Teknik Permesinan KapalMERANCANG SISTEM PROPULSI LARGE PASSENGER SHIP (KAPAL PESIAR)
MARINE ENGINEERING ITSCREATED BY FAUZAN FIKRI (4212100112)
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT , yang telah memberikan
rahmat-Nya kepada penulis sehingga terselesainya Tugas membuat rancangan sistem
propulsi pada kapal yang penulis beri judul “MERANCANG SISTEM PROPULSI
LARGE PASSANGER SHIP (KAPAL PESIAR)”
Tugas membuat rancangan sistem propulsi kapal ini guna untuk memenuhi salah
satu tugas dari mata kuliah Teknik Permesinan Kapal 1 pada Jurusan Teknik Sistem
Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
Pada kesempatan kali ini tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Aguk Zuhdi M.Eng, Ph.D sebagai dosen mata kuliah Teknik
Permesinan Kapal 1 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan – ITS, yang telah
memberikan bimbingan kepada penulis, sehingga terselesainya tugas ini.
2. Kepada teman-teman dari kelas A Mata Kuliah TPK 1, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, FTK - ITS, yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, yang telah memberikan bantuan selama penyelesaian tugas ini.
Penulis menyadari bahwa dalam makalah ini belum bisa dikatakan sempurna, maka
dari itu penulis memohon maaf serta memohon kritik agar dapat menjadi perbaikan ke
depannya.
Surabaya, November 2013
Penulis
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR........................................................................................................i
DAFTAR ISI......................................................................................................................ii
DAFTAR GAMBAR........................................................................................................iii
BAB I PENDAHULUAN..................................................................................................1
1.1 Latar Belakang......................................................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah.................................................................................................................2
1.4 Tujuan...................................................................................................................................2
BAB II PEMBAHASAN....................................................................................................3
2.1. Data Kapal............................................................................................................................3
2.2. Tahanan................................................................................................................................4
2.3. Sistem Propulsi Kapal............................................................................................................6
2.3.1. Motor Penggerak Utama (Main Engine).........................................................................7
2.3.2. Sistem Transmisi..........................................................................................................11
2.3.3. Propulsor (Alat Gerak Kapal)........................................................................................12
2.4. Perancangan Sistem Propulsi...............................................................................................19
2.4.1. Motor penggerak utama (Main Engine)........................................................................19
2.4.2. Sistem transmisi..........................................................................................................20
2.4.3. Propulsor.....................................................................................................................20
BAB III KESIMPULAN.................................................................................................23
DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................................24
ii
DAFTAR GAMBAR
gambar 1 - kapal ASUKA II.............................................................................................3
gambar 2- contoh tahanan kapal......................................................................................4
gambar 3- sistem propulsi kapal......................................................................................6
gambar 4- mesin uap.........................................................................................................7
gambar 5- turbin uap........................................................................................................8
gambar 6- mesin diesel......................................................................................................9
gambar 7- turbin gas.........................................................................................................9
gambar 8- mesin nuklir dalam kapal selam..................................................................10
gambar 9- sistem transmisi kapal..................................................................................11
gambar 10- archimedes screw.........................................................................................12
gambar 11- ide baling-baling..........................................................................................13
gambar 12- fixed pitch propeller.....................................................................................14
gambar 13- ducted propeller............................................................................................15
gambar 14- contra rotating propeller..............................................................................15
gambar 15- overlapping propeller...................................................................................16
gambar 16- controllable pitch propeller..........................................................................16
gambar 17- water jet pump..............................................................................................17
gambar 18- cycloidal propeller........................................................................................18
gambar 19- paddle wheel.................................................................................................18
iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kapal merupakan kendaraan pengangkut penumpang dan barang di sungai maupun
laut. Berabad-abad kapal digunakan oleh manusia untuk mengarungi sungai atau lautan .
Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan kapal pada masa lampau menggunakan
kayu, bambu kemudian digunakan lah bahan-bahan logam seperti besi/baja karena
kebutuhan manusia akan kapal yang kuat. Semakin besar kebutuhan akan daya muat, maka
dibuatlah kapal dalam ukuran besar.
Untuk penggeraknya manusia pada awalnya menggunakan dayung, lalu angin
dengan bantuan layar, sampai pada suatu saat revolusi Industri muncullah cara penggerak
baru yaitu dengan mesin uap lalu mesin diesel serta Nuklir.
Pada abad ke-20 ini memasuki era globalisasi, era dimana menuntut akan segala
kebutuhan dipenuhi dengan cara semudah mungkin dan mengibaratkan bagaikan tak ada
jarak untuk memisahkan apapun, termasuk dalam bidang tranportasi massal seperti kapal
penumpang/kapal pesiar yang sudah mengibaratkan lautan bagai daratan, yang didalamnya
terdapat fasilitas lengkap yang sangat memudahkan melewati sebuah lautan.
Semua jenis kapal saat ini mengalami perkembangan terus menerus untuk
memenuhi kebutuhan yang antaralain kebutuhan dalam distribusi barang serta transportasi
massal. Transportasi laut pengangkut massal yang biasa disebut kapal pesiar ini pun yang
notabene sekarang ini digunakan mengarungi antar lautan mengalami perkembangan dari
mulai bentuk yang dapat memuat penumpang dalam jumlah besar, fasilitas yang lengkap,
sampai sistem permesinan dalam kapal tersebut untuk mengoptimalkan kerja kapal.
Keoptimalan kerja kapal ini pun berkaitan erat dari faktor penggerak kapal yang bekerja,
yang biasa disebut dalam dunia perkapalan sebagai sistem propulsi kapal, dalam sistem
propulsi ini dijelaskan bagaimana menggerakkan kapal dengan kondisi kapal dan kondisi
pelayaran yang ada agar dapat memenuhi kebutuhan yang ada.
1
Sistem propulsi kapal ini meliputi penggerak utama (mesin uap, mesin diesel ,gas
turbin, dll), sistem transmisi, dan alat penggerak(propeller) . Pemilihan sistem propulsi adalah
salah satu pertimbangan dasar dan termasuk penting pula dalam merancang sebuah kapal.
Bagaimanapun harus dibuat sebuah desain dari sistem yang paling optimal, yang memiliki
sebanyak mungkin faktor-faktor yang menguntungkan. Sehingga begitu pentingnya
mengetahui dan memilih sistem propulsi untuk mendapatkan keoptimalan kerja kapal,
khususnya dalam merancang kapal large passanger ship (kapal pesiar) agar berbagai
keuntungan pun didapatkan, Oleh karena itu, maka penulis mengangkat judul
“MERANCANG SISTEM PROPULSI PADA LARGE PASSANGER SHIP (KAPAL
PESIAR)”
1.2 Rumusan MasalahBerdasarkan uraian latar belakang di atas dijelaskan permasalahan yang akan
dibahas pada makalah ini antara lain :
1. Jenis kapal yang dijadikan kajian dalam merancang sistem propulsi kapal
2. Elemen-elemen yang berkaitan dengan sistem propulsi kapal
3. Pemilihan sistem propulsi kapal agar mendapatkan kerja optimal untuk
large passanger ship (kapal pesiar)
1.3 TujuanTujuan dari pembuatan makalah ini antara lain :
1. Mengetahui elemen-elemen yang berkaitan dengan sistem propulsi kapal
2. Mengetahui faktor-faktor pengaruh pengoptimalan kerja kapal
2
BAB IIPEMBAHASAN
2.1. Data Kapal
Jenis kapal yang akan dijadikan kajian perancangan sistem propulsi kapal pada
kali ini adalah Large passenger ship (kapal pesiar), merupakan salah satu jenis kapal
penumpang yang memiliki ukuran besar. Kapal pesiar adalah kapal penumpang yang
digunakan untuk pelayaran pesiar/menjelajah, yaitu pelayaran dengan jarak tempuh yang
jauh dan berlangsung lama yang notabene berlayar antar lautan. Penumpang menaiki kapal
pesiar untuk menikmati waktu yang dihabiskan di atas kapal yang dilengkapi fasilitas
penginapan dan perlengkapan bagaikan hotel berbintang yang sudah mengibaratkan lautan
bagaikan daratan, tidak ada pembatas sedikitpun.
Sebagian kapal pesiar memiliki rute pelayaran yang selalu kembali ke pelabuhan
asal keberangkatan. Lama pelayaran kapal pesiar dapat berbeda-beda, mulai dari beberapa
hari sampai sekitar tiga bulan tidak kembali ke pelabuhan asal keberangkatan. Kapal pesiar
berbeda dengan kapal samudra (ocean liner) yang melakukan rute pelayaran reguler di laut
terbuka, kadang antar benua, dan mengantarkan penumpang dari satu titik keberangkatan
ke titik tujuan yang lain.
Dalam skala global, large passanger ship sudah banyak dibangun dan sudah
beroperasi. Salah satu contohnya adalah kapal ASUKA II yang akan dijadikan sebagai
bahan kajian perancangan sistem propulsi kapal. Kapal ini berasal dari negara Jepang dan
telah teregistrasi di NK Class. Kapal Asuka II memiliki dimensi kapal sebagai berikut :
1. Panjang LOA (Lenght Overall) : 240,960 meter2. Panjang kapal (L) : 205,000 meter3. Lebar kapal (B) : 29,600 meter4. Tinggi kapal (H) : 19,250 meter5. Tinggi sarat (T) : 8,022 meter
Kapal ASUKA II ini mempunyai jalur pelayaran di daerah Asia Timur
3
gambar 1 - kapal ASUKA II
2.2. Tahanan
Ketika suatu body bergerak pada daerah permukaan bebas dari suatu fluida, maka
variasi tekanan didaerah sekitar body tersebut akan menghasilkan gelombang pada
permukaan fluida. Gaya yang dibutuhkan untuk mempertahankan terjadinya gelombang
tersebut, disebut tahanan (resitance) . Tahanan kapal adalah fungsi yang sangat kompleks
tergantung dari variabel bentuk lambung, displasmen dan kecepatan. Beberapa komponen
tahanan kapal yang utama adalah :
- Tahanan Gesek
- Tahanan Tekanan
- Tahanan Gelombang
- Tahanan Tambahan di Gelombang
- Tahanan Udara
Tahanan kapal adalah sebuah gaya fluida yang bekerja pada badan kapal yang
sedemikian rupa sehingga bekerja melawan gerakan kapal. Tahanan kapal (resistance)
didefinisikan sebagai :
R = ½.C.ρ. V2.S
C = adalah koefisien tahanan,
V = kecepatan kapal,
ρ = masa jenis air laut, dan
S = luas permukaan basah kapal.
Tahanan total (RT) dapat diuraikan menjadi sejumlah komponen tahanan yang
diakibatkan oleh berbagai macam penyebab dan saling berinteraksi terhadap kapal.
4
gambar 2- contoh tahanan kapal
Untuk kondisi pelayaran dinas harus diberikan kelonggaran tambahan yang
tergantung pada daerah pelayaran (sea margin) . Harga faktor kelonggaran tersebut dapat
diberikan dalam persentase tahanan total dari kondisi pelayaran percobaan. Untuk jalur
utama, persentase kelonggaran tambahan (p) untuk kondisi pelayaran dinas dapat diberikan
sebagai berikut :
o Jalur pelayaran Atlantik Utara ke timur, untuk musim panas 15% dan
musim dingin 20%
o Jalur pelayaran Atlantik Utara, untuk musim panas 20% dan musim dingin
30%
o Jaluran pelayaran Pasific, 15-30%
o Jalur pelayaran Atlantik Selatan dan Australia, 12-18%
o Jalur pelayaran Asia Timur, 10-20 %
Bila suatu kapal melakukan pelayaran dinas, maka tahanan total (Rt) rumusnya
menjadi :
R = ½.C.ρ. V2.S . (1+P)
C = adalah koefisien tahanan,
V = kecepatan kapal,
ρ = masa jenis air laut, dan
S = luas permukaan basah kapal.
P = kelonggaran tambahan kondisi pelayaran
Pada kasus kali ini , kapal ASUKA II yang menjadi bahan kaji dalam merancang
sistem propulsi pada kali ini mempunyai jalur pelayaran Asia Timur . Dapat diasumsikan
kelonggaran tambahan nya yaitu 15 %. Sehingga pada perhitungan tahanan total pun akan
berbeda daripada kapal yang tidak mempunyai pelayaran dinas
5
2.3. Sistem Propulsi KapalSebuah kapal yang dibangun tentunya untuk dapat beroperasi di laut. Dalam
operasinya dilaut kapal memiliki kecepatan dinas (Vs), dan kapal harus memiliki
kemampuan untuk mempertahankan kecepatan dinas sesuai perencanaannya. Hal ini yang
mengharuskan sebuah kapal memiliki sistem penggerak untuk mengatasi keseluruhan
gaya-gaya hambat (total resistance) yang terjadi agar memenuhi standar kecepatan
dinasnya.
Dalam sistem propulsi kapal secara umum memiliki tiga komponen utama yaitu :
Motor penggerak utama (main engine)
Sistem transmisi
Alat penggerak (propulsor).
Ketiga komponen dari sistem propulsi kapal ini tidak dapat ditinjau secara terpisah,
dan ketiganya saling berhubungan satu sama lain. Apabila dalam sistem propulsi kapal ini
ada salah satu komponen yang tidak sukses beroperasi atau terdapat kesalahan beroperasi,
maka akan terjadi beberapa kemungkinan yaitu :
1. Tidak tercapainya kecepatan dinas yang direncanakan,
2. Fuel oil consumption yang tidak effisien,
3. Turunnya nilai ekonomis dari kapal tersebut,
4. Pengaruh tingkat vibrasi yang terjadi pada badan kapal, dsb.
6
gambar 3- sistem propulsi kapal
2.3.1. Motor Penggerak Utama (Main Engine)
Motor penggerak utama dalam perkembangannya memiliki beberapa tipe adalah
sebagai berikut :
1. Steam Engine (Mesin Uap)
Pada generasi awal, tipe steam engine ini banyak digunakan sebagai motor
penggerak utama dalam sistem propulsi pada kapal. Pada tipe ini memiliki keunggulan
adalah sebagai berikut :
a. Pengendalian beban yang baikb. Arah reversed (arah mundur) yang mudahc. Kecepatan putar match dengan kinerja propeler
Dan bila menggunakan tipe steam engine ini memiliki kerugian adalah sebagai
berikut :
a. Instalasinya relatif berat,b. Kebutuhan space yang besar,c. Output per cylinder yang masih sangat terbatas,d. Tidak dapat bekerja secara efektif, pada tekanan yang relatif rendah,e. Kebutuhan fuel consumptin yang relatif besar.
7
gambar 4- mesin uap
2. Steam Turbine (Turbin Uap)
Steam turbine ini merupakan penyempurnaan dari tipe steam engine, dimana steam
turbin juga dikembangkan dalam sistem propulsi kapal. Keunggulan dari tipe steam turbine
adalah sebagai berikut :
a. Memberikan torsi balik yang sama, untuk kinerja yang besar,b. Efisiensi termal yang tinggi,
Selain keunggulan diatas, steam turbin memiliki beberapa kerugian adalah sebagai
berikut :
a. Non-reversible b. Memiliki kecepatan putar yang terlalu tinggi, sehingga harus menggunakan gear
box untuk mengurangi kecepatan putar tersebut.
3. Internal Combusion Engine
Internal combusion engine yang digunakan pada sistem propulsi kapal pada
umumnya adalah diesel engine. Diesel Engines ini kemudian dibuat, mulai dari kebutuhan
untuk pleasure boats hingga ke modern super tankers dan passenger liners. Diesel engine
memiliki beberapa keunggulan adalah sebagai berikut :
Dibangun dalam segala ukuran yang digunakan mulai dari kapal kapal kecil hingga
untuk kapal tanker super besar (less 100 hp ~ >30,000 hp),
1. Biaya pengoperasian lebih ekonomis karena harga bahan bakar lebih murah.
2. Thermal efficiency tinggi (motor bensin adalah 20-30% dan motor diesel adalah 30–35%).
3. Bahaya kebakaran lebih rendah karena titik nyala 4. Tidak membutuhkan sistem penyalaan (ignition device) dan carburator. 5. Dapat menghasilkan tenaga yangbesar pada putaran rendah.
8
gambar 5- turbin uap
Selain itu diesel engine juga memiliki beberapa kerugian adalah lebih berat
dari pada gas turbin.
4. Gas Turbine (Turbin Gas)
Turbin gas pada umumnya digunakan dalam kedirgantaraan, namun sekaran juga
telah digunakan sebaga motor penggerak utama sistem propulsi pada kapal. Dimana turbin
gas ini turbin diputar oleh gas panas hasil pembakaran yang telah dikompresikan. Turbin
gas memiliki beberapa keunggulan adalah sebagai berikut :
a. Tidak memerlukan boiler,b. Sangat ringan,c. Memberikan gerakan halus yang berkelanjutan (continous) dan waktu pemanasan,
yang sedikit.
Selain itu turbin gas juga memiliki kerugian adalah sebagai berikut :
a. Membutuhkan biaya yang mahal dan dalam perawatannya,b. Membutuhkan sebuah gear untuk mengurangi kecepatan putar.
9
gambar 6- mesin diesel
gambar 7- turbin gas
5. Nuclear (nuklir)
Tenaga nuklir yang awalnya hanya digunakan untuk memutar generator
pembangkit listik, kini perkembanyannya tenaga nuklir mulai dipakai untuk penggerak
utama kapal. Adapun keunggulan menggunakan nuklir adalah sebagai berikut :
a. Tidak membutuhkan boiler, b. berat bahan bakar sangat kecil,c. dapat mengoperasikan beban penuh dalam jangka waktu yang sangat lama.
Selain itu motor penggerak yang menggunakan tenaga nuklir jiga memiliki
kerughian adalah sebagai berikutn :
a. Berat reaktor dan perisai perlindungan yang sangat berat,b. Maslah lingkungan yang berpotensi untuk terjadinya polusi.
10
gambar 8- mesin nuklir dalam kapal selam
EHP : Effective Horse PowerTHP : Thrust Horse PowerDHP : Delivered Horse PowerSHP : Shaft Horse PowerBHP : Brake Horse Power
SHP BHPDHP HPTHP HP RT
2.3.2. Sistem Transmisi
Pada sistem propulsi kapal, daya dari motor induk hingga daya yang dibutuhkan
untuk mendorong kapal mengalami reduksi daya karena sistem propulsi ini mengalami
beberapa kali proses transmisi tenaga. Pembagian daya pada sistem propulsi kapal dapat
dilihat pada bagan berikut ini :
EHP, Effective Horse Power adalah daya yang diperlukan untuk menggerakkan kapal
di air atau untuk menarik kapal dengan kecepatan V.
THP, Thrust Horse Power adalah daya yang diperlukan untuk menghasilkan gaya
dorong pada bagian belakang propeller kapal.
DHP, Delivered Horse Power merupakan daya pada tabung poros baling-baling.
SHP, Shaft Horse Power merupakan daya pada poros baling-baling.
BHP, Brake Horse Power adalah daya yang keluar dari motor induk. Untuk pemilihan
motor induk diperlukan Brake Horse Power saat keadaan maximum continous rating.
11
VsDaya efektif
EHP
gambar 9- sistem transmisi kapal
2.3.3. Propulsor (Alat Gerak Kapal)
Secara mendasar alat gerak kapal dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua), yaitu :
alat gerak kapal yang non-mekanik dan yang mekanik. Alat gerak kapal yang non-mekanik
adalah Dayung dan Layar. Sedangkan alat gerak kapal yang mekanik, adalah sebagai
berikut :
1. Fixed Pitch Propeller
2. Ducted Propeller
3. Contra-rotating Propeller
4. Overlapping propeller
5. Controllable Pitch Propeller
6. Waterjet Propulsion System
7. Cyclodial Propeller
8. Paddle Wheels
9. Superconducting Electric Propulsion System
10. Azimuth Podded Propulsion System
Propulsor Konvensional
Awal sejarah perkembangan tentang alat gerak kapal mungkin dapat ditarik jauh
hingga kisaran 287 – 212 SM yang mana seorang Archimedes menemukan piranti untuk
memindahkan air dari danau ke saluran irigasi pertanian Syiracuse di Sicily. Alat ini
kemudian dikenal dengan sebutan “Archimedean Screw Pumps”. Adapun bentuk dari
Archimedean Screw Pump adalah seperti yang diilustrasikan seperti Gambar 8
12
gambar 10- archimedes screw
Beberapa tahun kemudian di tahun 1661, Toogood dan Hayes mematenkan
temuannya yang mana prinsip screw sebagai propeller. Selanjutnya, Hooke di tahun 1680
menyarankan untuk menggunakan Archimedean screw pada sistem penggerak kapal (ship
propulsion).
Pada tahun 1839, Smith melengkapi kapal buatannya yang berbobot 237 ton,
dengan Archimedes screw props, yang mana hasilnya sukses luar biasa dan hal ini
kemudian menggeser aplikasi dari Paddle propulsion systems ke Screw propulsion system.
Perkembangan dari steam engines (1840-1850) telah memberikan kontribusi untuk
penggunaan screw propellers secara efektif. Di tahun 1845, kapal Great Britain adalah
kapal dengan screw propeller pertama yang melintasi lautan Atlantic. Selanjutnya, pada
tahun 1880, Thornycroft telah merancang propellers yang bentuknya sama dengan
propellers saat ini.
Selanjutnya mulai tahun 1880 hingga 1970, bentuk dasar dari propeller tidak
banyak mengalami perubahan. Baru kemudian di era 1970 hingga 1990 an, dimana terjadi
kondisi ‘Fuel crisis’ dan pertimbangan-pertimbangan terhadap ‘environmental effects’
(misalnya ; low noise, vibrations dan emissions) telah memberikan impact pada rancangan
bentuk propeller dan stern configurations, yang mana juga membawa pada perkembangan
mengenai unconventional propellers.
13
gambar 11- ide baling-baling
Propulsor Modern
o Fixed Pitch Propellers (FPP)
• Baling-baling jenis ini secara ‘tradisi’ telah membentuk basis produksinya
• Baling-baling ini secara umum telah memenuhi ‘proporsi’ yang tepat terutama jenis
rancangan dan ukurannya, baik itu untuk baling-baling perahu motor yang kecil hingga
untuk kapal muatan curah hingga kapal tangki yang berukuran besar
• FPP ini adalah mudah untuk membuatnya
14
o Ducted Propeller
Baling-baling Ducted terdiri dari dua komponen, yaitu :
• Saluran pipa (Duct) berbentuk seperti gelang yangmana mempunyai potongan
melintang berbentuk aerofoil, dan
• Baling-baling
Keberadaan ‘saluran pipa’ (duct) akan mengurangi gaya-gaya tekanan yang
menginduced pada lambung kapal. Baling-baling jenis ini dikenal dengan sebutan Kort
Nozzles, melalui pengenalan Kort Propulsion Company’s sebagai pemegang Hak Paten
dan asosiasi dari jenis baling-baling ini. Efisiensi Baling-Baling ditingkatkan tergantung
atas beban baling-baling.
15
gambar 12- fixed pitch propeller
o Contra-rotating propellers
Baling-baling jenis ini mempunyai dua-coaxial propellers yang dipasang dalam
satu sumbu poros, secara tersusun satu didepan yang lainnya dan berputar saling
berlawanan arah.
Baling-baling ini memiliki keuntungan hidrodinamis terhadap permasalahan
penyelamatan energi rotasional ‘slip stream’ yang mungkin akan ‘hilang’ bilamana
menggunakan sistem ‘single screw propeller’ yang konventional. Energi yang dapat
diselamatkan sekitar 15% dari dayanya.
Baling-baling jenis ini biasanya
diaplikasikan pada small outboard units
yang beroperasi pada putaran 1500 sampai
dengan 2000 RPM. Untuk aplikasi pada
kapalkapal yang berukuran relatif besar
terdapat permasalahan teknis yang terkait
dengan sistem perporosan yang relatif
mempunyai ukuran lebih panjang.
o Overlapping Propellers
Konsep dari baling-baling ini adalah dua
propeller tidak dipasang/diikat secara coaxially, tapi
masing-masing propeller memiliki sumbu poros pada
sistem perporosan yang terpisah. Sistem ini dalam
prakteknya, adalah sangat jarang diaplikasikan.
Meskipun efisiensi propulsi dari sistem ini
adalah lebih tinggi dari single screw propeller, namun
16
gambar 13- ducted propeller
gambar 14- contra rotating propeller
gambar 15- overlapping propeller
sistem ini sangat berpengaruh terhadap besarnya tingkat getaran dan kavitasi yang
ditimbulkan
o Controllable Pitch Propellers (CPP)
Pemilihan dalam aplikasi baling-baling CPP dibandingkan dengan penerapan FPP,
adalah disebabkan oleh kebutuhan yang lebih tinggi untuk pengaturan dalam operasional
yang harus lebih fleksibel dari pada kebutuhan efisiensi propulsi pada saat kondisi servis.
Baling-baling CPP menyediakan ekstra dalam tingkat ‘derajad kebebasan’ melalui
kemampuan perubahan ‘pitch’ dari daun baling-balingnya. Hal ini khususnya untuk kapal-
kapal jenis ferries, tugs, trawlers, dan fisheries yang membutuhkan kemampuan
manouever (olah-gerak) lebih tinggi.
Namun demikian, biaya manufaktur sangat tinggi serta kebutuhan biaya untuk
perawatan dan perbaikan juga relatif tinggi.
o Waterjet Propulsion System
Sistem propulsi waterjet telah menjawab tentang kebutuhan akan aplikasi sistem
propulsi untuk variasi dari small high speed crafts, meski sesungguhnya juga banyak kita
jumpai aplikasi sistem propulsi ini pada kapal-kapal yang berukuran relatif besar.
Prinsip operasi dari waterjet yaitu air dihisap melalui sistem ducting oleh internal
pump yang mana terjadi penambahan energi pada air. Kemudian, air tersebut di
semprotkan ke belakang dengan kecepatan yang tinggi. Gaya dorong (Thrust) yang
17
Gambar 1.8 – Baling-baling jenis CPP
gambar 16- controllable pitch propeller
dihasilkan merupakan hasil dari penambahan momentum yang diberikan ke air. Sistem
propulsi Waterjet memiliki kemampuan untuk meningkatkan olah-gerak kapal.
o Cycloidal Propellers
Sistem Cycloidal Propellers adalah juga dikenal dengan sebutan baling-baling
poros vertikal meliputi satu set verically mounted vanes, enam atau delapan dalam jumlah,
berputar pada suatu cakram horisontal.
Sistem ini mempunyai keuntungan yang pantas dipertimbangkan ketika
kemampuan olah gerak dalam mempertahankan posisi stasiun kapal merupakan faktor
penting pada perencanaan kapal. Dengan aplikasi propulsor jenis ini, maka instalasi
kemudi yang terpisah pada kapal sudah tidaklah diperlukan.
Sistem memperlengkapi dengan rangka pengaman untuk membantu melindungi
propulsor tersebut dari kerusakan-kerusakan yang di sebabkan oleh sumber eksternal.
18
gambar 17- water jet pump
gambar 18- cycloidal propeller
o Paddle Wheels (Roda Pedal)
Seperti namanya, maka Paddle Wheels ini adalah suatu roda yang pada bagian
diameter luarnya terdapat sejumlah bilah/sudu-sudu yang berfungsi untuk memperoleh
momentum geraknya. Ini adalah salah satu tipe propulsors mekanik yang aplikasinya
sudah jarang ditemui saat ini.
Kelemahan teknis dari propulsors ini adalah terletak pada adanya penambahan /
perubahan lebar kapal sebagai konsekuensi terhadap penempatan kedua roda pedal di sisi
sebelah kiri dan kanan dari badan kapal. Selain itu, keberadaan instalasi roda pedal adalah
relatif berat bila dibandingkan dengan screw propeller.
Secara umum aplikasi roda pedal membawa konsekuensi juga terhadap berat
instalasi motor penggerak kapal. Kemudian paddle-wheels ini juga rentan terhadap gerakan
rolling kapal, yang mana akan menyebabkan ‘ketidak-seimbangan’ momentum gerak yang
dihasilkan. Aplikasi yang tepat dari roda pedal ini adalah untuk perairan yang tenang,
seperti danau, sungai dan pantai.
2.4. Perancangan Sistem PropulsiPerancangan sistem propulsi ini berguna untuk membuat sebuah desain kapal agar
memiliki keoptimalan kerja, yang memiliki sebanyak mungkin faktor-faktor yang
menguntungkan . Sebelum merancang sistem propulsi, kita harus mengetahui terlebih
dahulu beberapa hal berikut yang sebelumnya sudah dijelaskan yang menjadi faktor
penentu dalam perancang sistem propulsi kapal , diantaranya yaitu:
1. Data kapal yang akan dikaji
2. Tahanan kapal
19
gambar 19- paddle wheel
3. Kriteria sistem propulsi kapal
Setelah faktor penentu sudah diketahui, maka perancangan sistem propulsi dapat
dimulai dari elemen-elemen penting yang ada pada sistem propulsi, diantaranya yaitu :
1. Motor penggerak utama (Main Engine)
2. Sistem Transmisi
3. Propulsor (Alat Gerak Kapal)
2.4.1. Motor penggerak utama (Main Engine)
Berikut beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan motor penggerak
utama (main engine), diataranya yaitu :
1. Tipe, jenis, misi, dan kondisi operasional kapal.2. Kriteria spesifikasi main engine baik daya, putaran, tipe mesin, berat,
dimensi, dan konsumsi bahan bakar
Sesuai dengan tipe kapal yang dikaji yaitu large passanger ship (kapal pesiar),
kapal penumpang yang memiliki dimensi besar dan memiliki waktu beroperasi yang lama,
maka secara teknis main engine dapat ditentukan yaitu dengan menggunakan motor
penggerak tipe internal combusion engine atau diesel engine, yang memiliki beberapa
keuntungan, diantaranya yaitu :
1. Biaya pengoperasian lebih ekonomis karena harga bahan bakar lebih
murah.
2. Thermal efficiency tinggi (motor bensin adalah 20-30% dan motor diesel
adalah 30–35%).
3. Dapat menghasilkan tenaga yangbesar pada putaran rendah.
2.4.2. Sistem transmisi
Sistem transmisi berfungsi untuk konversi dari mesin menjadi torsi dan kecepatan
yang berbeda-beda untuk diteruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan
putar yang tinggi menjadi lebih rendah tetapi lebih bertenaga, atau sebaliknya. Tentu yang
perlu diperhatikan adalah dalam kerja penggerak kapal ini tidak terlalu besar kehilangan
daya yang terjadi.
20
2.4.3. Propulsor
Berikut beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan propulsor (alat
gerak), diataranya yaitu :
1. Tipe, jenis, misi, dan kondisi operasional kapal.
2. Spesifikasi propeller baik diameter propeller, jumlah daun, pitch, dan
efisiensi dari propeller tersebut
Dalam menentukan sistem penggerak utama tersebut seorang marine engineer
harus memertimbangkan berbagai kombinasi dari permesinan. Perancangan sistem
propulsi yang sering di jumpai pada kapal cepat adalah dengan memberikan sudut ke
bawah pada propeller, selain untuk memberikan jarak antara propeller dan lambung kapal
hal ini juga bertujuan untuk memberikan daya angkat yang lebih kepada kapal agar
tahanan atau badan kapal yang tercelup air menjadi berkurang sehingga pada kecepatan
tinggi akan menaikan kecepatan dari kapal tersebut. Namun penerapan sudut ini harus
memperhatikan aturan instalasi mesin induk.
Sesuai dengan tipe kapal yang dikaji yaitu large passanger ship (kapal pesiar),
yang notabene berdimensi besar, teknik memberikan sudut pada sistem propulsi tersebut
dapat diasumsikan tidak cocok di aplikasikan pada tipe kapal tipe ini, karena akan
berpengaruh kepada tahanannya, teknik tersebut akan cocok apabila di gunakan pada kapal
bertipe speed boat karena kapal jenis tersebut memiliki tahanan yang kecil.
Pada umumnya berbagai jenis propeller yang digunakan pada kapal memiliki
kelebihan dan kekuranganya masing-masing seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya.
Dan propeller yang cocok di gunakan untuk kapal bertipe passanger ship adalah FPP dan
CPP.
Namun berdasarkan karakteristik propeller yang sudah dijelaskan sebelumnya pula,
propeller yang paling cocok di gunakan pada tipe large passanger ship (kapal pesiar)
adalah fixed pitch propeller (FPP), karena pada tipe kapal tersebut tidak terlalu
membutuhkan manouver (olah gerak) yang tinggi dalam kondisi servis. Sehingga
Propeller jenis (CPP) lebih cocok di aplikasikan pada passanger ship yang berukuran relatif
21
START
Study Literatur :Penggerak sistem propulsi kapalJenis Penggerak utama kapalJenis sistem propulsi kapal
Pengambilan Data Kapal :Dimensi / ukuran kapalRencana umum (GA)Kecepatan operasi kapal
Pemilihan propeller :modelPitchPutaran Efisiensi propeller
Ya
kecil karena kapal tersebut membutuhkan tingkat fleksibilitas yang tinggi pada kondisi
servisnya.
Berikut pun kelebihan dari fixed pitch propeller (FPP), di antaranya yaitu :
1. Biaya produksinya yang rendah
2. Mudah pembuatannya
3. Memiliki ukuran bos yang kecil
4. Tidak ada batasan area atau bentuk blade pada propeller
22
FLOW CHART
PROSES PERANCANGAN
SISTEM PROPULSI KAPAL
BAB IIIKESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Tujuan perancangan sistem propulsi adalah agar mengoptimalkan kerja suatu kapal agar
dapat memenuhi kebutuhan yang ada dan yang memiliki sebanyak mungkin faktor-faktor
yang menguntungkan
2. Hasil kajian perancangan sistem propulsi pada large passanger ship dimana kapal
ASUKA II sebagai bahan kaji nya, yaitu :
Motor Penggerak Utama (Main Engine) : Diesel Engine
23
FINISH
Tidak
Tidak
Ya
Alat Penggerak (Propulsor) : Fix Pitch Propeller (FPP)
3.
4.
DAFTAR PUSTAKA
Materi kuliah tahanan dan propulsi Bapak Made Ariana
Materi kuliah sistem propulsi Bapak Surjo Adji
Wikipedia.co.id
Tugas akhir mahasiswa UNDIP
24
SHIP
DATABASE
TAHANAN
KAPAL
KRITERIA PERANCANGAN SISTEM
PROPULSI KAPAL
FAKTOR PENENTU
PERANCANGAN SISTEM
PROPULSI KAPAL
MOTOR
PENGGERAK UTAMA
SISTEM
TRANSMISI
ALAT PENGGERAK
(PROPULSOR)
ELEMEN
SISTEM PROPULSI
KAPAL
25