TUGAS AKHIRSIMULASI PEREDAMAN GETARAN PADA PROPELLER KAPAL

JENIS FIXED PITCH PROPELLER (FPP)

CLAUDIA SELVY ERSANDI 2411 105 029

PEMBIMBINGIR. YERRI SUSATIO, MT

PROGRAM STUDI S1 LINTAS JALUR TEKNIK FISIKAJURUSAN TEKNIK FISIKAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

Latar Belakang

Analisa getaran merupakan salah satu cara yang sangatbermanfaat sebagai prediksi awal terhadap adanya masalahpada mekanikal, elektrikal dan proses pada peralatan,mesin-mesin dan sistem proses yang kontinu.

Penghasil noise terbesar pada sebuah kapal yang bergerakadalah propeller noise.

Getaran disebabkan karena beberapa hal yang diantaranyayaitu kelelahan bahan, keausan, deformasi, danpenempatan struktur sehingga kejadian – kejadiantersebut dapat menaikkan besar celah antara bagian –bagian yang rapat dan terjadi keretakan material.

Permasalahan

Permasalahan yang akan diselesaikan dalampengerjaan tugas akhir ini adalah :• Berapakah nilai frekuensi natural pada propeller

kapal ?• Apakah peredam getaran dinamik dapat digunakan

untuk meredam getaran pada konstruksi propellerkapal ?

Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini adalah:• Menentukan nilai frekuensi natural pada propeller

kapal.• Mengetahui apakah peredam getaran dinamik dapat

digunakan untuk meredam getaran pada konstruksi propeller kapal.

Batasan Masalah

Beberapa batasan masalah yang digunakan pada tugas akhir ini adalah:• Getaran propeller hanya berasal dari getaran mesin

kapal.• Rugi transmisi tidak diperhitungkan.

Teori Penunjang

sistem yang dipengaruhi oleh eksitasi harmonik paksa,respon getarannya akan berlangsung pada frekuensi yangsama dengan frekuensi eksitasi/perangsangnya.

Salah satu sumber eksitasi harmonik adalah ketidakseimbangan pada mesin-mesin yang berputar.

Eksitasi ini tidak diinginkan oleh mesin karena dapatmengganggu operasinya atau mengganggu keamananstruktur mesin itu bila terjadi amplitudo getaran yang besar.

Fixed Pitch Propeller

Propeller dengan pitch tetap (fixed pitch prop-eller)Propeller dengan langkah tetap (fixed pitchpro-peller , FPP) biasadigunakan untuk kapal besar dengan torsi yang dihasilkan tinggi,pemakaian bahan bakar lebih ekonomis, noise atau getaranminimal.

Flowchart Penelitian

State Space

Dalam sistem kendali, state space merupakan metode analisisuntuk sebuah sistem kendali yang kompleks. State spacedinyatakan dalam bentuk matriks. Pada model sistem propellerini dikenai gaya gangguan dari getaran yang ditimbulkan olehgaya eksitasi putaran propeller.

A t( )

0

k1−

m1

0

k1m2

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

k1m1

0

k1− k2−

m2

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

kt1−

i1

0

kt1i2

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

kt1i1

0

kt1− kt2−

i2

0

0

0

0

0

0

1

0

:= B t( )

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

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

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

:= u t( )

0

F t( )

0

0

0

0

0

0

:=

Sistem Propeller (4 degree of freedom)

Derajat kebebasan (degree offreedom) adalah derajatindependensi yang diperlukan untukmenyatakan posisi suatu sistem padasetiap saat.

Sehingga Persamaan gerak sistemtersebut adalah:

Spesifikasi KapalShaft Tail• Panjang = 3 m• Diameter = 0,3 m

Shaft companion flange• Panjang = 2 m• Diameter = 0,2 m

Propeller• Maker = KaMeWa-86 X F/4• Diameter = 3,4 m• Berat = 4530 kg• Jumlah Blade = 4 buah

Penentuan Parameter - Parameter

• Frekuensi eksitasiDimana:

Gaya Gangguan

Penentuan Parameter - Parameter

• Momen inersiaMomen inersia (Satuan SI : kg m2) adalah ukuran kelembamansuatu benda untuk berotasi terhadap porosnya.

•KekakuanKekakuan tiap shaft dapat dihitung dengan menggunakan rumus

PARAMETER-PARAMETER YANG DIGUNAKANDIDAPATKAN DARI DATA SPESIFIKASI KAPAL

Respon Dinamik Sistem Propeller

Dari grafik respon dinamik sistem propeller di atasdapat dilihat bahwa sistem propeller yang telah diuji menghasilkan amplitudo sebesar m.

Frekuensi Natural

Frekuensi Natural adalah frekuensi dimana suatu sistem yangmemiliki massa dan kekakuan bergerak ketika diberikan suatueksitasi awal, kemudian eksitasi tersebut dihilangkan sehinggastruktur tersebut bergetar secara bebas.

Frekuensi natural dari sistem propeller ini dihitung menggunakanprogram MathCad. Dari model sistem propeller yang digunakandalam tugas akhir ini diketahui bahwa nilai frekuensi natural darisistem propeller adalah 35,4 rad/det.

Analisa Pengaruh Perubahan Panjang

Dari amplitudo yang dihasilkan dari uji simulasi di atasdidapatkan nilai amplitudo m , sehinggaperubahan nilai panjang lengan yang dilakukan tidakmampu meredam getaran awal dengan amplitudosebesar m.

Analisa Pengaruh Perubahan Panjang

Dari amplitudo yang dihasilkan dari uji simulasi di atasdidapatkan nilai amplitudo m , sehingga perubahannilai panjang lengan yang dilakukan mampu meredam getaranawal. Dihasilkan bahwa dengan penambahan nilai panjanglengan dapat meredam getaran.

Analisa Pengaruh Perubahan Diameter

Dari amplitudo yang dihasilkan dari uji simulasi di atasdidapatkan nilai amplitudo terbesar yaitu m ,amplitudo di atas dihasilkan pada variasi perubahan diameterlengan d1 = 0,25 m dan d2 = 0,15 m. Sehingga perubahan nilaidiameter lengan yang dilakukan belum mampu meredamgetaran .

Analisa Pengaruh Perubahan Diameter

Pengujian ini dilakukan dengan mengubah variasidiameter lengan sebesar d1 = 0,4 m dan d2 = 0,3 m.Variasi perubahan diameter menghasilkan amplitudoterkecil sebesar m.

Analisa Pengaruh Perubahan Material (Bronze)

Pengujian Pengaruh perubahan material bronze menghasilkanamplitudo getaran sebesar m . Dari pengujian denganpengubahan material yang telah dilakukan diketahui bahwamaterial bronze mampu meredam getaran propeller sebesar23,57 %.

Analisa Pengaruh Perubahan Material (Iron)

Pengujian Pengaruh perubahan material ironmenghasilkan amplitudo getaran sebesar m.Dari pengujian yang telah dilakukan diketahui bahwamaterial tidak mampu meredam getaran pada sistemini.

KESIMPULAN• Frekuensi natural dari sistem propeller adalah 35,4 rad/det.• Sistem propeller kapal yang telah dilakukan diperoleh amplitudo

sebesar m.• Pengujian dengan pengubahan panjang lengan menghasilkan respon

dinamik dan amplitudo terkecil sebesar m• Pengujian dengan pengubahan parameter diameter lengan

menghasilkan respon dinamik dan amplitudo terkecil sebesar• Pengujian dengan pengubahan material bronze, steel, dan iron

didapatkan material yang paling baik digunakan untuk meredamgetaran adalah material bronze yang menghasilkan amplitudosebesar m .

SEKIANTERIMA KASIH