PROPULSORS ( ALAT GERAK KAPAL )

ducthed propeler

Secara mendasar alat gerak kapal dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua), yaitu : alat gerak kapal yang non-mekanik dan yang mekanik. Alat gerak kapal yang non-mekanik adalah Dayung dan Layar. Sedangkan alat gerak kapal yang mekanik, adalah sebagai berikut :
1. Fixed Pitch Propeller
2. Ducted Propeller
3. Contra-rotating Propeller
4. Overlapping propeller
5. Controllable Pitch Propeller
6. Waterjet Propulsion System
7. Cyclodial Propeller
8. Paddle Wheels
9. Superconducting Electric Propulsion System
10. Azimuth Podded Propulsion System

teruskan

SEJARAH PERKEMBANGAN PROPULSORS
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 1.1.
archimeden screw pump                       Gambar 1.1 – Archimedean Screw Pump

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).

baling-baling leonardo da vinci

                                 Gambar 1.2 – Ide Baling-baling Leonardo Da Vinci

Selanjutnya di sekitar tahun 1802-04, pak C. Steves seorang berkebangsaan Amerika telah menggunakan screw propeller yang mana bentuknya mirip dengan screw propeller sekarang ini untuk menggerakkan twin screw steamer dengan ukuran panjang 7.5 meter. Di tahun 1828, pak R. Wilson seorang petani dari skotlandia telah sukses mendemonstrasikan prinsip-prinsip screw propeller.

Pada tahun 1836, seorang petani dari Inggris yang bernama pak P. Smith telah menerapkan secara praktis untuk yang pertama kali. Dia menggunakan single bladed screw yang terbuat dari kayu yang mana dapat berputar secara dua arah. Di tahun yang sama 1836, pak J. Ericsson, seorang ahli teknik dari Swedia mengembangkan fore runner of contrarotating propeller (dua roda dengan tiga daun helicoidal berputar)dengan arah yang berlawanan). Pada tahun 1839, pak Smith melengkapi kapalnya yang berbobot 237 ton, dengan Archimedes screw props, yang mana hasilnya sukses luar biasa dan hal ini kemudian menggeser aplikasi dari Paddle propulsion systems ke Screw propulsion system.

baling-baling ericson            Gambar 1.3 – Baling-baling Ericsson, Fore Runner Contrarotating Propeller

 

Perkembangan dari steam engines (1840-1850) telah memberikan kontribusi untuk penggunaan screw propellers secara efektif. Di tahun 1845, kapal Great Britain adalah kapal dengan screw propeller pertama yang melintasi lautan Atlantic. Selanjutnya, pada tahun 1880, Thornycroft telah merancang propellers yang bentuknya sama dengan propellers saat ini.

baling-baling ulir smith                              Gambar 1.4 – Baling-baling dengan prinsip ulir dari Smith

Selanjutnya mulai tahun 1880 hingga 1970, bentuk dasar dari propeller tidak banyak mengalami perubahan. Baru kemudian di era 1970 hingga 1990’an, dimana terjadi kondisi ‘Fuel crisis’ dan pertimbangan-pertimbangan terhadap ‘environmental effects’ (misalnya ; low noise, vibrations dan emissions) telah memberikan impact pada rancangan bentuk propeller dan stern configurations, yang mana juga membawa pada perkembangan mengenai unconventional propellers.

(b) PROPULSORS MODERN

Fixed Pitch Propellers (FPP)
• Baling-baling jenis ini secara ‘tradisi’ telah membentuk basis produksinya
• Baling-baling 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
• FPP ini adalah mudah untuk membuatnya

baling baling fix propeler                             Gambar 1.5 – Baling-baling jenis Fixed Pitch Propeller

DUCTED PROPELLER

Baling-baling Ducted terdiri dari dua komponen, yaitu :
• Saluran pipa (Duct) berbentuk seperti gelang yangmana mempunyai potongan melintang berbentuk aerofoil, dan
• Baling-baling

Keberadaan ‘saluran pipa’ (duct) akan mengurangi gaya-gaya tekanan yang menginduced pada lambung kapal. Baling-baling jenis ini dikenal dengan sebutan Kort Nozzles, melalui pengenalan Kort Propulsion Company’s sebagai pemegang Hak Paten dan asosiasi dari jenis baling-baling ini. Efisiensi Baling-Baling ditingkatkan tergantung atas beban baling-baling.

ducthed propeler

Gambar 1.6 – Baling-baling jenis Ducted Propeller

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. Baling-baling ini memiliki keuntungan hidrodinamis terhadap permasalahan penyelamatan energi rotasional ‘slip stream’ yang mungkin akan ‘hilang’ bilamana kita menggunakan sistem ‘single screw propeller’ yang konventional. Energi yang dapat diselamatkan sekitar 15% dari dayanya. Baling-baling jenis ini biasanya diaplikasikan pada small outboard units yang beroperasi pada putaran 1500 sampai dengan 2000 RPM. Untuk aplikasi pada kapalkapal yang berukuran relatif besar terdapat permasalahan teknis yang terkait dengan sistem perporosan yang relatif mempunyai ukuran lebih panjang.

contra rotating propeler                                  Gambar 1.7 – Baling-baling jenis Contra-Rotating Propellers

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. Meskipun efisiensi propulsi dari sistem ini adalah lebih tinggi dari single screw propeller, namun sistem ini sangat berpengaruh terhadap besarnya tingkat getaran dan
kavitasi yang ditimbulkan.

overlaping propeler                                Gambar 1.8 – Baling-baling jenis Overlapping Propellers

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. Baling-baling CPP menyediakan ekstra dalam tingkat ‘derajad kebebasan’ melalui kemampuan perubahan ‘pitch’ dari daun baling-balingnya. Hal ini khususnya untuk kapal-kapal jenis ferries, tugs, trawlers, dan fisheries yang membutuhkan kemampuan manouever (olah-gerak) lebih tinggi. Namun demikian, beaya manufaktur/fabrikasinya adalah sangat tinggi serta kebutuhan beaya untuk perawatan dan perbaikan juga relatif tinggi.

CPP                                  Gambar 1.8 – Baling-baling jenis CPP

Waterjet Propulsion System

Sistem propulsi waterjet telah menjawab tentang kebutuhan akan aplikasi sistem propulsi untuk variasi dari small high speed crafts, meski sesungguhnya juga banyak kita jumpai aplikasi sistem propulsi ini pada kapal-kapal yang berukuran relatif besar. Prinsip operasi dari waterjet, air dihisap melalui sistem ducting oleh internal pump yangmana terjadi penambahan energi pada air. Kemudian, air tersebut di semprotkan ke belakang dengan kecepatan yang tinggi. Gaya dorong (Thrust) yang dihasilkan merupakan hasil dari penambahan momentum yang diberikan ke air. Sistem lebih disukai untuk suatu baling-baling konvensional. Sebab suatu baling-baling konvensional mengalami cavitation pada kecepatan sangat tinggi ( 45 knots), tetapi di dalam waterjet unit pompa mestinya tidak terjadi kavitasi. Sistem propulsi Waterjet memiliki kemampuan untuk meningkatkan olah-gerak kapal.
propulsi jet                                   Gambar 1.9 (a) – Sistem Propulsi Waterjet

propulsi water jet                                    Gambar 1.9 (b) – Sistem Propulsi Waterjet

Cycloidal Propellers
Sistem Cycloidal Propellers adalah juga dikenal dengan sebutan baling-baling poros vertikal meliputi satu set verically mounted vanes, enam atau delapan dalam jumlah, berputar pada suatu cakram horisontal atau mendekati bidang horisontal. Sistem ini mempunyai keuntungan yang pantas dipertimbangkan ketika kemampuan olah gerak dalam mempertahankan posisi stasiun kapal merupakan faktor penting pada
perencanaan kapal. Dengan aplikasi propulsor jenis ini, maka instalasi kemudi yang terpisah pada kapal sudah tidaklah diperlukan. Sistem memperlengkapi dengan rangka pengaman untuk membantu melindungi propulsor tersebut dari kerusakan-kerusakan yang di sebabkan oleh sumber eksternal.

cyclodial propeler                                Gambar 1.10 – Cycloidal Propeller

Paddle Wheels (Roda Pedal)
Salah satu tipe propulsors mekanik yang aplikasinya sudah jarang ditemui saat ini. Seperti namanya, maka Paddle Wheels ini adalah suatu roda yang pada bagian diameter luarnya terdapat sejumlah bilah/sudu-sudu yang berfungsi untuk memperoleh momentum geraknya. Ada dua tipe bilah/sudu yang diterapkan pada propulsors jenis ini, antara lain : fixed blades dan adjustable blades. Pada fixed blades, sudu-sudu terikat secara mati pada bagian roda pedal tersebut. Sehingga hasil momentum gerak dari roda pedal tidaklah begitu optimal. Namun bila ditinjau dari aspek teknis pembuatannya adalah sangat jauh lebih mudah daripada adjustable blades. Hal ini disebabkan oleh tingkat kompleksitas konstruksi – adjustable blades-nya, yang mana harus mampu menjaga posisi blades agar selalu tegak lurus terhadap arah gerak kapal. Kelemahan teknis dari propulsors ini adalah terletak pada adanya penambahan / perubahan lebar kapal sebagai konsekuensi terhadap penempatan kedua roda pedal di sisi sebelah kiri dan kanan dari badan kapal. Selain itu, keberadaan instalasi roda pedal adalah relatif berat bila dibandingkan dengan screw propeller. Sehingga secara umum aplikasi roda pedal membawa konsekuensi juga terhadap berat instalasi motor penggerak kapal. Kemudian paddle-wheels ini juga rentan terhadap gerakan rolling kapal, yang mana akan menyebabkan ‘ketidak-seimbangan’ momentum gerak yang dihasilkan. Kondisi ini tentu akan mengakibatkan gaya dorong paddle-wheels menjadi tidak seragam antara roda disebelah kiri dan kanan kapal, sehingga laju gerak kapal berubah ‘zig-zag’. Aplikasi yang tepat dari roda pedal ini adalah untuk perairan yang tenang, seperti danau, sungai dan pantai.

pedale whell                                Gambar 1.11 – Paddle-Wheels

Super-conducting Electric Propulsion
Pada sistem ini tidak perlu disediakan propulsors (alat gerak kapal), seperti misalnya screw propellers ataupun paddle-wheels. Prinsip dasarnya adalah merupakan electromagnetic propulsion, yang mana dihasilkan dari interaksi antara fixed coil didalam badan kapal dan ‘arus listrik’ yang dilewatkan melalui air laut oleh elektrodeelektrode yang tempatkan pada bagian dasar (bottom) dari lambung kapal. Gaya yang dihasilkan secara orthogonal terhadap medan magnet dan arus listrik, adalah merupakan hasil dari Fleming’s right-hand rule. Jenis Propulsion ini mampu menekan tingkat noise dan vibration akibat propulsi hidrodinamik, sehingga hal ini menjadikan pertimbangan tersendiri untuk aplikasi pada kapal-kapal angkatan laut. Satu dari masalah utama yang terjadi pada sistem propulsi ini adalah kesulitankesulitan teknis untuk menjaga superconducting coil di zero resistance property, yang mana hal tersebut dibutuhkan untuk menjaga temperatur Liquid Helium hingga mencapai -2680C.

super conducting electrik propulsion                              Gambar 1.12 – Superconducting Electric Propulsion

Azimuth Podded Propulsion System
Jenis propulsion system ini memiliki tingkat olah-gerak kapal dan efisiensi yang tinggi, demikian juga dengan tingkat noise dan cavitation yang relatif rendah. Saat ini pengguna terbanyak dari sistem pod units ini adalah kapal-kapal cruise liner. Pengenalan teknologi pada aplikasi Pod Propulsion ini akan membawa perubahan untuk penempatan unit propulsi, yang sedemikian hingga tanpa perlu lagi mempertimbangkan susunan shaft atau space untuk motor penggerak. Tentu saja, hal ini akan memberikan kesempatan-kesempatan baru kepada designers kapal untuk membuat rancangan ‘ultimate hullform’.

azzimut podded propulsion                              Gambar 1.13 – Azimuth Podded Propulsion System

 

 

 

Oleh  :  Dedi Suprianto, S.St.Pi

dari berbagai sumber

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: