PRESENTASI. Engine Propeller Matching B Series Propeller FPP. Oleh : Ede Mehta Wardana Nurhadi Raedy Anwar Subiantoro

Transkripsi

1 PROGRAM PASCASARJANA TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA PRESENTASI Engine Propeller Matching B Series Propeller FPP Oleh : Ede Mehta Wardana Nurhadi Raedy Anwar Subiantoro

2 Tujuan 1. Memberikan informasi tentang Penggunaan Propeller Jenis FPP pada Kapal. 2. Menganalisa data propeller FPP yang telah dilakukan pengujian dalam menentukan matching point. 3. Mengetahui kecocokan antara mesin induk dengan propeller FPP yang digunakan.

3 Data Kapal dan Propeller No Data Kapal Kapal Model dengan Skala : LPP m 2 LWL m 4.65 m 3 Breadth 9.6 m m 4 Draught Fwd 2.75 m m 5 Draught Aft 2.75 m m 6 Volume 683 m m 3 7 LCB 0.54% LPP Beberapa parameter dari kapal yang digunakan : (1+k) : CA : Propeller model yang digunakan adalah Type B series : Diameter : 1.6 m P/D pada 0.7R : 0.7 Ae/Ao : Jumlah blade Z : 4 Arah putar : Putar kanan 400 rpm

4 Hasil Pengujian Model Kapal Untuk mengetahui karakteristik dari kapal beberapa pengujian telah dilakukan diantaranya Resistance Test, Open Water Test dan Ship Propulsion Test. 1) Resistan Test bertujuan untuk mengetahui tahanan dari kapal. Besarnya gaya hambat total ini merupakan jumlah dari semua komponen gaya hambat (tahanan) yang bekerja di kapal, meliputi tahanan gesek, tahanan gelombang dan tahanan udara; 2) Open Water Test adalah Pengujian ini dilakukan dengan memutar propeller pada kecepatan tertentu dengan memvariasikan kecepatan Va, sehingga akan dapat diukur nilai Speed, Rpm, Thrust dan Torque dari Propeller. Dengan demikian akan dapat dicari effisiensi propeller ( 0) dan KT, KQ dari Open water testnya; 3) Ship Propulsion Test adalah Pengujian ship propulsion test dilakukan dengan speed variasi dan load variasi, dimana tujuan dari pengujian ini adalah untuk mencari Thrust deduction factor (t) dan wake friction (w). Pada pengujian diukur nilai Speed, Towing force, Rpm, Thrust, Torque.

5 Hasil Pengujian Resistan Test No V M (m/s) RT M (Kg) Tabel 1. Hasil Resistance Test Model Kapal Catatan : Pengukuran suhu kolam uji 26 deg C

6 Hasil Pengujian Open Water Test No J Rps Speed Speed Torque Thrust (N) (m/s) (knot) (Nm) Tabel 2. Hasil Pengujian Open Water Test

7 Hasil Pengujian Ship Propulsion Test VM N RTM T SHAFT Q SHAFT (m/s) (RPS) (N) (N) (Nm) Tabel 3. Hasil Self Propulsion Test

8 Perhitungan Tahanan Kapal Berdasarkan Hasil Pengujian Tahanan Model Kapal Dari data-pengujian resistance model kapal dilakukan perhitungan dengan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Menghitung bilangan Froude Number V Fn = gl Pada kecepatan model 1.9 m/s maka nilai Fn dengan nilai gravitasi 9.81 m/s 2 adalah : 1.9 Fn = = x Menghitung Reynolds Number Model Rn = VL υ Pada kecepatan pengujian 1.9 m/s maka nilai Rn model dengan nilai viscositas kinematik (υ) = 8.64 x 10-7 adalah : Rn(m) = VL υ 1.9 x 4.65 = = x E;07 3. Menghitung Coeffisient Tahanan Model(C TM ) C T = RT 1 2 ρ S V2 Pada kecepatan model 1.9 m/s maka nilai coeffisien tahanan model adalah: C TM = RT 1 = x ρ S V2 0.5 x 1000 x x =

9 Lanjutan : 5. Menghitung Coeffisient Tahanan Residual (C R ) C R = C TM C FM (1 + k) Pada kecepatan model 1.9 m/s maka nilai coeffisien friksi model dengan asumsi (1+k) = adalah: C R = C TM C FM 1 + k = = Menghitung nilai dari Vs, Rns, C FS dan C TS dari kapal berdasarkan data pengujian model kapal ditransfer ke dalam niali sebenarnya sehingga: V s = V M λ (m s) Pada kecepatan 1.9 m/s maka V s = = (m s) Rn(s) = V S L S υ Pada kecepatan yang sama mempunyai nilai Rn(s) = C FS = log10 Rn(s);2 2 = E+08 Pada kecepatan yang sama didapatkan nilai C FS = C TS = 1 + k C FS + C R + C A Dengan memasukkan nilai yang telah ada didapatkan nilai C TS pada kecepatan kapal m/s adalah Menghitung Total Tahanan Kapal R TS R TS = 0.5 ρ S V S 2 C TS (kn) 1000 R TS = = (kn)

10 Lanjutan : 8. Menghitung Daya Effective (PE) PE = R TS x Vs PE = x = kw 9. Menghitung PE Service (PE SM ) dengan factor 15% PE S = PE * 1.15 PE S = * 1.15 = kw

11 Hasil Perhitungan Tahanan Kapal 1 MODEL V M R TM Fn (Rn) M C TM C FM C R (m/s) (N) E E E E E E E E E Tabel 4. Hasil Perhitungan Tahanan Kapal

12 Hasil Perhitungan Tahanan Kapal 2 KAPAL DAYA V S (Rn) S C FS C TS V S R TS PE PE Sm (m/s) (knots) (kn) (kw) (kw) E E E E E E E E E Tabel 5. Hasil Perhitungan Tahanan Kapal

13 Perhitungan koefisien propeller berdasarkan pengujian Open Water Test model propeller Berdasarkan hasil pengujian open water test dilakukan perhitungan sebagai berikut : 1. Menghitung Thrust Coefficien (KT) T K T = ρ n 2 D 4 Dari pengujian open water test pada J = 0.6 nilai Coefficien Thrust adalah: K T = = Menghitung Torque Coefficient (KQ) Q K Q = ρ n 2 D 5 Dari pengujian open water test pada J = 0.6 nilai Coefficien Thrust adalah: K Q = = KQ = Menghitung Effisiensi Etha 0 ( 0) J = V A J = nd = 0.6 Pada J = 0.6 maka nilai dari ( 0) adalah: JK η0 = T η0 = 2πK Q = 0.598

14 Hasil Perhitungan Open Water Test No J Rps Speed Thrust Torque Speed Va (m/s) (N) (Nm) (knot) KT KQ 10KQ Eff Tabel 6. Perhitungan Open Water Test

15 KT-10KQ Grafik Open Water Test 0.70 Diagram Open Water Test KT 10 kq EFF J

16 Buat Grafik Coeffisien KT-J pada diagram Open Water Test Perhitungan w dan t dicontohkan pada kecepatan 12 knots kapal dimana nilainya adalah; 1. Menghitung thrust deduction faktor : t = T TP:F D ;R TM = 57.85:12.71;49.95 = T TP Menghitung w berdasarkan Thrust identity analysis (KT) wt berdasar KT = 0.567;0.357 = Menghitung w berdasarkan Torque identity analysis (KQ) wt berdasar KQ = 0.567; = Jadi nilai dari w = ( )/2 = Menghitung effisiensi hull ηh = 1;t 1;w = 1; ; =

17 INTERAKSI PROPELLER DAN LAMBUNG KAPAL Dari sisi tahanan kapal, sebagaimana diketahui bahwa : R T = 0.5 C T S V 2 S R T = α V 2 S α= 0.5 C T S Bahwa gaya dorong kapal T = R (1;t) T = α V S 2 (1;t) T S = dengan w = 1 (Va/Vs) αv A 2 (1;t) 1;w 2 Karakteristik propeller T K T = ρ n 2 D 4 T = K T ρ n 2 D 4 Maka : K T = α V A 2 1;t 1;w 2 ρ n 2 D 4 α jika β = 1;t 1;w 2 ρ D 2 K T = β V A 2 n 2 D 2 K T = β J 2 Menghitung nilai α = 0.5 C T S = 0.5 *1025*0.0042*479.6 = Menghitung nilai β = = 1.476

18 Hasil Perhitungan KT trial dan KT-sm Dengan memvariasikan nilai J dari maka akan kita dapatkan tabel sebagai berikut : No J J^2 KT-trial KTsm

19 Grafik KT trial dan KT sm Grafik digabung dengan diagram Open water test maka didapatkan sebagai berikut :

20 Beban dari Propeller Pada kecepatan 12 knots dari grafik KT dan open water diketahui bahwa pada perpotongan garis KT dan grafik open water adalah : KT Trial berpotongan dengan garis KQ-Trial pada nilai KT-sm berpotongan dengan garis KQ-sm pada nilai Didalam mengembangkan trend karakteristik beban propeller, variabel yang terlibat adalah propeller torque dan propeller speed. Untuk propeller torque merupakan hasil pengolahan secara grafis dari hull & propeller interaction, yaitu KQ dan KQ SM yang kemudian dikembangkan seperti persamaan dibawah ini, K Q = Q ρ n 2 D 5 Q = K Q ρ n 2 D 5 jika γ = K Q ρ D 5 maka : Q = γ n 2 Sedangkan Daya yang dibutuhkan dihitung dengan rumus: P = 2. Π.Q. n

21 Lanjutan 1. Untuk KQ Trial = maka nilai Q dapat dihitung dengan memfariasikan putaran propeller sehingga dibuat range dari 100 Rpm sampai dengan 400 Rpm, sehingga didapatkan table berikut : Rpm Rps Q-trial PE Trial (kw) Pb-Trial (kw) Tabel 8. Perhitungan P-trial

22 Lanjutan 2. Untuk KQ -sm = maka nilai Q dapat dihitung dengan memfariasikan putaran propeller sehingga dibuat range dari 100 Rpm sampai dengan 400 Rpm, sehingga didapatkan table berikut : Rpm Rps Q-sm PE-sm (kw) Pb-sm (kw) Tabel 9. Perhitungan P-sm

23 Daya (kw) Speed (Knots) Grafik hubungan daya dengan kecepatan serta putaran propeller Rpm Vs Daya Vs Speed P-sm P-Trial Series3 Poly. (Series3) Putaran (Rpm) Catatan : Dari grafik diatas terlihat bahwa untuk mencapai kecepatan 12 knot kondisi service diperlukan putaran 342 rpm dengan daya 540 bkw.

24 Pengecekan Kavitasi Langkah-langkah yang dilakukan adalah : 1. Menghitung Thrust propeller T = Pe 1;t vs T = = kn Menghitung kecepatan relative va = vs (1 w) va = = Vr 2 = Va 2 + (0,7 x x n x D) 2 Vr 2 = (0,7 x 3.14x (372/60) x 1.6) 2 Vr 2 = Data-data dari propeller B-series yang digunakan adalah : D = 1.6 m Pitch root = m Pitch at 0.7 R = m Ap = m 2 P/D at 0.7 = 0.7 Ae/Ao = Ap/Ao = Menghitung tc tc = T/Ap 0.5 ρ V r 2 tc = / tc =

25 Diagram Kavitasi Bumi Catatan : Pada 0.7 R = 0.7 diketahui nilai tcrit adalah 0.17 Dari hasil perhitungan nilai tc < dari tcrit sehingga aman dari kavitasi

26 Engine Matching Berdasarkan data yang ada, jika engine pada speed 12 knot bekerja pada 85% MCR maka pada 100 % engine akan bernialai sebesar 540 kw x 1.34 x = 850 Bhp maka dipakai mesin 1000 Bhp. Dari pemilihan mesin didapatkan Engine Caterpillar C32 Acert A rating dengan daya maksimum 1000 Bhp Data spesifikasi mesin adalah sebagai berikut : Emissions IMO/EPA Tier 2 Compliant; EU Stage 3A Inland Waterway; Accepted as equivalent CCNR Stage II; DnV clean design compliant Displacement L ( in3) Rated Engine Speed Bore mm (5.7 in.) Stroke mm (6.4 in.) Aspiration Twin Turbocharged-Aftercooled Governor Electronic Cooling System.....Heat Exchanger or Keel Cooled Weight, Net Dry (approx.) kg (7100 lb) Refill Capacity Cooling System (engine only) L (21.1 gal) Lube Oil System (refill) L (36.5 gal) Oil Change Interval hr Caterpillar Diesel Engine Oil 10W30 or 15W40 Rotation (from flywheel end)..... Counterclockwise Flywheel and flywheel housing..... SAE No. 0

27 Penentuan Gigi Reduksi Dari spek data bahwa engine bekerja pada 1000 Bhp pada 1800 Rpm sedangkan propeller didesign 400 Rpm maka digunakan gigi reduksi. Untuk Gigi reduksi digunakan produk Reintjers Type WAF 464 yang mempunyai daya 1100 bhp dengan perbandingan gigi :1 WAF Rpm Engine Pbsm/k w bhp/sm Caterpillar C32 Acert 1000 bhp Rpm Reintjers BkW Bhp

28 Lanjutan Daya Propeller dan Engine Caterpillar C32 Acert 1000 bhp Demand prop Rpm Reintjers BkW Bhp

29 Grafik Engine Propeller Curve

30 Kesimpulan : Dari perhitungan di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa : 1. Dengan design untuk 12 knots dibutuhkan putaran propeller sekitar 342 rpm dengan daya 540 kw 2. Effisiensi propeller pada kecepatan tersebut hanya sebesar 0.46 jauh dari effisiensi maksimum open water yang bisa didapat yaitu Propeller tidak mengalami cavitasi berdasarkan perhitungan yang dilakukan. 4. Engine yang dipilih Cat 1000 Bhp dengan menggunakan gigi reduksi Reintjers dengan perbandingan 4.48/1 5. Dengan menggunakan Engine 1000 Bhp maka propeller dapat didayagunakan sampai putaran 375 rpm, sehingga kapal dapat mencapai kecepatan berkisar 13.2 knots pada kondisi 94% MCR

31 Daftar Pustaka : ,H Otto Kristensen. Prediction of Resistance and Propulsion Power Of Ships, DTU , Speed And Powering Prediction For Ships Based On Model Testing, Norwegian University of Science and Technology , Carlton, JS, Marine propellers and propulsion second edition, Butterworth-Heinemann , Testing and Extrapolation Methods Resistance, ITTC , Testing and Extrapolation Methods Propulsion, Propulsor Open Water Test, ITTC , Edward V. L, Principle of Naval Achitecture Vol. II, Jersy City

32 LOGO