Mesin Penggerak Kapal
PROGRAM STUDI TEKNIK PERKAPALAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO
Sistem Penggerak Kapal
Mesin Penggerak Utama 1. 2. 3. 4.
Mesin Uap Torak (Steam Reciprocating Engine) Turbin Uap (Steam Turbine) Turbin Electrick Drive Motor Pembakaran Dalam (Internal Combustion Engine) 5. Gas Turbin 6. Nuklir
Mesin Uap Torak Mudah pemakaian dan pengontrolan Mudah berputar balik (reserving) Mempunyai kecepatan putar yang sama.
Mesin Uap Torak • Tenaga dihasilkan dari tekanan uap. • Tekanan uap ini mendorong torak di dalam silinder, sehingga timbul gaya pada torak. • Oleh batang penggerak gaya ini diteruskan ke kepala silang. • Oleh batang engkol gerak lurus tersebut diubah menjadi gerak berputar.
Prinsip Kerja Turbin Uap •Bedanya mesin uap menggunakan piston •Turbin uap menggunakan turbin. •Pada mesin uap kalor diubah menjadi energi kinetik translasi piston kemudian diubah menjadi energi kinetik rotasi •Pada turbin uap, kalor langsung diubah menjadi energi kinetik rotasi turbin.
Prinsip Kerja Turbin Uap
Skema Marine Boiler
Turbin Electric Drive Adalah mesin yang menggunakan turbin untuk menggerakkan generator sedangkan baling– baling digerakkan oleh motor yang terpisah tempatnya dengan menggunakan aliran listrik. Dengan sistim ini reversing dapat mudah dilakukan sehingga tidak diperlukan reversing turbin tersendiri
Nuklir Dengan cara memanfaatkan energi panas yang dihasilkan dari reaksi untuk memanaskan air sehinga uap dari air tersebut menggerakkan turbin uap.
Skema Marine Nuclear Power
Motor Pembakaran Dalam Saat ini banyak MPK menggunakan compression ignation yang dikenal dengan nama Diesel Engines. Mulai kebutuhan pleasure boats hingga ke modern supertankers dan passenger liners. Daya bisa lebih dari 2500 kW per cylinder, atau 30,000 kW untuk 12 cylinders (40,200 HP). Torsi dibatasi oleh maximum pressure dari masingmasing silinder-nya. Pada maximum torque, artinya, maximum power dicapai pada kondisi maximum RPM.
Sistem MPK Kombinasi Diesel-Steam Turbine-Power Turbine
Diesel Vs Bensin Mesin diesel bisa jauh lebih kuat daripada mesin bensin konvensional. Mesin diesel sangat efisien bahan bakar sampai 15% dibandingkan mesin bensin biasa. Bahan bakar diesel mulai membekukan dalam cuaca dingin dan menjadi “waxing” sehingga membentuk kristal dalam mesin dan saluran bahan bakar.
Diesel Vs Bensin Diesel sangat bergantung pada panas dan kompresi untuk menghasilkan tenaga sehingga menjadi sulit untuk mulai bekerja dalam cuaca dingin. Pemanas sudah diterapkan untuk membantu memecahkan masalah tsb dan bahan bakar aditif dapat membantu mencegah waxing. Kendala besar penggunaan mesin diesel yaitu jumlah emisi yang lebih besar selama operasi, terutama nitrogen oksida dan emisi hidrokarbon terbakar.
Kerja Motor Diesel • Diesel 2 langkah diselesaikan dalam dua(2) langkah, atau satu putaran poros engkol • Diesel 4 langkah diselesaikan dalam empat (4) langkah atau dua putaran poros engkol
Perbedaan Diesel 2 dan 4 langkah • Perbedaan utama : Metode pengeluaran gas yang telah dibakar dan pengisian silinder dengan udara segar. • Diesel 4 tak operasi ini dilakukan oleh torak mesin selama langkag buang dan isap. • Diesel 2 tak operasi ini dilakukan dekat t.m.b, oleh pompa atau penghembus udara yang terpisah.
Diesel 2 langkah
Diesel 2 langkah
2 Stroke Diesel
Prinsip Kerja Diesel 2 Stroke
Komponen Diesel Cylinder Liner Cylinder Head Piston Road Connecting Crank Pin and bearing Nozzle Injector Exhaust Valve Crankshaft Rocker Arm Crank Case Guide shoes Fondation Exhaust Main fold Exhaust valve spring Crosshead and Pin
Piston Crank shaft Main Bearing Piston Ring Push road Inlet Main fold Inlet valve spring
Prosedur Kerja Diesel 2 langkah 1. Langkah 1A Pada permulaan gerakan, piston akan bergerak keatas sedangkan LM dan LB dalam keadaan terbuka. Udara bertekanan dari karter akan masuk ke silinder dan meniup sisa gas pembakaran melalui LB. 2. Langkah 1B Piston akan bergerak ke atas, LM dan LB dalam keadaan tertutup oleh dinding piston. Udara bersih yang berada dalam silinder akan dimampatkan. Kemudian bahan bakar disemprotkan dan akan terjadi ledakan.
Prosedur Kerja Diesel 2 langkah 3. Langkah 2A Kemudian piston akan bergerak ke bawah dengan dorongan gas yang diledakkan 4. Langkah 2B Pada bagian akhir gerakan, piston akan bergerak ke bawah dimana LB sudah terbuka sehingga gas hasil pembakaran mulai keluar karena efek dari aktifitas pemompaan.
Diesel 4 Stroke
Diesel 4 Stroke
Langkah 1 (suction stroke)
Udara murni akan tersedot oleh piston yang bergerak ke bawah
Langkah 2 (Kompresi)
Piston keatas memampatkan udara
Langkah 3 (Power Stroke)
Katup tertutup, udara terkompresi secara maksimal. Tekanan dan suhu menjadi sangat tinggi. Kemudian injektor menyuntikkan bahan bakar ke dalam udara yang panas. Sehingga pada suhu bahan bakar yang tinggi bisa menekan piston ke bawah.
Langkah 4 (Pembuangan)
Gas yang dihasilkan dari proses pembakaran akan dikeluarkan dari silinder melalui katup kedua oleh piston yang kemudian akan bergerak keatas lagi
4 Stroke Diesel
Sistem Penggerak
Diesel Monster
Horse Power
Daya adalah kemampuan untuk melakukan kerja yang dinyatakan (Nm/s, Watt, HP). 1 HP (horse power) setara dengan kemampuan seekor kuda menarik beban 366 pound dengan kecepatan 1 foot per second
Horse Power Brake power daya yang diberikan oleh poros engkol. Friction power Daya yang digunakan untuk mengatasi gesekan-gesekan pada motor. Indicated power adalah daya yang timbul dalam ruang pembakaan yang diterima oleh piston.
Horse Power Hubungan : indicated power - brake power - friction power Indicated power = brake power + friction power.
Aliran Energi Motor Diesel
Energi Bahan Bakar PENG P = mfuel × Cf • PENG = Engine Power (Daya Mesin) • mfuel = mass fuel rate (Laju Aliran Bahan Bakar) • Cf = Calorific Value of Fuel (Nilai Kalor Bahan Bakar)
Engine Power PENG = bmep × L × A × n • • • •
bmep L A n
= Brake mean effective pressure = Langkah Torak (Length of stroke) = Area of piston-bore (Luasan torak) = Rate of power strokes
Engine Power P ENG= Q ENG× n ENG • QEng = Engine Torque • nEng = Engine Speed
mfuel∞ bmep ∞ Qeng
Sistem Mesin Diesel Mesin secara umum memerlukan sistem pendukung agar dapat beroperasi dengan baik dan tanpa mengalami gangguan yang berarti dan tiap unit bagian mesin harus mendapat perawatan secara simultan dan continue. Secara umum sistem pendukung pada mesin tersebut dibagi menjadi 5 bagian utama
Sistem Mesin Diesel • • • • •
Pelumasan (Lubrication) Injeksi Bahan Bakar (Fuel Injection) Pendinginan (Cooling) Asupan Udara (Air Intake) Saluran Buang (Exhaust)
Sistem Bahan Bakar
Sistem Bahan Bakar
Turbin Gas sbg Main Engine
Gas Turbine Mula digunakan 1940-an - Royal Naval Frigates & Missile Warships - Oil tankers - Container Vessels Komponen Utama : • Air compressor • Combustion chamber • Gas turbine
Gas-Turbine Engine Adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. Energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya.
Prinsip Kerja Gas-Turbine Engine 1. Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan 2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar. 3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle). 4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.
Siklus Gas Turbine
Keuntungan Kerugian Gas Turbine • •
•
•
Keuntungan Rasio power-to-weight besar dibandingkan Diesel Ukuran relatif lebih kecil dibanding dengan Diesel untuk daya yang sama. Kerugian Mahal biaya investasi mengingat beroperasi pada kecepatan dan pada temperatur yang sangat tinggi sehingga diperlukan material dan perencanaan yang rumit dan proses produksinya yang tidak mudah. Cenderung lebih banyak konsumsi bahan bakar.
Diesel Electric Propulsion
Advantages of Diesel Electric 1. 2. 3. 4. 5.
Economic Reasons Availability Environmental Compatibility Operating Convenience Flexibility
View Engine Room
