Cara Menghitung Manual Pitch/Kisaran Baling Baling Kapal & Pengaruh Ukurannya pada Peformance (Kecepatan) Kapal Ikan Studi kasus Kapal Ikan Purse Seiner 140 GT

Cara Menghitung Manual Pitch/Kisaran Baling Baling Kapal & Pengaruh Ukurannya pada Peformance (Kecepatan) Kapal Ikan Studi kasus Kapal Ikan Purse Seiner  140 GT

Oleh : Alyuan Dasira, S.T, M.Sc

Untuk Konsultasi : 08111039614

Propeller/Baling baling 3 Blade untuk Kapal Ikan 

Pitch (Bahasa Inggris), Pas (Bahasa perancis), Kisaran (Bahasa Indonesia), bisa didefinisikan sebagai jarak suatu perpindahan propeller secara translasi dalam satu putaran jika bergerak dalam bidang yang  lunak, seperti jarak masuknya screw baut dalam kayu jika kita putarkan satu kali putaran.

Dalam Gambar dibawah ini bisa dibayangkan jika propeller berputar dibelakang kapal, dengan satu kali putaran propeller maka jarak yang ditempuh secara Translasi jika diukur adalah 21 inch, Maka Pitch nya adalah 21 inch. Nah begitu juga jika Pitchnya 13 inch. Maka jarak yang ditempuh adalah 13 inch.

Sumber : www.boats.com

Nah, Apa pengaruhnya Pitch/Kisaran propeller pada performance Kapal?

Pengaruh Pitch/Kisaran propeller pada performance kapal sangat besar. Tetapi Diameter propeller juga memegang peranan penting. Dengan Asumsi kita mempunyai 2 kapal yang menggunakan 2 Diameter propeller yang sama tetapi dengan Pitch yang berbeda maka hasil performance kapal (Speed & Tenaga) sangat berbeda jauh.  Bisa saja kapal ke 1 dapat kecepatan yang lebih besar daripada kapal yang ke 2 dan bisa saja Bollard Pull kapal yang 1 lebih kecil dari pada Bollard Pull kapal ke 2 (Jika di aplikasikan pada Kapal Tug Boat).

Nah, Untuk lebih jelasnya kita bisa melihat perbandingan antara kedua kapal dibawah ini.

	Kapal 1	Kapal 2
Nama Kapal	KM. Naufal	KM. Aldas
Jenis Kapal	Purse Seiner 140 GT	Purse Seiner 140 GT
Panjang Kapal (LOA)	27 Meter	27 Meter
Lebar Kapal (B)	8.2 Meter	8.2 Meter
Sarat Kapal (T)	2.8 Meter	2.8 Meter
Displacement (Ton)	428 Ton	428 Ton
Permukaan Basah (M2)	273 m2	273 m2
Power Mesin	400 bhp	400 bhp
RPM Mesin	1800 rpm	1800 rpm
Gear Ratio	1:6	1:6
Putaran Propeller	300 rpm	300 rpm
Jumlah Propeller	1	1
Diamater Propeller	1,67 Meter	1,67 Meter
Blade Area Ratio	0,5	0,5
Jumlah Blade	4	4
P/D	0,77	0,65
Pitch/Kisaran propeller	1,3 meter	1,1 meter
Kecepatan Kapal (Knots)	8,4 Knots	7,8 Knots

Peformance Kapal KM. Naufal

Dengan Pitch 1,3 Meter didapat Kecepatan Kapal 8,4 Knots

Peformance Kapal KM. Aldas

Dengan Pitch 1,1 Meter didapat Kecepatan Kapal 7,8 Knots

Nah, Dari data perbandingan 2 kapal diatas jelas terlihat bahwa dengan berbeda pitch maka kecepatan kapal yang didapat juga berbeda padahal dengan kapal ukuran yang sama, Mesin kapal yang sama, Gearbox ratio yang sama, dan diameter yang sama, namun dengan berbeda pitch saja bisa membedakan kecepatan yang signifikan yaitu 8,4 Knots dan 7,8 Knots.

Dengan pemilihan Pitch/Kisaran yang benar maka kita bisa menghindari dari kesalahan performance kapal. Untuk itulah pemilihan pitch atau kisaran sangat penting dalam penentuan kapal, termasuk Kapal Ikan.

Fakta dilapangan, kita mendapati propeller kapal yang terjual dipasaran sudah tertulis Pitch/Kisarannya di cap di Hub propeller atau baling balingnya. Nah, Kita tidak tahu apakah kisaran/Pitch yang tertulis itu benar atau salah. Jadi untuk memastikan bahwa kisaran/Pitch propeller yang kita pesan atau beli sesuai dengan hitungan kita, Maka kita bisa langsung menghitung dengan Pitchometer yaitu alat yang digunakan untuk menghitung pitch/Kisaran propeller.

Namun pitchometer ini harganya lumayan mahal, sehingga banyak yang tidak memilikinya. Hanya dengan mengandalkan insting orang orang langsung memasang propeller tersebut kekapal, dengan metode ini kemungkinan besar mereka tidak tahu seberapa tepat pilihan propellernya dan seberapa maksimum performance kapalnya. Namun, terbatasnya pitchometer bukan menjadi penghalang kita untuk mendapatkan performance kapal yang optimum. Kita bisa menghitungnya secara manual.

Oleh karena itu, Penulis kali ini akan membahas bagaimana caranya untuk menghitung pitch/Kisaran dengan manual.

 Adapun peralatan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut :

1.      Propeller/Baling Baling yang akankita gunakan untuk menghitung Pitch/Kisarannya

2.      Kertas Putih/Media tulis datar yang akan digunakan untuk menggambarkan proyeksi propeller

3.      Waterpass yang digunakan untuk mengukur tingkat kedataran media tulis dan permukaan propeller

4.      Busur yang digunakan untuk mengukur sudut blade propeller

5.      Penggaris sudut atau squadron untuk mengukur tinggi sisi face dan sisi  back blade propeller dengan tegak lurus

6.      Jangka/Compass digunakan untuk membuat lingkaran propeller

7.      Alat Tulis

Setelah alat diatas tersedia maka langkah selanjutkany kita akan mencoba menghitung Pitch/Kisaran propellernya 

Cara Menghitung

1.      Langkah pertama adalah memastikan bahwa propeller berada pada permukaan yang datar dengan menggunakan alat water level. 

2.      Membuat layout point center, dan kemudian membuat lingkaran sebesar diameter luar hub propeller 

             3. Membuat Lingkaran dengan mengukur diameter terbesar propeller , kemudian ukur jari                       jari dan diameter terbesar propeller

4.  Ukur 0,7D dari diameter terbesar propeller, kemudian digambarkan dilayoutnya (Mengapa menggunakan 0,7D, karena rule of thumb di titik 0,7D adalah titik terbesar untuk pitchnya, sedangkan Pitch relative bervariasi dari 0,1 D sampai 1D)

5.  Letakkan propeller dengan posisi, sisi pitch diatas dan diletakkan di center layout yang sudah digambar, Dari 0,7 diameter propeller kemudian ukur tinggi perpendicular (tegak lurus) dari titik di permukaan kertas dari dua sisi blade pitch (A)

6.      tentukan titik sisi face dan back propeller di layout dan di garis lurus dari titik tersebut menuju ke pusat diameter propeller

7.      Dari 2 titik ini bisa didefinisikan sebagai sudut proyeksi diatas surface, yang digunakan untuk menghitung sudut dengan menggunakan protractor (Busur)

8.      Kemudian menghitung nilai Pitch dengan menggunakan Rumus (B)

Pitch = Perbedaan tinggi(A) X 360 (Derajat)/ (Sudut proyeksi (B) (Derajat)

Dari perhitungan didapat :

• Tinggi Sisi Face propeller dari sisi layout di 0,7D = 3,8 cm
• Tinggi sisi Back Propeller dari sisi layout di 0,7D = 0,5 cm
• A = 3,8 cm – 0,5 cm = 3,3 cm
• B = 60 Derajat (Dari langkah 8)

Pitch = (3,3 cm X 360)/60  

         = 19,8 cm

Dengan demikian Maka didapat propeller yang dihitung mempunyai Pitch 19,8 cm dengan Diameter 19,2 cm

Cara Menghitung Propeller(Baling- Baling) Kapal; Kapal dengan 1 Baling Baling = 2 Baling Baling

Cara Menghitung Propeller(Baling- Baling) Kapal;

Kapal dengan 1 Baling Baling Bisa dapat Speed sama dengan 2 Baling Baling

Study Kasus Kapal Ikan/Kapal Nelayan

Oleh: Alyuan Dasira, S.T, M.Sc (08111039614)

Kali ini Bang kita akan belajar bersama tentang aplikasi pemilihan Baling Baling untuk kapal. Tapi ini sedikit lebih unik, Sebenarnya Ide Judul tulisan ini berasal dari pertanyaan sederhana dari budak budak kampong sebelah, “Bang bagaimane seandainye kapal dengan 2 baleng-Baleng kite ganti dengan 1 baleng baleng, apekah kecepatan kapalnye same ? dan macam mane ukuran baleng balengnye kalau pakai 2 baleng baling dibandeng 1 baleng baleng?

Nah, Untuk menjawab pertanyaan budak Kampong ni, Kita akan kasi sedikit ulasan. Aller!! On y va !!!

Baling Baling Kapal merupakan salah satu alat untuk mendorong kapal, prinsip kerjanya adalah dengan merubah wujud energy dari Penggerak (Mesin Kapal) menjadi gaya dorong (Thrust) yang arahnya searah kecepatan Kapal. Seperti hal nya ketika kita mendorong benda di media datar. Tentunya dengan sumber energy dari Nasi yang kita makan. 

Sumber: Laurens, Course propulsion @Ensta Bretagne, France

Tidak semua energy yang dihasilkan mesin kapal 100% menjadi daya dorong kapal. Hanya sebagian saja. Dari sisi baling baling kapal sendiri saja energy yang didelivery (Pd) ke propellernya hanya menjadi 50 – 65%  yang balik menjadi daya dorong kapal. Sisanya 35-50% terbuang menjadi 3 jenis energy, yaitu Frictional(energy yang dipengaruhi oleh gesekan/kasar-halus permukaan propeller) , Rotational (Tip Vortex Current-energy Aliran berputar diujung propeller), Kinetik ( energy kecepatan Aliran translasi). Inilah yang disebut sebagai rugi rugi (Dasira, Laurens, 2013). 

            Sumber. Cover Background Facebooknya/Alyuan Dasira , (Simulasi Aliran Propeller (Alyuan, 2013)

Nah, dari gambar diatas salah satu yang bisa kita lihat adalah aliran rotational yang dihasilkan dari Putaran propeller (bentuk solid warna kuning). Kalau untuk jauh kita bisa membuka buka rumus yang sedikit lebih rumit..hehe..kembali Belajar sama sam tentang Aspek aplikasi saja ya..

To the point aja ya, untuk memudahkan penjelasan, kita langsung kestudi kasus. Saya ambil contoh kapal Nelayan/Kapal ikan imajinasi, Kapal A anggap saja namanya “KM. Alyuan” dan Kapal B namanya “KM. Dasira. KM. Alyuan & KM. Dasira punya Spec Panjang Kapal LPP : 30 Meter, lebar  9 meter, dan Draft 3,2 Meter, Dengan Displacement Kurang lebih 650 Ton. Kecepatan ekonomis kapal adalah 9-9,5 Knots. 

Dengan perhitungan tahanan Kapal (Resistance kapal) pada kecepatan 9,5 knots kurang lebih 46 kilonewton. Kapal ini akan didesain dengan Mesin Caterpillar atau Baudouin (Perancis)/ KM. Alyuan dengan menggunakan 1 Mesin 800 BHP/PK_1800 RPM   sedangkan kapal KM. Dasira menggunakan 2 Mesin 400 BHP/PK_1800 RPM.

Pemiliknya, Bapak Naufal Aldas (Imajinasi), pengin kapalnya sama sama dapat kecepatan 9,5 Knots agar bisa mendapatkan hasil melaut yang maksimal. Beliau mengutarakan bahwasanya kelebihan menggunakan 2 Mesin dibandingkan dengan 1 Mesin adalah dengan menggunakan 2 Mesin ketika dalam perjalanan mesin 1 rusak, kapal tetap dapat berjalan dan menuju kepelabuhan terdekat untuk perbaikan, serta bisa bongkar muat untuk menyelematkan muatan ikannya yang Nilainya sejumlah “ 2-3 Miliar Rupiah”. Sedangkan kalau 1 mesin, ketika mesinnya rusak kapalnya berhenti beroperasi dan ada potensi ikannya akan busuk dan uangnya akan hilang 2- 3 Miliar Rupiah. 

“Bang, kalau muatan kapal saya itu bisa 2-3 Miliar Rupiah, coba Abang hitung sendiri, harga ikan kembung Rp 15.000, per kg, sedangkan kapal saya itu bisa muat kurang lebih 200-300 ton ikan  sekali berlayar, nah kalau mesinnya rusak bagaimana Bang ? Apa saya ngak rugi Bang?, Ujarnya dengan nada sedikit khawatir.

Oleh karena itu, Muncullah ide dengan bangun kapal 2 Mesin dengan 2 Propeller. Sebelum membangun, Makanya pemilik kapal berkonsultasi. Bang Coba hitungkan berapa ukuran propellernya agar dapat kecepatan yang sama ?.

Selain itu, karena masalah menyelamatkan muatan, masalah adanya pemilihan 2 propeller muncul karena terbatasnya Draft kapal untuk pemasangan baling baling yang berdiameter besar. Dalam studi ini kita hanya menghitung berapa diameter jika menggunakan dua baling baling, dengan baling baling  Pitch/D , Area Ratio, dan Rake serta Jumlah Daun yang sama. 

Okey. Kita hitung ya…ini Gambarannya Bang ....biar mudah dibayangkan

D = Diameter Kapal KM. Alyuan dengan 1 Baling Baling

d = Diameter kapal KM. Dasira  dengan 2 Baling- Baling

Inti dari kecepatan yang sama adalah untuk Kapal dengan ukuran yang sama adalah Thrust (T) yang sama, walaupun dengan Propeller yang berdiameter berbeda.

Jika Propellernya kondisinya sama,

Maka nilai J (= Va/ND) Dan K_T (Coef Thrust) nya sama

Jadi, (J = Va /ND = Va/nd)…..(1)

Dimana,

Va = Kecepatan Advance,

N = Putaran propeller (Putaran Mesin dibagi sama Ratio Gearbox)

D = Diamater propeller KM. Alyuan (1 baling)

d = Diamater propeller KM. Dasira (2 Baling)

Jadi, (ND = nd)

Selain itu, T (Thrust) nya harus sama ,

Maka T = K_TPN²D⁴= K_TPn²d⁴ ……(2)

P = Rho (Mass jenis Air Laut)

(Masih Ingatkan dengan Rumus T ???). Ini mata kuliah Desain 2 , hehe

K_TPN²D⁴= 2 K_TPn²d⁴……….(3)

 (yang persamaan kiri adalah dengan menggunakan 2 Baling- Baling, maka muncul angka 2).

Selanjutnya Kita Turunkan lagi persamaan diatas menjadi; karena J nya sama maka ND = nd  sehingga kita hilangkan/Coret

(ND)²D²= 2(nd)²d²……..(4)

D² =2d²…………..(5)

d/D = 1/ (1 / akar 2)…….(6)

Sehingga Muncul persamaan akhir;

d = D/    …….(7)

Nah, Dalam Case ini, Baling baling yang Besar Punya diameter D = 72 inch, Maka dengan menggunakan 2 Propeller kita bisa menggunakan; d = 72/

Maka didapat d = 51 Inch. Jadi dengan 2 baling baling kita bisa menggunakan diameter 51 inch.

Nah, Untuk Putaran propeller (Gearbox rationya) diameter KM. Dasira bisa kembali kita hitungkan dengan rumus persamaan J

Note : Pendekatan Empiris ini mendekati hasil simulasi yang penulis dapatkan, (Propeller RPM/Gearbox Ratio menyesuaikan dengan rumus Persamaan J)

Simulasi Power vs Speed Kapal, dengan 2 mesin (2 x 400 PK) & Baling baling (2 x 51 Inch)

Simulasi Power vs Speed Kapal  dengan 1 mesin (800 PK) & Baling baling (Diamater 72 inch)