Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia p�ISSN: 2541-0849

e-ISSN: 2548-1398

Vol. 7, Special Issue No. 2, Februari 2022

PERANCANGAN DAN PENGGAMBARAN PROPELLER DENGAN PENDEKATAN SOFTWARE HYDROCOMP PROPCAD

Slamet Wahyudi, Ruslan Arief, Priyonggo Syamrahmadi

Sekolah Staf dan Komando TNI Angkatan Laut Jakarta Selatan, Indonesia

Email: [email protected], [email protected], [email protected]

Abstrak

Sistem propulsi kapal terdiri dari tiga komponen utama yaitu motor penggerak utama, sistem transmisi dan alat gerak. Ketiga komponen utama ini merupakan suatu kesatuan yang didalam proses perencanaannya tidak dapat ditinjau secara terpisah. Alat gerak kapal disini adalah propeller, propeller adalah komponen utama dalam menggerakkan suatu kapal. Dalam mendesain suatu propeller, ada beberapa tahapan yang harus dilaksanakan yaitu menghitung tahanan total kapal (RT) dan kebutuhan power kapal beserta losses yang diterima dalam sistem propulsi kapal. Dalam tulisan ini dilaksanakan desain propeller pada kapal tipe AT 117 meter dengan menggunakan software Propcad. Propcad adalah perangkat lunak yang digunakan untuk mendesain gambar tampilan propeller dengan tampilan 2D dan 3D serta menghasilkan desain gambar dengan ukuran sebenarnya yang ditampilkan dalam format CAD. Data yang digunakan berasal dari data hasil perhitungan MARIN DESP Program. Kesimpulan dari tulisan ini adalah adalah propeller yang cocok digunakan pada kapal tipe AT 117 meter dan diolah dengan MARIN DESP Program dan diinputkan ke dalam software propcad adalah diameter propeller sebesar 2.5 meter dengan 4 blade dan mempunyai (P/D) sebesar 0.937, AE/A0 sebesar 0.786 dan revolution sebasar 305 rpm.

Kata Kunci: tahanan kapal; propulsi kapal; propeller; propcad

Abstract

Ship propulsion system consists of three main components, namely the main drive motor, transmission and locomotor system. The third major component of an entity that is in the planning process can not be viewed in isolation. Locomotor ship here is the propeller, propeller is a major component in moving a ship. In designing a propeller, there are several steps that must be done is to calculate the total resistance of ships (RT) and the need for ship power�s and received losses in ship propulsion system. In this paper carried out the design of the propeller on the ship type AT 117 meters by using software propcad. Propcad software is used to design a propeller display with 2D and 3D design and produce images with the actual size shown in CAD format. The data used are derived from data on the calculation MARIN DESP Program. The conclusion of this paper is a propeller that is suitable for use on the ship type AT 117 meter and treated with MARIN DESP Program and entered into the software propcad is the propeller diameter of 2.5 meters with a 4 blade and has a (P/D) of 0937, AE / A0 of 0.937 and revolution 305 rpm.

Keywords: ship resistance; propulsion; propeller; propcad

Pendahuluan

Sistem propulsi adalah rangkaian sistem pada kapal yang digunakan untuk menggerakkan suatu kapal. Dalam operasinya di laut, suatu kapal harus memiliki kemampuan untuk mempertahankan kecepatan dinas (Vs) seperti yang direncanakan. Hal ini mempunyai arti bahwa, kapal haruslah mempunyai rancangan sistem propulsi (penggerak) yang dapat mengatasi keseluruhan gaya-gaya hambat (total resistance) yang terjadi agar memenuhi standar kecepatan dinasnya.

Secara umum, sistem propulsi kapal terdiri dari 3 (tiga) komponen utama yaitu motor penggerak utama (main engine), sistem transmisi dan alat gerak (propulsor). Ketiga komponen utama ini merupakan suatu kesatuan yang didalam proses perencanaannya tidak dapat ditinjau secara terpisah. Alat gerak kapal disini adalah propeller, propeller adalah komponen utama dalam menggerakkan suatu kapal.

Dalam mendesain suatu propeller, ada beberapa tahapan yang harus dilaksanakan yaitu menghitung tahanan total kapal (RT) dan kebutuhan power kapal beserta losses yang diterima dalam sistem propulsi kapal. Dalam menghitung kebutuhan power dari suatu kapal dapat digunakan dua metode yaitu perhitungan secara numerik dan dengan uji model melalui percobaan di laboratorium. Dalam tulisan ini akan dilaksanakan pendesainan dan penggambaran propeller dari suatu kapal dengan menggunakan software Propcad.

1. Tahanan Kapal

Tahanan kapal pada suatu kecepatan adalah gaya fluida yang bekerja berlawanan dengan gerakan kapal tersebut. Tahanan tersebut akan sama dengan komponen gaya fluida yang bekerja sejajar dengan sumbu gerakan kapal. Melihat bahwa kapal bergerak di bidang fluida cair yang nilai kerapatan massanya lebih besardari udara sehingga semakin besar kecepatan dan dimensi suatu kapal maka semakin besar pula energi yang dibuang untuk menghasilkan energi berupa gelombang (wave), gelombang inilah yang kemudian bergesekan dengan lambung kapal dan arahnya melawan arah kapal sehingga menimbulkan gaya berlawanan.

Perhitungan tahanan kapal ini sangatlah penting sekali dan diharapkan seakurat mungkin dalam arti tidak kurang dan tidak lebih karena mempengaruhi aspek-aspek dari segi biaya investasi, efisiensi, biaya perawatan, biaya operasional, persaingan ekonomis dan lain - lain. Oleh karena itu berbagai macam cara digunakan oleh para desainer kapal untuk memprediksi besar daya dari suatu kapal dengan hasil seakurat mungkin dengan menentukan besar tahanan total yang bekerja pada suatu kapal.

Tahanan total (RT) yang dialami kapal terdiri dari sejumlah komponen tahanan yang berbeda, yang diakibatkan pula oleh berbagai macam penyebab dan saling berinteraksi. Tahanan total (RT) yang dialami kapal terdiri dari sejumlah komponen tahanan yang berbeda yang diakibatkan oleh berbagai macam penyebab dan saling berinteraksi.Untuk menjelaskan masalah tahanan secara praktis, maka dapat diuraikan menjadi beberapa komponen utama sebagai berikut:

Gambar 1

Gaya � gaya yang bergerak pada sistem penggerak

Tahanan total (RT) yang dialami kapal terdiri dari sejumlah komponen tahanan yang berbeda yang diakibatkan oleh berbagai macam penyebab dan saling berinteraksi.Untuk menjelaskan masalah tahanan secara praktis, maka dapat diuraikan menjadi beberapa komponen utama sebagai berikut:

a) Tahanan Gesek (R_F)

b) Tahanan Sisa (R_R)

c) Tahanan Viscous (R_v)

d) Tahanan Tekanan (R_p)

e) Tahanan Gelombang (R_W)

f) Tahanan Appendage (R_APP)

g) Tahanan Kekasaran

h) Tahanan Udara (R_A)

i) Tahanan Daun Kemudi

2. Propulsi kapal

Propulsi kapal membicarakan tentang gaya dorong atau lebih dikenal sebagai gaya penggerak atau propulsive force dari kapal. Agar kapal dapat bergerak dengan suatu kecepatan yang dikehendaki, maka gaya lawan yang dialami kapal tersebut harus diatasi oleh gaya lain yang mendorong kapal agar dapat bergerak sesuai arah kecepatannya. Gaya lain tersebut adalah gaya penggerak dari kapal. Untuk dapat mengetahui sistem propulsi yang baik, perlu diperhatikan hal- hal sebagai berikut:

a) Alat propulsi dari sistem propulsi kapal yang akan memberikan gaya dorong atau thrust pada kapal. Alat propulsi yang umum dan banyak digunakan di kapal adalah alat propulsi mekanis baling � baling atau screw propeller. Gaya dorong dari kapal diperoleh dari gaya angkat atau lift yang dialami oleh daun baling � baling pada waktu baling�baling berputar di dalam air.

b) Sumber tenaga yang didapat dari bekerjanya mesin penggerak pokok kapal. Dengan tenaga ini dapat dihasilkan gaya dorong dari alat propulsi tadi. Jadi alat propulsi mekanis hanya dapat bekerja dengan bantuan mesin penggerak atau main engine yang sesuai dengan kecepatan yang dikehendaki.

Badan kapal atau hull berkaitan juga dengan propulsi kapal. Jadi secara singkat suatu kapal dengan kecepatan yang telah ditentukan dengan ukuran � ukuran kapal akan dapat diperoleh bentuk badan kapal, sehingga akan dapat diketahui berapa besarnya tenaga yang dibutuhkan dari mesin penggerak pokok dan perencanaan alat propulsinya.

3. Pemilihan Propeller

Dalam memilih propeller, ada beberapa karakteristik yang harus diperhatikan dan akan menjadi pertimbangan utama, yaitu: type propeller, diameter propeller, pitch ratio dan jumlah daun propeller tersebut.

Dalam memilih tipe propeller yang mempunyai tingkat efisiensi paling optimal dapat dicari dengan menggunakan Bp-δ diagram. Langkah � langkah yang dilakukan dalam menentukan propeller adalah sebagai berikut:

a. Menghitung Bp

𝐵p = Np . √Ps Va5⁄2

dimana :

Np = Putaran propeller (rpm)

Putaran tersebut dimana besarnya merupakan putaran pokok motor induk setelah direduksi oleh Gear Box dengan tujuan untuk menghasilkan putaran yang rendah.

Va = Speed of advance� �(knots)

Ps = Daya pada propeller (hp)

b. Memotong Bp dengan optimum line propeller of efficiency

c. Membaca (P/D)0 dan nilai δ0

d. Menentukan harga D0

𝐷 = �0 . Va Np

e. Menentukan harga DB, dimana untuk kapal yang menggunakan :

Single screw������ ; DB = 0.95 . DO

Double screw���� ; DB = 0.97 . DO

f. Menghitung δB

𝐷 = DB . Np Va

g. Memotongkan Bp semula dengan nilai δB, kondisi ini sudah berada di belakang kapal (behind the hull).

h. Membaca (P/D)₀ dan efisiensi

Gambar 2

Bp-δ diagram B4 � 70

4. Kavitasi

Kavitasi adalah suatu proses dinamik suatu elemen daun bila tekanan menurun sampai ke tekanan jenuh pada tempat itu. Akibat dari adanya kavitasi ini, akan timbul gelembung kavitet- kavitet.

Gelembung � gelembung tersebut akan pecah bila meninggalkan tempat karena tekanan sekeliling naik. Kemudian terbentuk lagi kavitet kecil dan pecah demikian seterusnya sehingga terjadi di semua daerah tempat kavitasi. Pecahnya butir- butir gelembung (kavitet) akan disertai gaya kecil, tetapi karena bekerja di suatu titik yang sangat kecil maka tegangan yang terjadi ditempat itu akan cukup tinggi. Akibat lain dari kavitasi adalah menurunnya gaya dorong propeller dan getaran pada badan badan kapal (hull vibration). Turunnya gaya dorong menjadikan daya yang perlu tersedia harus lebih besar agar kecepatan yang direncanakan dapat tercapai. Berikut adalah perhitungan untuk mendapatkan angka kavitasi.

a) Menentukan angka kavitasi dengan Burril�s Diagram

dimana :

h = Kedalaman poros propeller dari permukaan air laut sarat air � tinggi poros propeller (m)

D� = Diameter propeller (m)

n�� = Putaran propeller�� (rps)

Va = Speed of advance� (m/s)

Setelah mendapatkan angka kavitasi (σ0.7R), kemudian diplotkan ke Burril�s diagram dengan cara menarik garis σ0.7R ke daerah batas kavitasi yang telah ditentukan, sehingga diperoleh harga TC dari diagram.

b) Menentukan angka kavitasi dengan perhitungan. Skala perbandingan antara propeller thrust per sq.in dan dynamic pressure atau disebut dengan thrust coefficient (TC) adalah sebagai berikut:

dimana :

T = Thrust deduction factor (kN)

PE = Effective horse power (kW)

Vs = Service speed (m/s)

Ap = Luas proyeksi daun (m²)

Q0.7R = Tekanan dinamis pada 0.7 jari � jari ujung

= kecepatan air pada 0.7R propeller

(𝑉𝑟_0.7R)² = 𝑉𝑎² + (0.7 . 𝜋 . 𝑛 . 𝐷)²

dimana:

AP��������� = AD (1.067 � (0.229 . P/DB))

AD�������� = luas kembang daun

baling � baling

c) Dari Burril�s diagram akan didapat kurva

yang sesuai dengan propeller type Wageningen. Yang mana urva yang dipilih tersebut merupakan kurva yang disarankan untuk baling-baling kapal. type Wageningen. Hal ini berarti bahwa untuk menghindari kavitasi yang berlebihan dan erosi dalam pelayaran dilaut maka baling-baling kapal tersebut harus berada di bawah kurva tersebut. Sehingga syarat bebas kavitasi adalah sebagai berikut :

𝜏C Diagram > 𝜏C Perhitungan

Gambar 3

Diagram Kavitasi (Burrill)

5. Propeller Ganda (Twin Screw)

Pemilihan jumlah propeller yang bekerja pada kapal tergantung pada faktor-faktor dan batasan operasional. Faktor-faktor tersebut antara lain yaitu jumlah daya yang ditransmisikan, sarat kapal, batasan diameter, posisi, tinggi dan type mesin induk dan batasan keamanan yang diinginkan (misalnya dalam kasus dimana agar kapal dapat tetap berjalan meskipun satu mesin induknya rusak), selain itu faktor yang juga menjadi acuan adalah investasi awal, biaya operasional, efisiensi propulsi dan lain-lain.

Pada dasarnya besar gaya dorong T yang dihasilkan oleh masing-masing propeller akan sama dengan gaya dorong total TTOTAL yang diperlukan untuk menggerakkan kapal pada kecepatan Vs. Hal ini akan ditunjukkan dalam besarnya koefisien beban gaya dorong (thrust load coefficient) yaitu koefisien yang menunjukkan gaya dorong per area unit dari propeller.

Koefisien beban gaya dorong untuk satu propeller:

Sedangkan koefisien beban gaya dorong untuk dua propeller:

Karena D1 = D2, maka D ² + D ² = 2D², atau

Dari persamaan-persamaan diatas yang menunjukkan bahwa besarnya gaya dorong total dua propeller sama dengan jumlah dari dua gaya dorong dari masing-masing propeller. Begitu pula untuk daya efektif PE dalam hubungannya dengan penggunaan dua propeller dapat ditunjukkan dalam perumusan berikut :

Karena D1 = D2, maka D ² + D22 = 2D², sehingga untuk dua propeller berlaku

sehingga, PE TOTAL = 2PE 1 PROP

Melihat dari kenyataan-kenyataan di atas maka untuk selanjutnya dalam perhitungan akan digunakan asumsi bahwa matching, gaya dorong total propeller yang dibutuhkan untuk menggerakkan kapal adalah gaya dorong total yang dihasilkan masing-masing propeller.

Pengaruh Penggunaan Propeller Ganda Terhadap Harga� Wake� Fraction� dan� Thrust� Deduction Factor. Untuk mencari harga wake fraction pada kapal dengan propeller ganda maka berlaku rumusan di bawah ini (Lewis, E.V., Principles of Naval Architectures, Vol. II, 1998).

a. Menggunakan bossing dan putaran propeller arah keluar (outward)

𝑤 = 2𝐶𝑏⁵(1 � 𝐶𝑏) + 0.2(cos)² . ³ 𝜓 + 0.20

b. Menggunakan bossing dan putaran propeller arah kedalam (inward)

𝑤 = 2𝐶𝑏5(1 � 𝐶𝑏) + 0.2(cos)2 . 3 (90 � 2 𝜓) + 0.20

c. Propeller dengan struts

𝑤 = 2𝐶𝑏⁵(1 � 𝐶𝑏) + 0.04

Untuk mencari harga thrust deduction factor kapal dengan propeller ganda maka berlaku rumusan dibawah ini :

a. Menggunakan bossing

t = 0.25w + 0.14

b. Menggunakan struts

t = 0.70w +0.06

dimana :

w� = Wake fraction

Cb�� = Koefisien blok

Ψ = Sudut bossing terhadap horizontal

6. Karakteristik Propeller

Karakteristik propeller dapat disajikan secara grafik dengan menggunakan beberapa koefisien dalam bentuk non dimensional. Diagram ini memberikan bentuk torsi Q dan thrust T sebagai fungsi dari kecepatan. Untuk mendapatkan koefisien-koefisien ini harus dilakukan open water test dengan bantuan sebuah dynamometer yang dapat mencatat sendiri dan dipasang di kapal yang dibuat khusus untuk keperluan ini.

Gambar 4

Grafik open water test

Dari Gambar 4. diatas bahwa koefisien-koefisien non dimensi propeller tersebut adalah Thrust Coefficient KT, Torque Coefficient KQ dan Advance Coefficient J.

dimana :

���� = Densitas air laut

D����� = Diameter propeller

Q����� = Torsi propeller

T������ = Thrust propeller

Va��� = Speed of advance

n������ = Kecepatan rotasi propeller

Diagram ini sesuai bagi propeller dalam kondisi open water tanpa pengaruh dari hull kapal. Sedangkan efisiensi propeller dalam kondisi tersebut adalah.

Besarnya efisiensi ini juga dapat dilihat pada diagram open water yang dapat digunakan untuk mengkonversikan karakteristik tahanan kapal menjadi karakteristik propeller.

Jika diagram open water tidak diberikan maka harga koefisien KT, KQ, J dapat dicari dengan rumus pendekatan dengan menggunakan kurva Bp-δ dan Bu-δ propeller (Woodward, J.B., The Diesel Engine to Drive a Ship, 1971) yaitu.

dimana :

ρ������ = Densitas air laut (lbm/ft³)

g0���� = Percepatan gravitasi

= (32.17 lbm ft/lbf sec²)

Dari pembahasan sebelumnya diketahui bahwa tahanan kapal adalah R=aVs², maka didapatkan persamaan :

Dari� karakteristik propeller, gaya dorong propeller:

𝑇 = 𝐾_T𝜌𝑛²𝐷⁴

Jika T disubstitusikan maka :

Dengan asumsi bahwa D, t, w, ρ konstan maka persamaan akan menjadi :

Karena advance coefficient, = ^Va , maka :

𝐾_T = 𝛽 . 𝐽²

Dari persamaan-persamaan diatas terlihat bahwa tahanan kapal dapat dikonversikan ke dalam bentuk fungsi dari karakteristik propeller yaitu KT- J. Tahanan kapal yang telah dikonversikan ke dalam bentuk fungsi kuadrat antara KT dan J, akan diplotkan ke dalam open water diagram untuk dapat menentukan operating point dari propeller. Titik perpotongan merupakan titik operasi KT dari propeller, apabila ditarik garis vertical ke atas akan didapatkan titik operasi KQ dan η0 dari propeller dan apabila ditarik garis vertikal ke bawah akan didapat titik operasi J dari propeller.

7. Karakteristik Torsi dan Daya Propeller

Sebuah motor penggerak akan memberikan torsi ke propeller pada putaran tertentu. Untuk menyesuaikan kombinasi antara motor dan propeller akan membutuhkan karakteristik propeller yang ditampilkan dalam hubungan antara torsi kecepatan atau dalam hubungan daya kecepatan. Karakteristik propeller KT dan KQ diplotkan dengan menggunakan beberapa asumsi:

a) Tahanan badan kapal proporsional dengan thrust.

b) Tahanan badan kapal proporsional dengan kuadrat kecepatan kapal.

c) Kecepatan proporsional dengan putaran propeller.

Perlu diperhatikan yaitu J harus konstan meskipun kecepatan kapal berubah dan jika torsi konstan maka KQ akan konstan pula, pada akhirnya akan menghasilkan bahwa torsi propeller sebanding dengan kuadrat kecepatan propeller. Karena daya merupakan produk dari torsi dikalikan dengan kecepatan rotasi maka daya akan sama dengan kecepatan propeller pangkat tiga (Woodward, Engine-Propeller Matching, 1976).

Daya yang proporsional dengan kecepatan rotasi pangkat tiga dan torsi proporsional dengan kecepatan rotasi kuadrat merupakan implementasi dari �propeller law� tetapi hanya berlaku untuk kapal-kapal type tertentu dan akan ditunjukkan dengan suatu persamaan. Untuk kapal-kapal dengan kecepatan relative rendah (mempunyai displacement konstan) dengan bilangan Froude Fn ≈ 0.1 � 0.2, maka kurva tahanan merupakan fungsi kuadrat. Propeller akan memiliki satu titik operasi yang tidak tergantung pada kecepatan kapal, dimana:

a) J, KT, KQ konstan.

b) Torsi propeller Q akan merupakan fungsi kuadrat dari kecepatan propeller.

Q = KQ.ρ.n².D⁵

Atau

Q = konstanta . n²

c) Daya propeller P akan merupakan fungsi torsi dikalikan putaran propeller.

P = Q . n

d) Substitusi persamaan akan menghasilkan: Q = konstanta . n³

8. Pengaruh Kondisi Operasional Karakteristik Daya Propeller

Tahanan kapal dan daya efektif yang telah dihitung sesuai dengan kondisi kapal pada kondisi trial, yaitu kondisi yang diasumsikan ideal terhadap gelombang, angin, kedalaman air dan kehalusan badan kapal. Pada kondisi operasi terjadi perubahan-perubahan sebagai berikut:

a) Perubahan displacement

b) Fouling

c) Perubahan tahanan

d) Jumlah propeller yang beroperasi

e) Jumlah mesin

f) Sea Margin

9. Karakteristik Motor Induk (Motor Diesel)

Motor penggerak kapal harus dipilih sedemikian rupa sehingga dicapai penyelesaian optimal dari kombinasi berat, tata muat dan dapat menghaslkan daya yang diperlukan untuk menggerakkan kapal dihasilkan dengan biaya yang semurah mungkin yaitu biaya operasi yang terkait dengan pemakaian bahan bakar dan konsumsi minyak pelumas. Jika biaya operasi yang murah merupakan faktor yang terpenting dalam prosedur perancangan, maka mesin diesel dapat memenuhi persyaratan tersebut (Harvald Sc. Aa., Resistance and Propulsion of Ship, 1983).

10. Karakteristik Torsi � Rpm

Motor diesel dikatakan sebagai motor dengan torsi konstan, yaitu apabila beban berubah maka torsi motor tetap konstan. Beberapa keadaan dapat merubah sifat diatas, misalnya jika putaran motor diatur agar konstan maka torsi akan dipaksa untuk ikut berubah menyesuaikan keadaan ini. Begitu pula jika motor menggunakkan turbocharge maka akan merubah sifat torsi konstannya. Meskipun demikian asumsi bahwa motor diesel merupakan motor dengan torsi konstan cukup realistis dan berguna pada permasalahan interaksi antara motor- propeller.

11. Daya Kapal

Secara umum kapal yang bergerak di media air dengan kecepatan tertentu, maka akan mengalami gaya hambat (resistance) yang berlawanan dengan arah gerak kapal tersebut. Besarnya gaya hambat yang terjadi harus mampu diatasi oleh gaya dorong kapal (thrust) yang dihasilkan dari kerja alat gerak kapal (propulsor). Daya yang disalurkan (PD) ke alat gerak kapal adalah berasal dari Daya Poros (PS), sedangkan Daya Poros sendiri bersumber dari Daya Rem (PB) yang merupakan daya output motor penggerak kapal. Berikut adalah daya yang ada di kapal.

a) Daya Efektif (PE)

b) Daya Dorong (PT)

c) Daya yang disalurkan (PD)

d) Daya Poros (PS)

e) Daya Mesin Penggerak (PB)

12. Software Propcad

Software Propcad adalah software yang digunakan untuk mendesain gambar tampilan propeller dengan tampilan 2D dan 3D serta menghasilkan desain gambar dengan ukuran sebenarnya yang ditampilkan dalam format CAD.

Data yang digunakan dalam tulisan ini berasal dari data hasil perhitungan MARIN DESP Program. Adapun variable-variabel yang digunakan dalam menggunakan software Propcad adalah sebagai berikut :

a) �Principal data adalah data ukuran utama propeller meliputi tipe propeller, jumlah daun, nominal pitch, BAR dan diameter propeller.

b) �Bentuk Geometri, disini akan menentukan titik koordinat dari suatu propeller. Didalam menu tersebut data akan dihitung secara otomatis berdasarkan data yang dimasukkan dalam principal data.

c) �Bentuk dan ukuran shaft. Ukuran tersebut meliputi shaft diameter, thickness rule, Camber dan Cupping.

Software Propcad disini outputnya hanya berupa tampilan gambar desain propeller dalam 2D dan 3D. Untuk data inputan harus benar-benar valid karena software propcad tidak akan menampilkan gambar desain propeller apabila data yang dimasukkan tidak valid.

Metode Penelitian

Dalam pembahasan penulisan ini, penulis menggunakan sumber-sumber data dari kapal, Laboratorium Hidrodinamika dan pihak-pihak lain yang terkait serta ditunjang juga dengan literatur / buku referensi yang ada. Adapun untuk metode yang diterapkan adalah melalui tahap-tahap mulai dari persiapan awal sampai pada kesimpulan akhir, yaitu sebagai berikut:

a) Persiapan. Mempelajari dasar-dasar teori maupun data yang diperoleh dari kepustakaan dan rumus-rumus pendekatan yang berkaitan dengan perancangan dan penggambaran propeller kapal. Untuk studi literatur pembahasan masalah ini, berdasarkan pada disiplin ilmu teori bangunan kapal tahanan kapal, power kapal, hidrodinamika dan desain propeller B-Series.

b) Pengamatan dilapangan. Dalam penulisan ini untuk mendukung proses pengumpulan data- data dan penulisan, maka penulis mengadakan pengamatan di lapangan dalam hal ini adalah kapal AT 117 meter sebagai obyek penelitian dan laboratorium hidrodinamika.

c) Perhitungan dan pengkajian. Melakukan perhitungan-perhitungan secara numerik, dengan program MARIN DESP untuk mengetahui data kebutuhan power kapal dan dari data-data desainer kapal AT 117 meter kemudian melakukan perancangan propeller kapal dengan menggunakan software Propcad.

d) Pembahasan dan kesimpulan. Agar mencapai suatu hasil akhir yang baik dari penulisan ini adalah dengan melakukan pembahasan bab demi bab yang merupakan suatu proses dalam penulisan hingga dapat diambil suatu kesimpulan dan saran yang dapat bermanfaat dalam perancangan propeller kapal AT 117 meter.

Tabel 1

Data hidrostatik kapal AT 117 meter

Gambar 5

Diagram kerangka penelitian

Hasil dan Pembahasan

Dalam perancangan dan penggambaran propeller kapal dalam hal ini sebagai obyek adalah kapal AT 117 meter. Berikut adalah data teknis kapal AT 117 meter.

Tabel 2

Data ukuran utama kapal AT 117 meter

Gambar 6

Hasil data propeller dari program MARIN DESP

1. Perancangan dengan software Propcad

Propcad adalah suatu software dalam menggambarkan desain propeller dalam bentuk 3D maupun 2D. Dalam mendesain sebuah propeller, dibutuhkan 4 variabel yang digunakan dalam pengerjaan desain propeller. Data yang akan digunakan pada desain propeller berikut adalah data yang didapatkan dari hasil perhitungan dengan program MARIN DESP. Propeller yang akan digunakan dalam desain ini adalah propeller tipe B- Series. Berikut adalah variabel yang digunakan dalam mendesain suatu propeller yang didapat dari hasil program DESP.

a) Diameter propeller (D)� : 2.5 m

b) Expanded area ratio (AE/AO): 0.786

c) Jumlah daun propeller (Z)� : 4 buah

d) Pitch ratio (P/D) : 0.937

Dalam perhitungan desain propeller berikut, digunakan buku Principles of Naval Architecture Second Revision, Vol II � Edward V. Lewis dan The Wageningen Propeller Series � G.Kuiper dalam menentukan nilai dan konstanta untuk mendukung perhitungan. Untuk desain propeller kapal tipe AT 117 meter akan menggunakan software Propcad dalam mendesain bentuk gambar 3D dan 2D. Langkah-langkah dalam mendesain propeller dengan menggunakan software Propcad yaitu:

a) Principal Data

Gambar 7

Tampilan awal software propcad

Data � data yang harus dimasukkan pada principal data adalah sebagai berikut:

1) Type� : FPP

2) Rotation : Right

3) Blades : 4

4) Diameter : 2.5 m

5) Nominal pitch : 2.342 m

6) Rake of GL aft 15⁰

Untuk menghitung nominal pitch dengan data hasil MARIN DESP, didapatkan PDRA sebesar 0.937. Sedangkan PDRA adalah sama dengan P/D, sehingga nominal pitch (P) didapatkan dari perkalian PDRA dengan diameter propeller (D) yang didapatkan hasil sebesar 2.342 m. Rake of GL adalah sudut kemiringan pada generating line pada propeller dan ditentukan sebesar 15⁰ pada propeller tipe B-4 series.

Gambar 8

Bentuk blade dan ukuran pada B-4 Series

b) Section Data

Setelah data sudah dimasukkan kedalam principal data, maka dapat di klik edit section data (pada menu bar) sehingga akan keluar section data seperti pada gambar diatas. Data tersebut secara otomatis akan keluar berdasarkan input data pada principal data dan untuk section data tidak perlu diedit karena sudah merupakan output dari principal data.

Gambar 9

Section data pada propcad

c) Prop Builder

Setelah section data maka langkah selanjutnya adalah di klik builder sehingga tampilannya akan seperti di bawah ini.

Gambar 10

Prop Builder pada propcad

Pada Section and r/R, Outline, skew distribution dan thickness rule semuanya diisikan B-series karena desain propeller akan menggunakan tipe B- series. Pitch distribution diisikan 80% hub dan mempunyai konstan pitch pada semua jari-jari. Hanya series 4 daun yang mempunyai pitch reduction dari 0.5R ke hub, sehingga pitch distribution sebesar 80% hub dari jari-jari terluar. Expanded BAR (AE/AO) dari data MARIN DESP mempunyai nilai sebesar 0.786. Sedangkan untuk Hub diam/D diisikan nilai sebesar 0.204. Nilai tersebut berdasarkan ketentuan yang diambil dari buku Principles of Naval Architecture Second Revision, Vol II � Edward V. Lewis hal 186 dengan sedikit penambahan nilai sebesar 0.004 agar sedikit lebih lebar.

Gambar 11

Hub diameter/D pada 0.2R

Pada menu Hub/Shafting, untuk nilai dari shaft diameter didapatkan dari perkalian antara jari-jari propeller dengan hub diameter atau 0.2R. sehingga didapatkan nilai sebesar 0.25 m. Hub rule menggunakan standar SAE dengan shaft taper 1/12 dan hub length sebesar 0.625 m. Pada thickness rule menggunakan standar dari B-series dengan nilai dari Tip/edge thickness sebesar 0.00750 m, nilai root thickness sebesar 0.08100 m dan nilai r/R sebesar 0.30 dengan thickness distribution linear. Untuk menu camber dan cupping pada saat ini tidak perlu diisi dan dibiarkan kosong. Setelah itu klik �Build� maka akan tampil menu section data. Kemudian klik OK. Kemudian akan tampil gambar tampilan 3D dari desain propeller dengan data yang sudah dimasukkan dan didapatkan dari hasil perhitungan program MARIN DESP.

2. Hasil Desain Propeller

Setelah beberapa tahap diatas dilaksanakan dengan benar dan dilaksanakan dengan perhitungan yang valid, maka propcad akan menampilkan desain gambar sebagai berikut:

Gambar 12

Hasil running software propcad

Gambar 13

Tampilan propeller CAD View

Kesimpulan

Dari hasil perhitungan, analisa dan perancangan yang telah dilakukan, maka diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : a) Dalam mendesain gambar propeller, ada beberapa tahapan yang harus dilakukan yaitu harus mengetahui data lengkap dari kapal, besarnya tahanan total (RT) kapal dan kebutuhan distribusi power kapal. b) Software propcad adalah piranti lunak untuk mendesain dalam bentuk gambar 3D dan CAD view dari sebuah alat gerak kapal / propeller. Sehingga data yang diinputkan kedalam software tersebut harus benar-benar valid karena apabila data tersebut tidak valid, maka bentuk desain dari propeller tidak akan terbentuk. c) Desain gambar propeller yang sesuai dengan obyek penelitian dalam hal ini adalah kapal AT 117 meter dengan menggunakan software propcad adalah:

- Prop diameter������� : 2.50 meter

- Number of blades�� 4

- (P/D)��������� : 0.937

- AE / A0����� : 0.786

- Revolution : 305 RPM

BIBLIOGRAFI

A.A.B. Dinariyana, (2012),�Teori Bangunan Kapal�, Diktat, Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknik Kelautan ITS, Surabaya

Adji, Suryo.W, (2005),�Engine Propeller Matching�, Diktat, Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknik Kelautan ITS, Surabaya

Agoes Santoso, MSc, M.Phil, (2014),�Propulsi Kapal�, Diktat, Jurusan Teknik Mesin STTAL, Surabaya

Edward V. Lewis, (1988),�Principles of Naval Architecture Second Revision�, The Society of Naval Architecs and Marine Engineers, New Jersey

G. Kuiper, (1992),�The Wageningen Propeller Series�,

MARIN, Netherland

Harvald, Sv. Aa, (1992)�Resistance and Propulsion of Ship�, John Wiley and Sons, New York

Holtrop, J, (1984),�Statistical Re-analysis of Resistance and Propulsion Data�, International Shipbuilding Progress, Vol. 31

John B Woodward, (1973),�Matching Engine and Propeller�, The Department of Naval Architecture and Marine Engineering

Slamet Wahyudi, (2014),�Analisa powering kapal tipe LST 117 meter dengan perhitungan numerik yang tervalidasi uji model kapal�, Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin STTAL XXXIII, Surabaya

Copyright holder:

Slamet Wahyudi, Ruslan Arief, Priyonggo Syamrahmadi (2022)

First publication right:

Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia

This article is licensed under: