PROPULSI KAPAL- PROPULSI WATER JET KAPAL

propulsi kapal-propulsi water jet telah lama dikenal dan digunakan sebagai sistem penggerak untuk berbagai jenis kapal, namun aplikasi secara luas masih terbentur pada efisiensi propulsifnya yang relatif rendah jika dibandingkan dengan sistem propulsi kapal yang menggunakan propeller, terutama pada saat kecepatan kapal yang relatif rendah. Seiring dengan kemajuan IPTEK saat ini penggunaan sistem propulsi water jet sebagai penggerak kapal menunjukkan kecenderungan yang meningkat, baik dalam hal besarnya ukuran kapal, tipe/jenis kapal ataupun usaha-usaha secara teknis guna meningkatkan kecepatan kapal yang lebih tinggi.

Aplikasi dari sistem propulsi water jet kapal ini sering dijumpai terutama untuk kapal – kapal yang dirancang berkecepatan tinggi, karena berdasarkan penelitian – penelitian yang telah dilaksanakan menunjukkan bahwa

sistem propulsi water jet memiliki keistimewaan yang tidak ada kaitannya dengan efisiensi propulsifnya. Adapun beberapa keistimewaan yang dimiliki oleh sistem propulsi water jet adalah, sebagai berikut :

• Dengan tidak terdapatnya propeller dan kemudi diluar kapal, sehingga tidak terjadi obyek-obyek yang dapat memperbesar tahanan total kapal.

• Sangat memungkinkan untuk dioperasikan di perairan yang tidak dalam / dangkal.

• Mempunyai kemampuan akselerasi yang baik.

• Mempunyai kemampuan olah gerak kapal yang baik pada saat kecepatan kapal yang relatif rendah.

• Mempunyai keunggulan pada saat olah gerak kapal pada kecepatan kapal yang relatif tinggi.

• Penempatan suction propeller (impeller) didalam selongsong saluran air pada badan kapal, akan dapat mengurangi terjadinga eksitasi getaran maupun tingkat kebisingan pada kapal.

• Pada saat kecepatan kapal yang relatif tinggi, efisiensi propulsif dapat diusahakan cukup tinggi sehingga dapat dibandingkan dengan sistem penggerak propeller.

Kapal water jet merupakan kapal yang dalam pengoperasiannya menggunakan sistem semburan air sebagai media pendorongnya, sehingga kapal dapat bergerak sesuai dengan kecepatan kapal yang diinginkan. Kapal yang menggunakan sistem propulsi water jet memiliki dua ruang lingkup sistem, yang terdiri dari sistem lambung kapal yang polos (bare hull system) dan sistem water jet (water jet system).

Yang dimaksud dengan sistem lambung kapal polos atau bare hull system adalah badan kapal tanpa water jet terpasang didalamnya. Namun dalam perhitungan berat serta posisi titik berat kapal (center of gravity) harus merupakan berat badan kapal dalam keadaan beroperasi dilaut, sehingga harus diikutsertakan juga berat air yang masuk melalui sistem water jet (entrained water). Sedangkan sistem water jet, umumnya terdiri dari sistem pompa (pump system) dan sistem saluran (ducting system). Sistem pompa berfungsi untuk mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga hidrolis. Sedangkan sistem saluran berfungsi untuk mengarahkan laju aliran dari lingkungan ke pompa dan dari pompa untuk kembali ke lingkungan.

Keberadaan sistem pompa (water jet pump) pada sistem propulsi water jet sama halnya dengan keberadaan motor pendorong pokok pada kapal – kapal lainnya. Akan tetapi bedanya pada sistem ini masih harus ada

penggerak utama yang digunakan untuk menggerakkan pompa water jet, dapat berupa mesin diesel, turbin gas, motor listrik dan yang lainnya sejauh masih memungkinkan untuk digunakan. Sistem propulsi water jet memiliki komponen – komponen utama yang sangat menentukan kinerjanya, yang dalam pemilihannya sebagai suatu sistem propulsi lebih rumit dan kompleks jika dibandingkan dengan pemilihan baling – baling (propeller). Komponen – komponen tersebut meliputi mesin penggerak dan sistem transmisinya, pompa, thrust nossel yang dilengkapi dengan deflektor, thrust vectoring dan mekanisme pembalik, diffuser, ducting dan inlet (intake). Dalam prosesnya, air dari lingkungan akan dihisap melalui intake sebagai lubang pemasukan di dasar kapal, kemudian laju aliran fluida yang terhisap akan dipercepat oleh aktuator yang biasanya berupa pompa mekanis dan selanjutnya fluida disemburkan ke lingkungan kembali malalui nossel sebagai lubang pengeluaran yang terletak persis di atas permukaan air. Semburan air yang keluar melalui nossel diatur oleh deflektor untuk mengatur pergerakan maju atau mundurnya kapal sesuai dengan yang diinginkan Laju aliran air yang tersembur melalui lubang nossel akan menghasilkan gaya dorong (thrust), hal ini dikarenakan adanya kenaikan kecepatan aliran yang masuk melalui saluran untuk kemudian menyebabkan terjadinya perbedaan momentum, sehingga dapat membuat kapal dapat bergerak. Perhatian yang utama dari sistem propulsi water jet adalah

keseimbangan antara gaya dorong yang dibutuhkan untuk mendorong kapal sehingga dapat bergerak maju sesuai dengan kecepatan yang direncanakan dengan gaya dorong sesungguhnya yang diberikan oleh sistem propulsi water jet.

Oleh karena itu perlu dipertimbangkan efisiensi dari sistem propulsi water jet, yang bisa didapatkan dari efisiensi sistem – sistem yang menyusunnya. Efisiensi dari sistem water jet pada kondisi ideal dapat dengan mudah ditentukan dari komponen – komponen utama yang menyusunnya. Namun pada pengoperasian yang sebenarnya efisiensi dari sistem ini sangat sulit ditentukan karena adanya kerugian – kerugian oleh aliran yang tercekik (ingested), tidak seragamnya kecepatan aliran, masuknya udara kedalam aliran dan adanya kerugian – kerugian pada komponen – komponenlainnya seperti selubung, pompa, impeller dan komponen lainnya. Disini terlihat bahwa terdapat suatu interaksi antara sistem badan kapal dengan sistem propulsi water jet yang mempengaruhi efisiensi keseluruhan darikapal yang menggunakan penggerak water jet. Kondisi – kondisi tersebut mengakibatkan perencanaan sistem propulsi water jet di kapal sangat sulit dilaksanakan dengan tepat. Sehingga dalam perencanaan sistem propulsi water jet, pada umumnya perhitungan yang dilaksanakan adalah dengan kondisi yang diidealkan.

 KARAKTERISTIK SISTEM PROPULSI WATER JET

Pengalaman telah membuktikan bahwa semua metode untuk mendorong benda pada medium fluida didasarkan pada prinsip reaksi (reaction principle) yang pertama kali ditemukan oleh Sir Issac Newton (1642 – 1727). Prinsip reaksi menyatakan bahwa setiap aksi akan menimbulkan reaksi yang sama besarnya tetapi berlawanan arahnya. Contoh – contoh pada prinsip reaksi sudah banyak di kenal, misalnya jika kita menembak dengan senapan maka akan ada reaksi dari senapan yaitu berupa gaya dorong ke belakang. Penerapan prinsip reaksi hanya berbeda pada metode – metode dan mekanisme – mekanisme yang digunakan untuk menghasilkan suatu aksi gerakan. Pada sistem propulsi water jet,dengan adanya aksi gaya dorong akan menyebabkan kapal dapat bergerak ke depan dengan kecepatan tertentu dan reaksi dari fluida terhadap kapal akan menimbulkan tahanan (resistance). Gaya dorong (thrust) yang dihasilkan sistem propulsi water jet diakibatkan karena adanya kenaikan momentum aliran dari saluran inlet sampai outlet nossel.

(1) Gaya Dorong sistem propulsi water jet

Di towing tank, pengukuran gaya dorong dan torsi secara langsung seperti kapal dengan sistem penggerak water jet, pendekatan yang dilakukan adalah dengan menggunakan hukum kekekalan dasar momentum dan energi untuk menghitung gaya dorong dari sistem water jetnya. Bersamaan dengan berkembangnya penggunaan sistem propulsiwater jet di kapal, pengkajian yang lebih intensif dan mendalam telah dilakukan dan menghasilkan kesimpulan bahwa penggunaan teori momentum dasar saja tidak dapat dibenarkan, karena teori ini mengabaikan pengaruh – pengaruh sekunder yang juga berperan dalam pencapaian efisiensi propulsif untuk dapat dibandingkan dengan propeller. Secara garis besar, teori dasar momentum tetap dapat digunakan karena memuat hukum dasar untuk penghitungan sistem penggerak water jet. Tetapi selanjutnya, dalam penggunaan teori momentum dasar tersebut harus dikoreksi dengan pengaruh praktis dilapangan melalui pengujian model phisik. Gaya dorong merupakan aksi dari pompa yang mengakibatkan fluida mengalir melalui saluran dengan memberikan energi pada sistem, kemudian dirubah oleh nossel sehingga terjadi kenaikan momentum aliran.

 (2) Daya Dorong Efektif sistem propulsi water jet

Daya dorong efektif (PE) sistem propulsi water jet  adalah besarnya daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan kapal dengan kecepatan tertentu. Daya dorong yang dihasilkan suatu sistem propulsi harus mampu mengatasi beban tahanan aliran agar kecepatan yang direncanakan dapat tercapai.

  (3) Head Loss Pada Sistem Saluran sistem propulsi water jet

Bila suatu fluida mengalir dari satu titik ke titik lainnya maka aliran fluida tersebut akan menimbulkan energi mekanik  Pada aliran fluida yang mempunyai kekentalan maka efek dari gesekan akan menimbulkan adanya perubahan energi dalam (internal energy) pada fluida tersebut, sehingga akan menimbulkan adanya perubahan

energi mekanik dari fluida tersebut.  

(4) Daya Pompa sistem propulsi water jet

Aksi dari impeller pompa akan menyebabkan fluida dapat mengalir pada tekanan dan laju aliran tertentu. Tetapi hal ini juga akan mengakibatkan adanya kerugian energi sehingga harus dipertimbangkan dalam perencanaan instalasinya.  Berdasarkan prinsip Naval Architecture1988 untuk perencanaan sistem propulsi water jet yang baik, besarnya faktor kerugian inlet ( ζ ) disarankan antara 0,15 sampai dengan 0,35. Pada umumnya sistem propulsi water jetmenggunakan pompa khusus dimana konstruksinya menyatu dengan instalasi (ducting) sehingga koefisien kerugian pipa telah diperhitungkan dalan desain pompa awal oleh pihak pabrik pembuat pompa. Head pompa merupakan merupakan besarnya head tekan yang dihasilkan oleh sistem pompa untuk mengatasi kerugian aliran pada sistem propulsi water jet, maka head tersebut tergantung pada sistem instalasi dimana pompa tersebut akan dipasang. 

demikian tulisan ini yang saya ambil dari tugas kuliah propulsi kapal 2 tentang propulsi water jet kapal.

TAHANAN KAPAL ship resitance introduction

TAHANAN KAPAL introduction ship resitance, judul postingan yang aneh ya udah tahanan kapalditambahin lagi  ship resistance ada lagi introduction,hehehe....yang pastix maksud utama Kapal cargo blog pada postingan kali ini yaitu tentang pengantar tahanan kapal. nah karena karena kalo bicara tentang  tahanan kapal masalahnya sangat luat makax saya tambahkan kata introduction.

Dalam merancang kapal, bentuk badan kapal diusahakan mempunyai tahanan kapal yang rendah bila kapalbergerak diatas air. Sistim propulsor kapal /pendorong, mesin penggerak dan lambung kapal harus dirancang yang paling efisien, yaitu jumlah energi yang diperlukan untuk propulsi kapal harus sekecil mungkin tapi harus mampu memenuhi kecepatan kapal rancang.

Layar kapal dapat pula menjadi bagian dari propulsi. Semua elemen dalam dari sistim propulsi  kapal harus cocok satu sama lain. Sementara itu, kapal tersebut harus mempunyai kemampuan olah gerak dan unjuk kerja (performance) yang baik.

Perkiraan besarnya tahanan kapal didasarkan pada fungsi dari ukuran geometri kapal, kecepatan kapal,massa jenis fluida, dan lain-lain. Dari nilai tahanan kapal  yang diperoleh diketahui besarnya gaya dan daya untukpropulsi kapal. Metode yang dipakai untuk mendapatkan penyelesaian dibagi tiga, yaitu :

1.      Memakai langsung observasi dan data yang diambil di kapal.

2.      Memakai model matematis dalam kaitannya dengan perhitungan numerik (model numerik).

3.      Memakai model fisik.

Dahulu perancangan kapal didasarkan pada pengalaman, yaitu metode pertama. Melakukan observasi dan mengumpulkan data kapal merupakan pekerjaan yang sulit, memakan waktu yang lama. Selain itu berbagai parameterrancangan kapal yang penting juga sulit untuk divariasikan secara sistematik.

Kini model kapal secara matematis dan fisik dipakai didalam perancangan hidrodinamika kapal. Komputer memungkinkan pengerjaan model matematis yang besar dan canggih. Baik model matematis maupun fisik telah bertahun-tahun dipakai pada perkiraan daya yang dibutuhkan kapal agar dapat mencapai kecepatan tertentu dalam pelayaran percobaan cuaca yang baik. William Froide (1810 – 1879) adalah orang pertama yang berhasil memakai model untuk perancangan hidrodinamika kapal.

Kini, ketiga jenis model tersebut dapat dipakai dengan hasil yang baik dalam prosedur perancangan, tetapi penganalisaan hasil model harus dilakuakn dalam cara yang benar sebelum menetapkan kapal baru yang akan diusulkan.
oke teman-teman sekian dulu info dari kapal cargo blog yang pendek dan tidak jelas mengenai tahanan kapal

propeller kapal (baling baling kapal)

propeller kapal (baling baling kapal) merupakan alat gerak mekanik kapal,sebelum kita bahas masalah baling-baling kapal atau propeller kapal baiknya kalo kita bahas dulu alat gerak kapal yang diklasifikasikan menjadi 2 jenis, yaitu alat gerak non-mekanik kapal dan alat gerak mekanik kapal. Alat gerak kapal yang non-mekanik adalah Dayung dan Layar kapal, sedabgkan alat gerak kapal yang mekanik yaitu sebagai berikut:

•  Fixed Pitch Propeller
•  Ducted Propeller
• Contra-rotating Propeller
• Overlapping propeller
• Controllable Pitch Propeller
• Waterjet Propulsion System
• Cyclodial Propeller
• Paddle Wheels
• Superconducting Electric Propulsion System
• Azimuth Podded Propulsion System

sejarah alat gerak kapal alias baling baling kapal alias propeller kapal

                                          gambar Archimedean Screw Pump

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 diatas.

Kemudian di Abad ke XV-an, seorang bernama Leonardo da Vinci (1452-1519) telah membuat sketsa teknis tentang prinsip-prinsip ulir (screw principle) seperti yang digunakan sebagai helicopter rotor. Beberapa tahun kemudian di tahun 1661, Toogood dan Hayes dari Britain telah mematenkan (claimed patent) temuannya yang mana prinsip screw menggunakan helical surfaces (Archimedean screws) sebagai propeller.
Selanjutnya, seorang ahli fisika dari Inggris yang bernama Hooke di tahun 1680 menyarankan untuk menggunakan Archimedean screw pada sistem penggerak kapal (ship propulsion).
secara singkat baling baling kapal atau propeller kapal merupakan suatu alat mekanik untuk menghasikan gaya dorong kapal, gaya dorong atau putaran pada baling baling kapal atau propeller kapal di hasilkan ditransmisikan dari poros propeller yang berasal dari main engine yang ada di kamar mesin kapal

jenis-jenis baling baling kapal atau propeller kapal

1. 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. 
2. 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.
3. Fixed Pitch Propellers (FPP) : Baling-baling kapal 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.
4. 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.
5. masih banyak lagi cuman saya lagi malas copas 

 contoh gambar baling-baling kapal atau propeller kapal

cara menentukan baling-baling kapal atau propeller kapal
Ada beberapa cara untuk menentukan baling-baling kapal/propeller kapal

• yang pertama Melakukan uji coba model baling-baling kapal di terowongan kavitasi(cavitation tunnel)
• Memakai hasil seri model (puluhan model baling-baling kapal ditarik pada berbagai kecepatan dll) dalam bentuk grafik
• Memakai rumus pendekatan yang didapat dari statistik (dengan regresi)
• Memakai perhitungan Computational Fluid Dynamics (CFD)

PENGENALAN MESIN PENGGERAK KAPAL

mesin penggerak kapal merupakan suatu alat atau mesin yang digunakan sebagai motor penggerak kapal sehingga kapal dapat bergerak dari tempat yang satu ke tempat yang lain. horee...akhirnya saya bisa buat postingan baru lagi, selama ini fokus ngerjain skripsi tapi sekarang alhamdulillah udah kelar (akhirnya masa studi 6 tahun berakhir,hehehe...).oke lanjut deh tentang mesin penggerak kapal, dalam sejarah perkembangan mesin penggerak kapal terdapat beberapa tipe yang mendominasi hingga kurun waktu tertentu, adalah sebagai berikut :

1. Reciprocating Steam Engine

mendominasi dunia ship propulsion (sistem penggerak kapal) hingga sekitar tahun 1910-an. Keunggulannya adalah terletak pada pengaturan beban, khususnya untuk arah reversed (arah mundur) yang mana Reciprocating Steam Engine memberikan kemudahan serta lebih efisien pada range kecepatan rotasi tertentu agar match dengan kinerja screw propeller. Kelemahannya Reciprocating Steam Engine adalah pada instalasinya yang relatif berat, kebutuhan space yang besar, output power per cylinder-nya masih sangat terbatas. Selain itu, Steam tidak dapat bekerja secara efektif pada tekanan relatif rendah. Serta kebutuhan fuel consumption yang tinggi, sebagai gambaran bahwa untuk triple-expansion engine maka memerlukan superheated steam yang mengkonsumsi bahan bakar (oil) hingga ± 0.70 kg per kWh.

gambar steam engine mesin penggerak kapal

gambar steam engine

 gambar steam engine 

 gambar steam engine 2

2. Marine (Steam) Turbines

mesin penggerak kapal yang pertama diinstal oleh Sir Charles Parsons ke kapal Turbinia pada tahun 1894, dengan kecepatan mencapai 34 knots.Kemudian turbines mengalami kemajuan pesat hingga pada tahun 1906, yang mana diaplikasikan sebagai tenaga penggerak untuk kapal perang HMS. Dreadnought dan kapal Atlantic Liner – Mauretania. Kebutuhan bahan bakar (fuel consumption) secara rata-rata untuk suatu Large Turbine adalah 0.30 kg per kWh. Namun demikian, keunggulan segi ekonomis tersebut mengalami suatu tantangan dari sisi Non-reversible dan Rotational Speed, yang mana memerlukan pertimbangan teknis lebih lanjut. Untuk kepentingan reverse diperlukan adanya reversing turbines yang secara terpisah diinstal ke sistem. Sementara itu untuk mengatasi rotational speed-nya yang relatif tinggi, maka diperlukan adanya mechanical geared untuk menurunkan putaran output turbines khususnya untuk alat gerak kapal berjenis screw propeller, sehingga hal itu menyebabkan terjadinya power loss berkisar 2 hingga 4 persen. Penurunan putaran turbines (rpm) ke propeller shaft (poros propeller), dapat juga diatasi dengan merancang electric driven, yaitu dengan meng-couple secara langsung antara turbine dengan generator yang mana keduanya sama-sama memiliki operasional yang lebih efisien bila dalam kondisi putaran tinggi.

ini dia gambar marine (steam) engine.

gambar marine (steam) turbines 

Kemudian, generator men-supply listrik ke electric motor yang dihubungkan dengan poros propeller. Hal ini memberikan kelonggaran pada masalah lay-out engine room yang mana pengaruh hubungan poros secara langsung dari turbine ke propulsor dapat dieleminasi. Turbo-electric Drive juga memberikan keuntungan terhadap pengurangan untuk reversed gear mechanism serta fleksibilitas dalam operasinya. Namun demikian, power loss akibat transmisi tenaga serta investment perlu dipertimbangkan.

3. Internal Combustion Engines (diesel engine)

mesin penggerak kapal yang digunakan dalam propulsi kapal, pada umumnya adalah Reciprocating engines yang beroperasi dengan prinsip-prinsip diesel (compression ignation) yang mana kemudian dikenal dengan nama Diesel Engines. Berbagai ukuran untuk Diesel Engines ini kemudian dibuat, mulai dari kebutuhan untuk pleasure boats hingga ke modern supertankers dan passenger liners. Engine ini dapat dikembangkan hingga memberikan lebih dari 2500 kW per cylinder, maka output power bisa mencapai 30,000 kW untuk 12 cylinders (40,200 HP). Torsi yang diproduksi oleh Diesel Engine, adalah dibatasi oleh maximum pressure dari masing-masing silinder-nya. Sehingga, ketika engine memproduksi maximum torque, maka artinya, maximum power hanya dapat dicapai pada kondisi maximum RPM. Diesel Engine secara konsekuensi, mungkin memproduksi power sedemikian hingga proporsional dengan RPM untuk masing-masing throttle setting-nya. Pembatasan ini kemudian menyebabkan masalah tersendiri didalam melakukan matching antara Diesel Engine dan Propeller.

contoh gambar diesel engine kapal ukuran kecil

gambar diesel engine kapal 

4. Gas Turbine; 

mesin penggerak kapal ini juga telah dikembangkan dalam dunia ship propulsion yangmana bahan bakar (fuel) dibakar melalui proses udara yang dikompresikan, dan gas panas hasil pembakaran tersebut digunakan untuk memutar turbine. Gas turbine umumnya diaplikasikan pada dunia kedirgantaraan, dan perkembangannya sangat tergantung pada teknologi metal yang mampu menahan terhadap tekanan dan temperatur yang tinggi. Keunggulan dari gas turbine ini terletak pada ukuran dan kapasitas power yang dihasilkan dibandingkan dengan tenaga penggerak lainnya. 

contoh gambar gas turbin kapal ukuran kecil 

gambar gas turbin kapal 

Selain itu, kesiapannya untuk beroperasi pada kondisi full load sangat cepat, yaitu berkisar 15 menit untuk warming-up period. Marine Gas Turbine sangat jarang dijumpai pada kapal-kapal niaga, hal ini disebabkan karena operasi dan investasinya yang relatif mahal. Sehingga paling banyak dijumpai padakapal-kapal perang jenis, frigates; destroyers; patrol crafts; dsb. Instalasinya pun kadang merupakan kombinasi dengan tipe permesinan yang lainnya, yakni : Diesel engines.

Beragam macam dari tipe marine engines, tidak semuanya di-rate pada basis yang sama. Sebagai misal,  Steam Reciprocating Engines selalu di-rate dalam bentuk Indicated Power (PI ); Internal Combustion Engines dalam bentuk Indicated Power, atau juga, Brake Power (PB ); dan Turbine dalam bentuk Shaft Power (PS ). Bentuk Horse Power masih tetap digunakan sampai saat ini, dimana untuk 1 HP = 0.7457 kW, sedangkan dalam English units 1 HP = 550 ft-lb per sec. Indicated Power diukur di dalam cylinders, yang artinya, ada suatu instruments yang bertugas merekam secara kontinu tekanan uap atau gas.

tahanan pada kapal laut

tahanan kapal laut atau sering disebut hambatan kapal harus di perhatikan Dalam merancang kapal, bentuk badan kapal diusahakan mempunyai tahanan kapal yang rendah bila kapal bergerak diatas air. Sistim propulsor kapal /pendorong, mesin penggerak dan lambung kapal harus dirancang yang paling efisien, yaitu jumlah energi yang diperlukan untuk propulsi kapal harus sekecil mungkin tapi harus mampu memenuhi kecepatan kapal rancang.

HAMBATAN KAPAL DI LAUT TENANG
Hambatan Badan Kapal Yang Bergerak Di Fluida Berpermukaan Bebas

• Badan kapal bila bergerak disuatu fluida berpermukaan bebas pada kondisi tenang tidak terganggu, maka pada saat bergerak akan menimbulkan gelombang sehingga badan kapal akan mengalami hambatan kapal/ tahanan kapal laut
• Dalam ilmu fisika fluida dibagi menjadi :

1. Fluida ideal/tidak berviskositas
2. Fluida berviskositas

Komponen – Komponen Hambatan kapal/tahanan kapal laut 

1. Hambatan gesekan (RF) merupakan hambatan kapal yang Ditimbulkan oleh media fluida berviskositas yang ikut terseret badan kapal, sehingga terjadi frictional force.Frictional force berakibat harus keluarnya energi yang terbuang percuma. 
2. Hambatan gelombang (RW) merupakan Hambatan kapal yang timbul akibat bergeraknya kapal. Dapat terjadi meskipun fluidanya ideal (nonviscous), Gaya yang terlibat adalah potential force.
3. Hambatan tekanan (RP) merupakan Hambatan kapal yang timbul akibat Gerakan kapal atau benda pada fluida non-ideal (fluida yang berviskositas) akan menimbulkan gaya pressure forces.
4. Hambatan udara (RA) merupakan Hambatan kapal yang timbul akibat Bangunan atas kapal (superstructure) yang tinggi dengan bentuk tidak streamline.
5. Hambatan Apendix (RAPP) merupakan Hambatan kapal yang timbul akibat adanya appendages pada lambung kapal di bawah garis air antara lain lunas sayap (bilge keels), penumpu poros propeller, lubang Bow Thruster.

Hambatan kapal laut / tahanan kapal laut yang bergerak di fluida berpermukaan bebas dengan beberapa kondisi 

1. tahanan kapal laut pada kondisi Bergerak didalam fluida yakni didalam air jauh dibawah permukaan:

• Fluida ideal → hambatan total = 0
• Fluida berviskositas → hambatan total = hambatan gelombang + hambatan tekanan

2. tahanan kapal laut pada kondisi Bergerak di permukaan bebas (air dan udara):

• Fluida ideal → hambatan total = hambatan gelombang + hambatan udara
• Fluida berviskositas → hambatan total = hambatan gelombang + hambatan gesekan + hambatan tekanann + hambatan udara

Komponen-komponen hambatan kapal biasanya digabung menjadi hambatan sisa kapal (RR).
            RR = RW + RP + RA + RAPP
Maka hambatan total kapal (RT)
            RR = RF + RR
dimana: RF = hambatan gesekan

Angka Froude (froude number) 

• Angka Fr dapat menjadi tolak ukur dalam menentukan jenis kapal apakah dalam kategori kapal cepat dan kapal non-cepat yang tentunya pemilihan koefisien bentuk kapal dalam perancangan.
• Angka Fr tinggi akan masuk kategori kapal cepat, sedangkan bila nilai Fr rendah, maka kapal tersebut masuk dalam kategori kapal non-cepat.
• Untuk kapal cepat, hambatan yang dominan adalah hambatan gelombang Rw sehingga RR > RF.
• Untuk kapal non-cepat hambatan yang dominan adalah hambatan gerekan RF sehingga  pada komposisi RT, RF > RR
• Angka Fr dan angka Rn juga terkait dengan komponen-komponen hambatan kapal, yakni Rn terkait dengan komponen hambatan gesekan, sedangkan Fr terkait dengan hambatan gelombang atau hambatan sisa.

Fr (foude number) ideal 

• 0 – 0.18            foude number untuk  kapal Non-cepat
• 0.20 – 0.23       foude number untuk kapal sedang
• 0.30 – 0.35       foude number untuk kapal cepat
• > 0.5                 foude number untuk kapal super cepat

Tahanan Gesek kapal
Tahanan Gesek kapal adalah komponen tahanan yang diperoleh dengan jalan mengintegralkan tegangan tangensial ke seluruh permukaan basah kapal menurut arah gerak kapal.

ini dia gambar aliran diantara pelat yang sejajar (tahanan gesek kapal)

gambar aliran diantara pelat yang sejajar (tahanan gesek kapal)

Kecepatan lapisan yang berjarak y adalah : U = V
Untuk mempertahankan gerakan, harus ada gaya F yang bekerja pada pelat yang bergerak, didapatkan bahwa :  F = Dengan meninjau elemen kecilnya maka tegangan gesernya :
Aliran Laminar dan Turbulence
Gambar Aliran Laminar dan Turbulence :

Gambar Aliran Laminar dan Turbulence

Cara desain propeller kapal

Propeller kapal ( baling- baling ) sebagai alat utama penggerak kapal memerlukan suatu pendesainan yang tepat untuk menghasilkan gaya dorong yang cukup dan searah dengan pergerakan kapalsehingga dalam pendesainan tersebut harus mempunyai batasan yang jelas baik dari propeller maupun diluar propeller, dalam hal ini adalah :   

  
1. Type dan ukuran kapal

Type suatu kapal sangat berpengaruh terhadap pendesaianan propeller karena untuk beberapa jenis kapal digunakan desain propeller yang khusus antara lain: Kapal penumpang, kapal tunda, ferry, dan lain-lain. Sedangkan ukuran suatu kapal khususnya sarat dan linggi buritan juga mempengaruhi dimensi propeller yaitu diameter.

2. Metode perhitungan hambatan kapal

Dalam perhitungan hambatan kapal didapatkan nilai hambatan kapal, dengan nilai tersebut sangat mempengaruhi proses pendesainan suatu propeller yang menyangkut gaya dorong yang dihasilkan guna untuk melawan hambatan pada kapal. Adapun metode yang biasa dipakai adalah metodhe guldhamer, Metode Foude, Metode Tefler, Metode ITTC 1957, Metode Hughes, Metode Prohaska, Metode ITTC 1978 , metode yamagata, dan metode holtrop.(postingan selanjutnya saya akan akan membahas metode perhitungan hambatan kapal).

 gambar propeller kapal

3. Perhitungan efisiensi propeller kapal

Dalam perhitungan efisiensi propeller dapat dihasilkan kerja propeller yang sangat efektif pada dimensi tertentu yang juga dapat memenuhi persyaratan teknis dan diperoleh efisiensi yang baik dan batas kemungkinan kavitasi yang masih diizinkan

saya juga menyediakan video uji coba propeller kapal berikut screen shoot videonya

video uji coba propeller kapal 

untuk melihat video uji coba propeller kapal silahkan klik Download

4. Desain profil daun propeller kapal

Baling-baling merupakan suatu alat bentuk penggerak kapal. Sebuah baling-baling yang berhubungan dengan hub atau Boss yang mana merupakan bagaian yang dapat dilepas. Permukaan daun baling-baling yang menghadap kebelakang disebut sisi, baliknya disebut punggung atau sisi belakang ( back ) atau sisi tekanan rendah.

5. Untuk merencanakan daun propeller dibutuhkan data :

• Kecepatan  kapal ( knot ) 
• Daya Mesin kapal( hp )
• Putaran Propeller kapal ( Rpm )
• Diameter Propeller kapal ( m )

Metode perhitungan tahanan kapal

Metode perhitungan tahanan kapal sangat banyak jenisnya, pada postingan ini kapal cargo blog akan membahas secara singkat 8 metode perhitungan tahanan kapal. Adapun metode-metode yang digunakan dalam perhitungan hambatan adalah

Perhitungan tahanan kapal Metode Foude

Pada tahun 1868, William Froude mengirim memorandum perihal " Observation an suggestion on the subyek of determining  by experiment the resistance of ship " ( Pengamatan dan saran mengenai penentuan tahanan kapal melalui percobaan ) kapal Chief constructor angakatan laut inggris ( Froude, 1955 ).

Dengan kata lain, Froude menganggap bahwa tahanan suatu kapal atau model dapat dipisahkan dalam dua bagain yaitu tahanan gesek dan tahan sisa. Tahanan sisa ini disebabkan karena pengaruh gaya gavitasi dan gaya inertia, sedangkan tahanan gesek disebabkan karena pengaruh gaya viskositas dan gaya inersia. Jadi tahanan sisa dianggap tidak tergantung tahanan gesek, maka percobaan model dapat dilakukan dengan cara berikut ini.

Mengikut buku froude untuk hukum berarti.
            Vm    = Vs /

Vm dan Vs masing – masing adalah kecepatan model dan kecepatan kapal dan rasio skala.Dengan menggunakan asas yang sama dengan diatas, maka tahanan total kapal adalah ;

Rts  =  Rfs + Rrs  =  Rfs + p ( RRM)

Perhitungan tahanan kapal Metode Tefler

Pada tahun 1972 E.V Tefler menerbitkan makalah mengenai tahanan kapal dan model yang kemudian menguraikan salah satu model yang diperkenalkanya untk menggabungkan hokum mengenai kesamaan tahanan total spesifik merupakan fungsi serentak dari angka reynold dan angka froude, yaitu :

    R / ( AV2 )  = ( IV / GL + v / VL      atau
    R / ( AV2 ) =  a + b (( v / VL ) 1/3 )

Untuk tahanan spesifik total, a tergantung kepada ratio kecepatan panjang, dan harganya tetap jika rasio kecepatan panjang kapal tersebut tetap, dan b tergantung pada banyaknya tahanan total yang dipengaruhi oleh skala.

Selanjutnya tahanan kapal dapat dihitung dengan rumus :
    RS = CTS ( ½ Ps . Vs 2 . Ss)

Dimana Vs kecepatan kapal, Ss permukaan basah kapal Ps Massa jenis air laut.

Perhitungan tahanan kapal Metode ITTC 1957

Dalam suatu pertemuan yang dikenal dengan " International Towing  Tank Conference ( ITTC )" 1957. memutuskan untuk mengambil garis yang diberikan dalam rumus :

            Rtm  =  0,075 / ½  m Vm 2 Sm

Dimana  Rtm adalah tahanan model, dan V adalah kecepatan model serta Sm adalah permukaan basah model.

Perhitungan tahanan kapal Metode Hughes

 Pada tahun 1954, G Hughes mengajukan rumus untuk dipakai dalam korelasi antara model dengan kapal ( Hughes, 1954 ). Dalam makalahnya diberikan hasil dari percobaan tahanan gesek dengan memakai sejumlah permukaan bidang yang mulus dalam aliran turbulen. Rumus untuk  koefisien tahanan kapal diajukan sebagai berikut :

            Cf  =  0,066 ( log 10 RN – 2,03 ) 2 

Rumus ini cocok dengan hasil percobaan. Lebih lanjut dia menguraikan bahwa tahanan kapal dapat dipandang sebagai berikut :

1. Tahanan gesek permukaan bidang yang mempunyai luas permukaan basah dan panjang rata-rata yang sama dengan luas permukaan basah dengan panjang kapal, didalam aliran dua dimensi.
2. Tahanan bentuk merupakan kelebihan dari tahanan  tersebut diatas  yang  akan dinamai kapal jika badan kapal tersebut terbenam dala-dalam sebagai sebagaian model rangkap.
3. Tahanan permukaan bebas, merupakan kelebihan dari tahanan total permukaan model diatas permukaan kapal yang terbenam dalam-dalam ketika menjadi bagaian dari model rangka.

Dari uraian diatas , maka persamaan tahanan dapat diuraikan sebagai berikut :

    Tahanan total + tahanan gesek dasar + tahanan bentuk + tahanan permukaan bebas.

Perhitungan tahanan kapal Metode Prohaska

Metode ini dibuat berdasarkan asas Hughes dalam diskusi masalah makalah Hughes ( 1966 ) . Dimana Prohaska memberikan formula untuk menentukan factor bentuk dalam tiga dimensi pada gesekan pelat dasar.

        K  =  ( Cv  -  Cfo ) / Cf

Perhitungan tahanan kapal Metode ITTC 1978 

untuk perkiraan unjuk kerja kapal berbaling – baling tunggal. Tahun 1978 para organisasi anggota ITTC diberi tahu agar memakai, sebagai standart sementara, suatu metode yang disebut " ( 1978 ITTC 1978  untik perkiraan unjuk kerja kapal berbaling – baling tunggal ).

Perhitungan Tahanan kapal Metode Gudhamer
Dalam publikasi Ship Resistance ( Guldhamer dan Harvald, 1965, 1974 ) disajikan koordinasi dari hasil yang dikumpulkan dari berbagai pengujian dari tangki percobaan. Penganalisaan metode gudhamer ini dilakukan dengan cara :

1. Semua data diajcukan pada daerah ( lingkup ) model dan tahanan  model ( Rtm) sebagai ditentukan fungsi kecepatan
2. Koefisien tahanan sisa spesifik model ( Ctm ) yaitu   Ctm = Rtm / ½ P Vm 2 Sm, Dimana P  = Massa jenis,Vm     = kecepatan model, Sm = permukaan basah.
3. Koefisien tahanan sisa spesifik ditentukan dari   Cr = Ctm - Cfm, CFm adalah koefisien tahanan gesek spesifik dipakai untuk menentukan koefisien tahanan gesek,  Cf = 0,075 / ( log Ro – 2 ) 2, dan  Ro adalah bilangan Reynolds.
4. CR dinyatakan sebagai fungsi angka froude.  Fo  =  V / g . 1

V adalah kecepatan kapal, g = Gravitasi bumi, dan L = panjang kapal. Hasilnya dikelompokan menurut ratio panjang displasement L / 1/3 dan koefisien prismatic ( cp ).   

=  ( / LBT)

B adalah lebar kapal , T ; sarat kapal dan koefisien midship.Diagram utama digambarkan untuk menyatakan kurva rata-rata CR untuk rasio Lebar sarat B/T : 2,5.

Perhitungan tahanan kapal Metode Yamagata

Metode perhitungan tahanan kapal ini diperkenalkan oleh Dr. Yamagata. Pada metode ini banyak menggunakan diagram sama halnya dengan metode ghuldamer. Metode Yamagata hanya diperhitungkan tahanan gesek dan tahanan sisa, sedangkan tahanan tambahan lainya seperti tahanan angin , bulbous LCB dan lain-lain.

ah, mohon maaf postingan ini berhamburan dan tidak rapi. maklum saya baru belajar nulis di tempat ginian. ^^