 218.286 mm
VI.8.10 Tinggi mur (H) H = (0,8 - 1) x df Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
1/ 2
81 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) = 0,8 x 109.14 = 87 mm
VI.8.11 Diameter luar ulir poros pengikat kopling (dn) Dn
= 0,6 .Ds = 0,6 x 573.306 = 343.98 mm
VI.9 Perhitungan Pasak Kopling
VI.9.1 Diameter Tengah Konis Propeler Dsa
= ( Ds + Da ) / 2 = ( 573.306+401.132) / 2 = 487.301 mm
VI.9.2 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. VI.9.3 Tegangan Geser yang Diijinkan Faktor keamanan 1. sf1
=6
(untuk material baja)
2. sf2
= 1,3 - 3
Diambil sf2 = 1,5 Sehingga
τ ka
= sB / ( sf1 . sf2 ) = 48 / ( 6 x 1,5 ) = 5,3 Kg/mm
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
82 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Gaya Tangensial pada Permukaan Poros F
=T/(
)
Dsa 2 =
2.05 ×10 7 ( 487.331/ 2) = 151420.17 Kg VI.9.4 Lebar pasak Lebar pasak kopling atau b berkisar antara 0,25 sampai dengan 0,85 kali diameter poros propeler. Diambil b b
= 0,3 Ds
= 0,25 . Ds = 0,25 x 573.306 = 143 mm
VI.9.5 Panjang Pasak Bahan pasak yang diambil adalah S 30 C Tinjauan terhadap faktor keamanan Dimana
τ k
= F / ( b.l )
Sehingga τ ka
³τ k ≥ F / ( b.l )
l
³
F (τkaxb)
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
83 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) ≥
151420.17 5,3 x143 ≥ 198.088mm 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 573.306 =458.64 mm
VI.9.6 Kedalaman alur pasak Tekanan permukaan yang diijinkan Pa
≥ 10 Kg/mm2
Pa
≥ F / ( l.t )
t
³
F ( Paxl) t
³
151420.17 10x 458.64 ³33 mm VI.9.7 Tinggi pasak Tinggi = 1/6 x Ds = 1/6 x 573.306 = 96 mm Dimensi atau ukuran pasak propeler ini adalah Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
84 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) Panjang = 459 mm Lebar
= 143 mm
Tinggi
= 96 mm
VI.9.8 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 573.306
d
≥ 344 mm
Diameter inti (di) di
= 0,8 x d = 0,8 x 344 = 275.2 mm
•
Diameter luar mur (Do) Do
=2xd = 2 x 344 = 688 mm
•
Tebal/tinggi mur (H) Berdasarkan sularso untuk ukuran standar tebal mur adalah (0,8 - 1) diameter poros, sehingga:
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
85 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) H = 0,8 x d = 0,8 x 344 = 275.2 mm
VI.10 Perhitungan Intermediate Kopling Data perhitungan: Kopling flens - Putaran kerja 189.892 rpm - Diameter poros (ds) 573.306 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 =
d s + 5d b
DB
=573.306 + 200 = 773.306 mm
=
DB
(tinggi flens)
d B + 3d b =773.306 + 120 = 893.306 mm
VI.10.1 Momen torsi Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
86 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) T =
9,74x10 5 x
Pd N
9,74x10 5 x
7192.70094 189.892
=
=36894289.27 Kg. Mm
VI.10.2 Jumlah gaya yang bekerja pada seluruh baut =
F
2T DB =
2x36894289.27 893.306 = 97327.8117 kg
VI.10.3 Gaya yang bekerja pada sebuah baut =
97327.8117 8
Fb
= 12165.97 kg VI.10.4 Tegangan geser yang bekerja pada sebuah baut =
τ sb
Fb As
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
87 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) =
Fb 1 xπxd 2 b 4 =
12165.97 1 xπx 402 4 = 9.686 kg/mm2
VI.10.5 Tegangan kompresi yang bekerja pada sebuah baut =
τ cb
Fb Ac =
Fb txdb =
12165.97 60 x 40 = 5.069 kg/mm2
VI.10.6 Tegangan yang diijinkan =
τa
σB sf 1xsf 2
Bahan yang digunakan adalah S45 C dengan σ B = 58 Kg/mm2 Faktor keamanan 1. sf1
=6
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
88 Haris Ari Cahyon (4207 100 070) 2. sf2 = 1,3 - 3 Diambil sf2
=2
Sehingga, Tegangan geser yang diijinkan (τ A): =
τa
58 6 x2 = 4,833 Kg/mm2
Karena
dan
τ sb
