TUGAS MERANCANG - 2
(STERN TUBE)
Di susun oleh :
NAMA
NIM
: Calvin Sandy Septyan
: 20210220010
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KELAUTAN
UNIVERSITAS HANG TUAH SURABAYA
2023
1
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
TUGAS MERANCANG - 2
(STERN TUBE)
Tugas ini diberikan kepada :
Nama
NIM
Mulai Tugas
Selesai Tugas
Dosen Pembimbing
Metode yang di gunakan
: Calvin Sandy Septyan
: 20210220010
: Mei 2023
: Juli 2023
: 1. Arif Winarno, S.T., M.T.
2. Urip Prayogi, S,T., M.T.
3. Erik Sugianto, S.T., M.T., Ph.D.
: BUKU PANDUAN MERANCANG STERN TUBE
UNIVERSITAS HANG TUAH SURABAYA.
Mengetahui
Dosen Pembimbing
Arif Winarno, S.T., M.T
NIP. 01234
Dosen Pembimbing
Urip Prayogi, S.T., M.T.
NIP. 01206
Dosen Pembimbing
Erik Sugianto, S.T., M.T., Ph.D.
NIP. 01655
Mengetahui
Ketua Prodi Teknik Sistem Perkapalan
Urip Prayogi, S.T., M.T.
NIP. 01206
2
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
KATA PENGANTAR
Puji Syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa berkat rahmat dan hidayah
Nya saya dapat menyelesaikan Tugas Propeller and Stern Tube tepat pada waktu yang telah di
tentukan.
Tugas ini terdiri dari penentuan poros, penentuan sistem pelumasan,sampai
perlengkapan poros. Seluruh bentuk hasil perancangan di lakukan sedemikian rupa sehingga
memenuhi syarat yang telah di tentukan. Kami menyadari sepenuhnya bahwa tugas yang kami
selesaikan masih jauh dari kriteria sempurna, sehingga kami sangat mengharapkan saran, kritik
dan masukan yang bersifat membangun kami dalam berproses agar lebih baik lagi di kemudian
hari.
3
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
BAB I
PENDAHULUAN
Tabung poros atau tabung buritan adalah tabung yang terbuat dari besi tuang atau baja
yang menyelubungi poros baling-baling yang dipasang diantara sekat kedap air buritan dan
linggi baling-baling dan disebut juga sebagai tabung poros baling-baling. Seperti diketahui
bahwa setiap benda yang berputar terhadap benda yang menimbulkan gesekan perlu padanya
diberikan media pelumas, sebab tanpa ada pelumasan maka permukaan benda yang berputar
itu akan langsung bergesekan yang mengakibatkan timbul panas dan akhirnya dengan cepat
akan merusak permukaan masing-masing benda tersebut.Secara garis besar ada dua macam
sistem pelumasan pada poros baling-baling terhadap bantalan, yaitupelumasan dengan air laut
dan pelumasan dengan minyak.Dengan adanya dua macam sistem pelumasan itu, maka jenis
bantalan yang digunakan pada masing-masing sistem juga berbeda, dimana pada sistem
pelumasan dengan air laut tanpa menggunakan sistem kedap poros, sedangkan pada sistem
pelumasan dengan minyak pelumas harus digunakan sistem kedap poros agar minyak pelumas
tidak bercampur dengan air laut.
1. Pengertian Poros Propeller
Poros propeller merupakan salah satu bagian terpenting dari instalasi penggerakkapal.
Putaran mesin ditransmisikan ke propeller melalui poros, maka porossangat mempengaruhi
kerja mesin bila terjadi kerusakan. Yang perlu diketahui adalah bahwa kedudukan poros
propeller dengan mesin induk adalah harussegaris atau dengan kata lain harus dalam satu garis
sumbu. Jika kelurusan garis atau sumbu porors dan mesin induk belum tercapai maka perlu
dibuat tambahan dudukan untuk mesin atau mengurangi tinggi dengan jalan mengurangi
tebal bantalan,
asalkan
tebal bantalan
masih
dalam batas
yang
memenuhi kriteria
tebalminimum suatu bantalan. Bantalan juga digunakan untuk mengurangi terjadinyagetaran
pada poros yang mengakibatkan berkurangnya efektifitas poros propeller juga untuk
menghindari terjadinya deformasi pada poros propeller.Tenaga kerja yang dihasilkan mesin
induk diteruskan dalam bentuk putaranmelalui serangkaian poros ke baling baling diberikan
dorongan yangdibangkitkan oleh baling baling diteruskan ke badan kapal oleh poros
baling baling. Rangkaian poros itu disebut “Shafting” dan pada umumnya terdiri dari bagian
bagian berikut :1. Poros pendorong (Thrust Sahft) 2. Poros bagian tengah / poros antara
4
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
(intermediate shaft) 3. Poros baling baling (propeller shaft) Ketiga poros ini saling
dihubungkan oleh flange couplings (sambungan flens).
2. Perhitungan Boss Propeller
Boss dari baling-baling
harus
mampu
menahan
putaran
poros
sehingga
balingbaling dapat memberikan gaya dorong pada kapal. Pembuatan boss propellertterdapat
aturan tersendiri, setelah menentukan diameter shaft maka dapat pula mencari dimensi-dimensi
pada boss propeller.
3. Perhitungan Spie Poros Propeller
Perencanaan spie poros propeller atau pasak adalah baja lunak yangdisisipkan antara
poros dengan boss propeller agar keduanya bersatu danmampu mentransmisikan putaran dari
main engine. Pemilihan jenis pasaktergantung dari besarnya daya yang disalurkan pada bagian
poros baling- baling. Jika ditinjau dari segi pemasangannya, pasak dapat dibedakan
menjadi beberapa macam yaitu : pasak benam, pasak pelana, pasak bulat, pasak bintang
(spline).
4. Perencanaan Flens Propeller
Perencanaan Flens Poros. Flens adalah suatu komponen yang digunakanuntuk
menyambung antar suatu poros dengan poros yang lain. Dalam hal iniflens biasa disebut
dengan kopling. Kopling flens terdiri atas naf dengan flensyang terbuat dari besi cor atau baja
cor, dan dipasang pada ujung porosdengan menggunakan baut pada flensnya. Ketebalan dari
kopling flens padaintermediate dan thrust shaft pada bagian ujung depan shaft propeller
minimal20% dari diameter poros yang direncanakan (BKI,2006).
5. Perencanaan Mur Pengikat Poros Propeller
Perencanaan Mur Pengikat Flens Poros adalah suatu komponen yangmengikat flens
poros yang menghubungkan suatu poros dengan poros yanglainnya. Perhitungan ini digunakan
sebagai acuan pemillihan mur dan bautyang tersedia di pasaran. Diameter mur yang dipilih
tidak boleh lebih kecildari perhitungan yang telah direncanakan. Diameter minimum (ds) baut
yangdipasang di flange kopling ditentukan dengan menggunakan rumus yang telah ditetapkan.
6. Perencanaan Stern Tube
Stern tube merupakan selubung poros yang terletak di bagian belakang
poros propeller.Bagian depan stern tube ini dibatasi oleh afterpeak bulkhead dan bagian belak
ang disangga oleh sternpost. Stern tube ini berfungsi untuk menjaga kekedapankapal agar tidak
terjadi kebocoran serta sebagai media pelumasan poros. Terdapat 2macam pelumasan poros
pada stern tube, yaitu menggunakan air laut dan minyak.
5
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
BAB II
PEMBAHASAN
Data Kapal.
Tipe kapal
= OIL TANKER
Panjang kapal
= 87
Lebar (Bmld)
= 13,5
Tinggi (Dmld)
=7
Sarat (T)
= 6.044 m
Koefisien blok
= 0,681
Displacement (Δ)
= 5,104 ton
Kecepatan dinas (Vd)
= 14,1 knot
m
m
m
Data-data yang diperoleh dari propeller adalah :
Type Propeler
: B. 4.40
Diameter Propeler
: 3,943 mm
Putaran Propeler
: 150 Rpm
A. Perhitungan Poros.
1.Menghitung daya perencanaan
SHP =
𝐷𝐻𝑃
0,98
=
2381,156
0,98
= 2429,751 𝐻𝑃
2429,751 x 0,746 = 1812,594 Kw ( 1 HP = 0,746 Kw)
Factor koreksi daya
a. Fc= 1,2 – 2 (daya max)
b. Fc= 0,8 – 1,2 ( daya rata-rata)
c. Fc= 1,0 – 1,5 ( daya normal)
Daya Perencanaan ( diambil Fc daya normal = 1)
Pd = Fc . SHP
= 1. 1812.594
= 1812,594 kw
6
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
2.Kebutuhan Torsi
𝑃𝑑
T = 9,74.105 ( 𝑁 )
= 9,74.105.
1812,594
150
= 117697,77 Kg.mm
3. Menghitung Tegangan yang diizinkan
Dimana Qb= 58 kg/mm = 580 N/mm
Sf1 = 6
Sf2 = 1,3-3 (diambil 1,5)
𝑄𝑏
𝜏a = 𝑆𝑓1.𝑆𝑓2 =
58
6.1,5
= 6,4 𝑘𝑔/𝑚𝑚2
4.Menghiung diameter poros propeller ( Kt = 1,5 – 3 diambil 2 , cb = 1,2 - 2,3 diambil 2)
5,1
Ds = ( 𝜏𝑎 . 𝑘𝑡. 𝑐𝑏. 𝑇)1/3
5,1
= (6,4 . 2.2.1176977)1/3
= 334,764 mm
5. Tegangan yang bekerja pada poros
𝜏=
5,1 .𝑇
𝐷𝑠3
=
5,1 .1176977
334,7643
= 1,6 𝑘𝑔/𝑚𝑚2
𝜏 < 𝜏a (memenuhi persyaratan)
6. Pemeriksaan persyaratan diameter poros
𝐷𝑆′ > 𝑓 . 𝑘 √
𝑝𝑤 . 𝑐𝑤
𝑑1
𝑁 . (1 − )4
𝑑𝑎
Pw = 1812,594 kw
Rm = kuat tarik material propeller 400 - 600 N/mm2 (diambil 580)
Cw = 560 / (Rm+160)
= 560 / (580+160)
= 0,757
f
= 100 ( faktor tpe instalasi propeller)
k
= 1,15 ( tipe poros pada stern tube)
𝐷𝑆′ > 100 . 1,15 √
1812,594 .0,757
150 .1
DS’ > 297,816
DS > DS
334,764 > 297,816
7
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
B. Perhitungan Boss Propeller.
Db
= 669,528 mm
Tr
= 177,435 mm
Dba
= 569,098 mm
Dbf
= 703,004 mm
Lb
= 803,433 mm
Ln
= 241,029 mm
Tb
= 133,076 mm
Rf
= Tb
Rb
= Tr
8
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
C. Perhitungan Kopling.
Pw
= 1812,594 Kw
N
= 150 rpm
Ds
= 334,764 mm
Z
= 8 (Jumlah baut kopling)
rm
= 580 N/mm 2 (kuat tarik dari material (400 – 600 N/mm²)
df
= 16 √
106 .𝑃𝑤
𝑁 .𝑍 .𝐷𝑠 .𝑅𝑚
= 16 √
106 .2429,751
150 .8 .334,764 .580
= 51,668 mm
1. Diameter lur mur ( DO )
Do = 2 . df
= 2 . 51,668
= 103,336 mm
2. Tinggi mur ( H )
H = 0,8 . df
= 0,8 . 51,668
= 41,334 mm
3 . Flends kopling gear box
A = 0,25 . Ds = 0,25 . 334,764
= 83,691
B = 0,5 . Ds
= 0,5 . 334,764
= 167,382 mm
C = 1,5 . Ds
= 1,5 . 334,764
= 502,164 mm
D = 2,5 . Ds
= 2,5 . 334,764
= 836,91
mm
E = 0,25 . Ds = 0,25 . 334,764
= 83,691
mm
Lk = 1,5 . Ds
= 502,164 mm
= 1,5 .
334,764
mm
Lc = 5 . Ds .0,5 = 5. 334,764 . 0,5 = 1,080 mm
Z = Jumlah baut kopling diperkirakam sebanyak 8 buah
9
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
D. Perhitungan Mur Pengikat Propeller dan Kopling.
1. Diameter Baut ( d > 168 mm standar BKI)
d = 168 (diambil 168)
2. Diameter Luar mur
Do = 2. d
= 2. 168
= 336 mm
3. Diameter inti
d1`= 0,8 . d
`= 0,8 . 168
`= 134,4 mm
4.Tinggi/ Tebal mur
H = 0,8 . d
= 0,8 . 1
` = 134,4 mm
E. Perhitungan Pasak Propeller dan Kopling.
t =
𝑀𝑤
(𝑙 − 𝑏) 𝐷 . 0,5 . 1
mw
= 0,2 . Ds2 = 0,2 . 334,764 2 = 22413,387 mm2
tw
= tegangan tukar sesuai harga material w = 29 N/mm 2
10
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
Mw
= mw x tw
= 22413,387 . 29
= 649988,223 N.mm
= (40 - 70) N/mm2 (diambil 70)
D
t =
649988,223
(401,716 − 90,386 ) 70 . 0,5 . 1
= 59,650 N/mm2
1. Panjang pasak
Lp = 1,2 . Ds
= 1,2 . 334,764
= 401,716 mm
2. Lebar pasak
Bp = 27% . Ds
= 27% . 334,764
=90,386 mm
3. Radius
R = 0,125 . Ds
= 0,125 . 334,764
= 41,845 mm
4 . Tinggi pasak
t = 1/6 . Ds
= 1/6 . 334,764
= 55,794 mm
5 . Tinggi keseluruhan
h max = 2 . t
= 2 . 55,794
= 111,588 mm
6 . Kedalaman alur pasak pada poros
T1 = 0,5 . t
= 0,5 . 55,794
= 27,897 mm
11
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
7 . Jari-jari pasak
r1 ≤ r2 ≤ r3 ≤ r4 ≤ r5
r1 = 5 mm
r2 = 6 mm
r3 = 7 mm
r4 = 8 mm
r5 = 5 mm
r6 = 0,5 . Bp
= 0,5 . 90,386
= 45,193 mm
F. Perhitungan Liner / Lapisan Pelindung Pelumasan Air.
1. Ketebalan liner
S = (0,03 . Ds + 7,5 )
= (0,03 . 334,764 + 7,5 )
= 17,542 mm
2 . Panjang liner
L1 = 4 . Ds
= 4. 334,764
= 1339,056 mm ( belakang)
L2 = 1,5 . Ds
= 1.5 334,764
= 502,146 mm ( depan)
12
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
G. Perhitungan Bantalan Poros , Lapisan Pelindung Dan Sistem Kekedapan.
1. Jenis Pelumasan
Pelumasan yang dipakai dalam perencanaan ini adalah dengan menggunakan Sistem
pelumasan air laut . Sedangkan bantalan yang digunakan adalah kayu poghout.
2. Panjang Stern Tube
Menurut BKI III 1988, panjang tabung poros adalah sebagai berikut:
Dimana: Fs = frame spacing di belakang after peak bulkhead yang jarak
maksimumnya adalah 600 mm
Sehingga:
Lst = 4 x 600
= 2400 mm
3. Pemesinan Bnatalan
Berdasarkan dari BKI 1988 vol. III Sec. IV.
•
Panjang Bnatalan Belakang
L1 = 4 x DS
= 4 x 334,764
= 1339,056 mm
•
Panjang Bantalan Depan
L2 = 1,5 x DS
= 1,5 x 334,764
= 502,146 mm
13
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
•
Jarak maksimum yang diijinakan antara bantalan
Menurut BKI III 1988 jarak maximum bantalan adalah
Lmax = K1 x √𝐷𝑠
Dimana : K1 = Tetapan jenis bantalan. (K1 = 280 s/d 350) untuk
pelumasan air dengan bantalan kayu poghout. (diambil 350)
Lmax = 350 x √𝐷𝑠
= 350 x √334,764
= 6403,794 mm
•
Tebal Bantalan
Bahan : Lignum Vitae
DS
t = ( 30 ) x 3,175
=(
334,764
30
) x 3,175
= 35,429 mm
•
Tebal Rumah Bantalan
s = 0,18 . Ds
= 0.18 x 334,764
= 60,257 mm
•
Tebal Tabung Poros
Menurut BKI III 1988, tebal tabung poros adalah sebagai berikut :
t1 = (Ds/20) + 19,05
= (334.764/20) + 19,05
= 35,788 mm
untuk tempat dimana terdapat bantalan yang perlu dipertebal, dipertebal dengan penebalan
sebagai berikut:
•
tl* = 1,6 x tl
= 1,6 x 35,788
= 57,260 mm p
14
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
4. Lapisan Pelindung
Berdasarkan BKI 1988 volume III section D 3.2.3
•
Panjang Lapisan Pelindung
Panjang lapisan pelindung poros diletakkan sepanjang sistem stern tube
Panjang lapisan pelindung
= 1/3 panjang poros stern tube
= 1/3 x 2400
= 792 mm
•
Tebal minimum lapisan pelindung
S” = 0.03 x Ds + 7.5
= 0,03 x 334,764 + 7,5
= 17.542 mm
•
Tebal pelindung di antara bantalan poros
S = 0,75 x s’’
= 0,75 x 17,542
= 13,156 mm
Sistem kekedapan pada stern tube dengan menggunakan pelumasan air Hanya terletak pada
bagian depan stern tube. Untuk bagian belakang stern tube tidak menggunakan system
kekedapan sehingga air diharap dapat masuk secara bebas ke dalam stern tube. Air berfungsi
untuk melumasi system poros di dalam stern tube.
•
Sistem packing
a. Tebal Packing
T = 2√DS
= 2√334,764
= 36,593mm
15
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
b. Penekan packing
T1 = (0,1 x Ds) + 1.5
= (0,1 x 334,764) + 1,5
= 34,076
C. Clear cause
C = (0.04 x Ds) + 0.2
= (0,04 x 334,764) + 0,2
= 13,590
5. Diameter baut penekan paking (Db)
Db = 1,6 √[
= 1,6√[
(0,12 x DS)+0,5
√𝑁
]
(0,12 x 334,764)+0,5
√8
]
= 23,007
•
Tebal dari rumah packing (t)
t
= (0,1 x DS) + 15,24
= (0,1 x 334,764) + 15,24
= 48,716
•
Tebal flange rumah packing (l1)
t a = 1.4 x t
= 1,4 x 48,716
= 68,202
•
Diameter tempat packing (d1)
d1 = (1.22 x DS) + 15,24
= (1,22 x 334,764) + 15,24
= 423,652
16
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
•
Panjang tempat packing (l1)
l1
= (0.4 x DS) + 25,4
= (0,4 x 334,764) + 25,4
= 159,305
•
Panjang penekan packing (l2)
l2
= DS + 25,4
= 334,764 x 25,4
= 360,164 mm
H. Perhitungan Stern Post Dan After Peak Bulkhead.
a. minimal after peak bulkhead
𝛿𝑝 = √Cp × a × (h × k) + tk
Dimana : Cp = untuk sekat selain collison bulkhead diambil nilai 2,9
a = jarak stiffener diambil nilai 0,75
h = untuk poros prop. dengan bantalan lignum vitae 100 ton/m
k = faktor material struktur baja, diambil 1,0 𝐶𝑝 × 𝑎 × (ℎ × 𝑘) + 𝑡𝑘
tk = ketebalan material terhadap korosi, diambil 1,5
sehingga :
𝛿𝑝 = √Cp × a × (h × k) + tk
𝛿𝑝 = √ 2,9 × 0,75 × (100 × 1) + 1.5
= 23,25 mm
b. Tebal stern post
Menurut BKI II 1989, tebal stren post adalah:
Sp = (1,4 x Lpp) + 90
= (1,4 x 87) + 90
= 211,8 mm
t = (1,6 x Lpp) + 15
= (1,6 x 87) + 15
= 154,2 mm
17
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
c = 0,6 x t
= 0,6 x 134,2
= 80,52 mm
C. Tebal stern bosh
Bahan Stern Bosh adalah Cast Steel
a. = (0,05 x Ds) + 0,75 inch ( 0,75 inch = 19,05 mm )
= (0,05 x 334,764) + 19,05 mm
= 35,788 mm p
b = 1,7 x a
= 1,7 x 35,788
= 60,839 mm
18
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan :
1.
Jenis dan type propeller yang digunakan harus disesuaikan dengan type kapal, konfigurasi
system transmisi dan jenis motor penggeraknya.
2.
Hubungan antara hull ship dengan propeller harus diperhatikan dalam pemilihan propeller,
karena untuk mencapai kecepatan dinas maka thrust yang dibutuhkan oleh kapal harus
sama dengan thrust yang dihasilkan propeller
3.
Terdapat dua jenis system pelumasan poros propeller (stern tube), yaitu pelumasan dengan
minyak dan pelumasan dengan air laut.
4.
Pada pelumasan minyak, digunakan seal sebagai penyekat agar tidak terjadi kebocoran.
Sedangkan Pada system pelumasan air laut tidak menggunakan seal tetapi menggunakan
packing yang dipasang pada sekat belakang kamar mesin.
5.
Diperlukan poros antara (intermediate shaft) untuk mempermudah pemasangan/pelepasan
dan perbaikan poros.
6.
Konstruksi stern tube dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menahan stern tube
bearing agar tidak bergeser.
7.
Material dari stern tube disesuaikan dengan pelumasannya. Pada perencanaan kopling,
diameter dan jumlah baut kopling harus sesuai dengan diameter dan jumlah baut dari flens
gearbox.
19
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
Lampiran:
20
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
21
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
22
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
23
TUGAS MERANCANG 2 (STERN TUBE)
24