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)