TUGAS AKHIR (LS 1336)
“STUDI PERANCANGAN SISTEM PROPULSI DAN OPTIMASI HULL PADA KAPAL MILITER FAST LST (Landing Ship Tank)” PENGUSUL NAMA NRP BIDANG STUDI
: JOHAN AIRMAN SURYA : 4207 100 606 : MMD
JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2011
Latar Belakang
1. 2. 3.
Kapal militer LST mempunyai peranan penting dalam dunia militer indonesia mengingat wilayah perairan nusantara yang begitu luas. Umumnya kapal militer tipe LST ini memiliki kecepatan sebesar 12 knot s/d 18 knot. Tuntutan teknologi yang semakin berkembang.
Perumusan Masalah 1.
Bagaimana konfigurasi yang tepat antara desian lambung kapal dengan sistem propulsinya. a. Design Propoller
Batasan masalah dari Tugas Akhir ini adalah : 1. 2. 3.
Dalam Tugas Akhir ini terbatas pada perancangan sistem propulsi pada kapal militer Fast LST Dalam Tugas Akhir ini objek yang dianalisa adalah kapal militer Fast LST. Tidak memperhitungkan aspek biaya.
Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk : 1.
Mendapatkan konfigurasi yang tepat antara bentuk lambung dengan sistem propulsinya, sehingga didapatkan suatu kecepatan kapal yang optimal sesuai kebutuhan militer.
Manfaat yang dapat diperoleh dari tugas akhir ini sebagai berikut: 1. 2.
Mendapatkan design sistem propulsi yang optimal sehingga menghasilkan kecepatan kapal sesuai kebutuhan militer. Memenuhi kebutuhan kecepatan kapal secara maksimal dengan pemakaian bahan bakar yang paling efisien
TIJAUAN PUSTAKA KAPAL MILITER LST (Landing Ship Tank) Kapal militer Fast LST adalah kapal perang militer yang mempunyai kemampuan lebih yaitu sebagai kapal yang mendistribusikan tank tempur, pasukan dan perlengkapan perang lainnya ke daerah kawasan perang atau daerah yang mengalami konflik baik konflik internal maupun konflik yang disebabkan ancaman dari luar negeri
Principle Demension : a. Length Over All (LOA b. Length Water Line (LWL) c. Length of Perpendicular (LPP) d. Breadth (mld) Maximum e. Height (mld) to Main Deck = f. Draft (maximum) g. Speed (Maximum) h. Displacement i. Cb j. Cp k. Cm l. Tahanan Kapal (maxsurf)
= = = = 8.1 = = = = = = =
128.04 121.1 119.01 19
m m m m m
3 18 4372.5 0.618 0.702 0.94 376
m Knot Ton
kN
TIJAUAN PUSTAKA TAHANAN KAPAL Tahanan sebuah kapal pada dasarnya dipengaruhi oleh kesepatan, displacement dan bentuk hull kapal. Tahanan total (RT) berisi dari berbagai sumber tahanan yang dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu: Tahanan gesek Tahanan sisa / residual Tahanan udara
TIJAUAN PUSTAKA KARAKTERISTIK PROPELLER Propeller memiliki karakteristik yang ditentukan oleh variable-variabel seperti berikut :
Dimensi Propeller Jumlah Daun Propeller Koeffisien Area Piringan (Disk Area) Pitch Diameter Ratio (p/d) Propeller Koeffisien J, KT, KQ Jumlah Daun Propeller Koeffisien Area Piringan (Disk Area) Pitch Diameter Ratio (p/d) Slip Ratio (S) Interaksi antara lambung dan propeller
TIJAUAN PUSTAKA Pertimbangan Pemilihan Motor Diesel: Daya motor Berat motor SFC Dimensi Bentuk dan konstruksi hull Konfigurasi sistem penggerak Reversing capability Sistem permesinan bantu pendukung motor induk Sistem transmisi Engine endurance, maintenance, repairing dan insurance Harga motor diesel
TIJAUAN PUSTAKA Daya
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 balingbaling. 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. IHP, Indicated Horse Power merupakan daya yang dapat dilihat pada indicator ruang bakar dari motor induk.
TIJAUAN PUSTAKA Perhitungan untuk mendapatkan daya kapal secara teori adalah pertama-tama dengan menghitung besarnya tahanan yang dimiliki kapal kemudian dari tahanan ini diolah sampai dengan diperolehnya daya kapal dengan memperhitungkan efisiensiefisiensi. Rumusan yang digunakan antara lain: Effective Horse Power (EHP);. EHP = Rt x Vs Wake Friction (w); arus ikut yang terjadi pada bagian buritan kapal sekitar propeller. Speed of Advance (Va); Va = Vs x (1-w)
TIJAUAN PUSTAKA Effisiensi propeller (ηp); Effisiensi relative-rotative (ηrr); dimana nilai effisiensinya berkisar antara 1,02 s/d 1,05 Effisiensi lambung (ηH); ηH = (1-t )/ (1-w) Propulsive Effisiency (PC); PC = ηH x ηrr x ηp Delivered Horse Power (DHP); DHP = THP / ηP Thrust Horse Power (THP); THP = EHP / ηH Shaft Horse Power (SHP); SHP = DHP / ηs ηb
TIJAUAN PUSTAKA Brake Horse Power (BHP); merupakan daya yang disalurkan mesin induk. Ada 2 macam BHP yakni: BHP (SCR) = Service Continuous Rates; kondisi pelayaran normal dengan nilai ηG (effiensi single reduction gear) = 0,98 BHP (SCR) = SHP / ηG BHP (MCR) = Maximum Continuous Rates; kondisi pelayaran maksimum (kondisi pelayaran normal ditambah asumsi untuk kondisi yang tak terprediksi misal karena faktor cuaca).Untuk nilai toleransi ditentukan sesuai kebutuhan(yang diperlukan) atau sesuai dengan karakteristik mesin. Disini dipakai nilai 85 % selain dari asumsi juga disesuaikan dengan spesifikasi mesin. BHP (MCR) = BHP (SCR) / 0,85
Mulai
Metode Penelitian
Studi Literatur (paper, buku, jurnal)
Pengumpulan Data (principal dimension kapal)
Optimasi Hull & Analisa Tahanan Kapal (maxsurf)
Engine Type
Gear box & Propeller
Analisa (match antara mesin dan propeller)
Ya
Kesimpulan
Selesai
Tidak
Metode Pelaksanaan
Studi literature Tujuan untuk memperoleh dasar-dasar teori dan berbagai informasi yang berhubungan dengan penelitian yang akan dilakukan. Dalam hal ini telaah pustaka dilakukan melalui jurnal, paper, buku-buku, e–mail, diskusi, panduan maxsurf dan media lain yang menunjang penulisan tugas akhir ini. Pengumpulan data Data yang dikumpulkan berupa data kapal yang akan diangkat sebagai tugas akhir (principal demensions, type dan diameter propeller, dan main engine). Perancangan Model Pembuatan design propeller yang memiliki efiensi paling baik dan pengaturan ruangan yang tepat untuk sistem penggeraknya. Analisa Design di analisa untuk mengetahui apakah design sudah optimal dan match antara hull dengan pemilihan mesin diesel. Kesimpulan dan saran.
Jadwal Pelaksanaan
DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 4.
Sv.Aa Harvald, [1992], Tahanan dan Propulsi Kapal, Airlangga University Press, Surabaya. Adji W, Suryo, [2005], Engine Propeller Matching. Taylor, [1972], Principle Of Naval Architecture Vol . II,The society of Naval & Marine Engineering , New Yor k. Kuiper.G, [1992], The Wageningen Propeller Series. Netherlands
Analisa Kondisi sekarang •Akan dibangun trimaran dengan Spesifikasi : LOA Lwl Lpp B Centre hull H T Vmax
.
= 128.04 = 121.1 = 119.01 = 19 =3 = 8.1 = 18 knot
m m m m m m
Kondisi yang dituju PROSES
• Design propeller
Kecepatan kapal bertambah dari 18 knot menjadi 20 knot
Urutan Pengerjaan 1. 2. 3. 4. 5. 6.
7.
Dari maxsurf, didapatkan data besar tahanan. Menghitung propeller yang akan dipergunakan dalam design Koreksi daya engine yang dikarenakan mendapatkan efisiensi propeller yang baru Mencari kurva KT – J Mencari kurva open water B.series Koreksi daya engine yang dikarenakan mendapatkan efisiensi propeller dari kurva open water B.series Matching point
Hasil Perhitungan
Spesifikasi Main engine Merk Tipe Cycle Bore Stroke SFOC Putaran Daya Jumlah
: ABC Diesel : 16 VDZC : 16 in V : 256 mm : 310 mm : 191 g/kWh : 800 RPM : 2944 kW :2
Spesifikasi Gearbox Merk Model Ratio kW/rpm Max rpm Jumlah
: Masson Marine : MM W35000 : 2.424 : 3.7 : 1000 :2
Spesifikasi Propelleer (18 knot) Type N.prop δb 1/Jb P/D behind η.behind D.behind
= = = = = = =
B5-75 330.03 154.88 1.52 0.94 64.6 2.187
% m
Kurva KT-J
Rt β KT
= (0.5 x ρ x Ct x S) x Vs2 = α x Vs2 = α / ((1-t) x (1 – w)² x ρ x D²) = β x J2
J
= Koefisien advance
KT
= Koefisien gaya dorong
10KQ
= Koefisien torsi
η
= Efisiensi propeller Behind the ship
Kurva Open Water B-series
Kurva KT – J di plotkan ke kurva open water diagram, sehingga jadi kurva seperti diatas. J
= Koefisien advance
KT
= Koefisien gaya dorong
10KQ
= Koefisien torsi
η
= Efisiensi propeller Behind the ship
Hasil Pembacaan Grafik Berdasarkan pembacaan grafik maka didapatkan hasil : 1. Titik operasi propeller pada kondisi Clean Hull : J = 0.59 KT = 0.24 10KQ = 0.43 η = 0.59 2. Titik operasi propeller pada kondisi Service : J = 0.53 KT = 0.25 10KQ = 0.45 η = 0.57 Dimana : J KT 10KQ η
= = = =
Koefisien advance Koefisien gaya dorong Koefisien torsi Efisiensi propeller behind the ship
Koreksi Daya
Koefiesien propulsif PC = ((1 – t)/(1 – w)) x η.p x η.rr ηrr untuk kapal twins screw = 0,95 – 1,0 (PNA, 152)
Menghitung Delivery Horse Power (DHP) DHP = EHP/PC η
Menghitung Shaft Horse Power (SHP) SHP = DHP/η.s η.s adalah efisiensi yang diakibatkan oleh adanya gearbox
Menghitung Brake Horse Power kondisi service (BHP.scr) BHP.scr = SHP/0,98
Menghitung Brake Horse Power kondisi MCR (BHP.mcr) BHP.mcr = BHP.scr/0,85
Pemilihan Propeller karakteristik Propeller pada kondisi Clean Hull
Pemilihan Propeller karakteristik Propeller pada kondisi service
Engine Propeller Matching
Engine Propeller Matching
Speed Power Prediction
Speed Power Prediction
Terima Kasih
Terimah kasih
