Perhitungan Instalasi Kemudi Kapal.docx

PERHITUNGAN INSTALASI KEMUDI KAPAL A. Perhitungan Luas Daun Kemudi

Untuk mendapatkan kemampuan manaover yang baik, menurut BKI 2001 Vol. II “RULL FOR HULL CONSTRUCTION” Swc 14.A.3. tidak boleh kurang dari formula berikut :

…………..(m²)

A=

Dimana, C1 = Factor untuk tipe Kapal

=1

C2 = Factor tipe kemudi kapal umum

=1

C3 = factor untuk profil kemudi

= 0.8

C4 = Factor untuk peletakan kemudi = 1.0 ( kemudi dalam pancaran propeller ) Maka, A = 1 x 1 x 0,8 x 1 x 1,75 x 68,60 x 4,821 / 100 =4,630

1. Untuk mendapatkan ukuran tinggi h dan lebar b digunakan metode Van Lamerent (Perlengkapan Kapal hal. 53 ) A=

A =0.8 – 2.0 diambil 1,6 2 = h / b A = 1,6 X b X b b² = A / 1,6 b=

= 2,692 m

A=hXb A = h X 2,692 h = 11,594 / 2,692 = 4, 307 m diambil 4,3 m

2. Pada Kemudi balancer untuk mengurangi kemungkinan getaran (Perlengkapan Kapal hal. 53)

a. Bagian luas yang dibalancir dianjurkan <35 % dari seluruh kemudi : A’ = 20 % x A A’ = 0.20 x 11,594 2

A’ = 2,319 m²

b. Lebar bagian yang dibalancir pada potongan sembarang horizontal dianjurkan < 35% dari lebar sayap kemudi b’ = 30% x b b’ = 0.30 x 1,692 b’ = 0.808 m

dari perhitungan diatas didapat data sebagai berikut :

Luas Kemudi total ( A )

11,594 m²

Luas kemudi balancir ( A’ )

2,319 m²

Tinggi daun kemudi ( h )

4,3 m

Lebar daun kemudi ( b )

2,69 m

Lebar daun kemudi balancir ( b’ )

0.808 m

3

C. Perhitungan Gaya Kemudi Gaya kemudi menurut BKI 2001 Vol.II hal. 143, ditentukan menurut formula :

Cr = 132 X A X Vo² X K1 X K2 XK3 X Kt

Dimana, Vo = kecepatan maju kapal ( N ) 13.00 knots K1 = Koefisien ( tergantung aspek ratio A ) K1 = ( A + 2 )/3 ,dimana tidak boleh lebih besar dari 2 A = aspek ratio luas kemudi A

A = h²/A A = 4,307²/11,594 A = 1,6 m² K1 = (A + 2 ) / 3

K1 = ( 1,6 + 2 ) / 3 K1 = 1,2 m² K2 = koefisien, tergantung tipe dan profil kemudi K2 = 1.1 K3 = 1.15, untuk kemudi dalam pancaran propeller Kt = 1 ( normal ) 4

Maka, Cr = 132 X A X V² X K1 X K2 X K3 X Kt Cr = 132 X 11,594 X 13² X 1,2 X 1.1 X 1.15 X 1 Cr = 392611,389 N D. Perhitungan Torsi Kemudi

Perhitungan Torsikemudi menurut BKI 2001 Vol.II Sec.14.BI, ditentukan dengan Formula :

Qr = Cr X r

( Nm )

Dimana, r = 0.1 X c dimana, c = lebar daun kemudi 2,69 maka,

5

r = 0.1 x 2,69 r = 0.27 m

maka, Qr = 392611,389 x 0.27 Qr = 88995,075 (Nm )

E. Perhitungan Tongkat Kemudi

1. Diameter tongkat kemudi menurut BKI 2001 Vol.II sec 14-3 tidak boleh kurang dari : Dt = 4.2 x

Dimana, Dr = Faktor matrial = 235 untuk Reh <235 N/mm² Reh = nilai nominal searah teratas material yang digunakan ( N/mm² ) Reh = 450 N/m² ( diambil yang terbesar ) Kr =

Kr = 0.52 6

Maka, Dt = 4.2 X

Dt = 4.2 X Dt = 150,789 mm

Factor keamanan tongkat kemudi Dt = Dt + (10% X Dt) Dt = 150,789 + (0.1 X 150,789) Dt = 165,868 mm

2. Pada bagian atas dimana untuk pemindahan momen torsi gaer bantu kemudi tidak boleh lebih dari 0.9. Dt ( BKI 2001 Sec. 14-4 ) = 0.9 X Dt = 0.9 X 150,789 = 135,71 mm

3. Perhitungan pada sisi bujur sangkar untuk tenaga bantu tidak boleh lebih kurang dari 0.77 Dt ( BKI 2001 Vol.II hal 144 ) =0.77 X Dt = 0.77 X 150,789 7

= 116,107 mm

4. Perhitungan tinggi tidak boleh kurang dari 0.8. Dt ( BKI 2001 Vol.ll. hal 144 ) = 0.8 X Dt = 0.8 X 150,789 =120,63 mm

5. Pada bantalan diperlukan dengan pelapis (linier) sehingga diameter diperbesar 10% = Dt + 10% X Dt = 150,789+ (0.1 x 150,789) = 165,868 mm

F. Perhitungan Plat Daun Kemudi

Menurut BKI 2001 Vol.ll sec 14-10 1. Ketebalan pelat daun kemudi ditentukan menurut formula t = 1.74 X A X

dimana, Pr = 10 X T + Cr/10³ X A

(KN/m²)

8

Pr =

= 33,87 KN/m² a = tebal pelat yang tidak ditumpu yang terkecil ( m ) a =L/500 + 0.48 a = 97/500 + 0.48 a = 0,674 m k = Faktor material = 1 ( untuk baja struktural lambang ) tk = Faktor perlindungan terhadap korosi ( 1-2 mm )diambil 2 mm Maka, t = 1.74 X 0,674 X t = 9,65 mm

2. Pada ujung depan (nozzle plate) ketebalannya harus ditambah 25% dari tebal plat = (25% X t) + t = (0.25 X 9,65) + 9,65 = 12,06 mm

G. Perhitungan Rangka Kemudi 9

1. Jarak tebal maksimum ke alat belakang 70% dari tebal daun kemudi : = 70% X b = 0.70 X 2,69 X 1000 mm = 1883 mm

2. Jarak tebal maksimum ke sisi depan 30% dari lebar daun kemudi : = 30% X b = 0.30 X 2,69 X 1000 mm = 807 mm

3. Tebal profil daun kemudi 0.2 dari lebar daun kemudi b : = 0.2 X b = 0.2 X 2,69 X 1000 mm = 538 mm

4. Bentuk daun kemudi ke bagian belakang ( 1 ) dibagi 7 bagian : I =1.74 / 7 I = 0.25 mm

5. Bentuk daun kemudi ke sisi depan (k) dibagi 3 bagian : k = 0.75 / 3 10

k = 0.25 mm

No

% terhadap t

½ tebal

Tebal

0

0%

0,00

0,00

1

24%

1,15

2.31

2

45%

2,17

4,34

3

60%

2,89

5,79

4

75,10%

3,62

7,24

5

87,70%

4,23

8,46

6

95%

4,57

9,16

7

100%

4,82

9,65

8

97,50%

4,70

9,40

9

82%

3,95

7,91

10

0%

0,00

0,00

H. Perhitungan Kopling Kemudi

1. Diameter baut kopling menurut formula :

db = 0.62

mm

Dimana, Dt = diameter tongkat kemudi (mm) Dt = 150,789 mm n = jumlah keseluruhan baut minimal 6 buah = 6 buah e = jarak sumbu dari keseluruhan sistem baut e = 237 mm Kr = faktor material tongkat kemudi 11

Kr = 0,52 Kb = faktor material baut (analok dengan Kr) Kb = 0.614 Maka,

db = 0.62

mm

db = 0.62

db = 30,44 mm 2. Jarak sumbu baut ke tepi flens kopling tidak boleh kurang dari 1.2 – 1.5 x db :

= 1.2 x db = 1.2 x 30,44 = 36,53 mm

3. Panjang flens kopling If = (4 x jarak sumbu baut ketepi flens) + tebal maksimal daun kemudi If = 4 x 36,53+ 9,65 If = 155,77 mm

4. Lebar flens kopling

12

bf = (2 x jarak sumbu baut ketepi flens) + tebal maksimal daun kemudi bf = (2 x 36,53)+ 9,65 bf = 82,71 mm

5. Tebal flens menurut formula tf = 0.62

Dimana, Kf = faktor material flens kopling (analog dengan Kr) Kr = 0.52 Maka,

tf = 0.62 tf = 30,44 mm

tf min = 0.9 x db tf min = 0.9 x 30,44 tf min = 27,396 (memenuhi syarat maka diambil 27 mm)

6. Tebal flens kopling untuk pelepasan lubang buat tidak boleh kurang dari 0.65 x tf

13

= 0.65 x tf = 0.65 x 27 = 17,55 mm

7. Lebar material / bahan diluar lubang baut tidak boleh kurang dari 0.67 x db : = 0.67 x db = 0.67 x 30,44 = 20,39 mm

Dari perhitungan diatas maka diperoleh data : Diameter baut kopling (db)

: 30,44

mm

Jumlah baut (n)

:6

mm

Jarak sumbu baut ketepi flens

: 36,53

mm

Panjang flens kopling (If)

: 155,77

mm

Lebar flens kopling (bf)

: 82,71

mm

Tebal flens (tf)

: 30,44

mm

Tebal flens kopling untuk pelepasan lubang baut

: 17,55

mm

Lebar material / bahan diluar lubang baut

: 20,39

mm

14

I. Perhitungan pasak flens kopling a. Perhitungan jarak konitisi Lfk = 0.7 x Dt = 0.7 x 150,789 = 105,55 mm b. Perhitungan jarak alur pasak (L2) L2 = 25% x Dt = 0,25 x 150,789 = 37,697 mm

c. Perhitungan panjang pasak flens kopling Lk = Lfk – (L1 + L2) = 105,55 – (37,697+37,697) = 30,155 mm

d. Perhitungan beban pasak flens kopling P = 71620 x N / n.R (kg) Dimana, N = Daya yang ditransmisikan poros (BHP) 4000 n = putaran mesin (rpm) 700

15

R = 0.5 x Dt = 0,5 x 150,789 = 75,394 mm Maka, P = 71620 x 4000 / 700 x 75,394 = 5428,245 kg

e. Perhitungan tinggi pasak flans kopling Hk = p/Lk x Kdr Dimana, Kdr = tegangan tarik yang diijinkan (kg/cm²) Kdr1 = 400 kg/cm² Maka, Hk 1 = p/Lk x Kdr1 = 5428,245 / 30,155x 400 = 0,45 mm

f. Jarak perhitungan lebar pasak Bk = 3 x p x hk/Lfk x Kdr = 3 x 5428,245 x 0,45/105,55 x 400 = 0,174 mm

16

Dari perhitungan diatas maka diperoleh data

Jarak konitisi (Lfk)

= 105,55

mm

Jarak alur pasak (L2)

= 37,697

mm

Beban pasak (p)

= 5428,245

kg

Panjang pasak (Lk)

= 30,155

mm

Tinggi pasak (Hk)

= 0,45

mm

Lebar pasak (bk)

= 0,174

mm

J. Perhitungan pintel kemudi

Diameter pintel ditentukan dengan (BKI 2001 Vol.ll Sec.14-11) D = 0.35 Dimana, B1

= Cr/2 = 392611,389 / 2 = 196305,69 N 17

Kr

= faktor material pintel kemudi = 0.614 Maka:

D = 0.35 x = 121,51 mm

Lebar minimal pD gud geon (diluar bush) tidak boleh kurang dari 50% diameter pintel dan tidak boleh lebih dari 125 mm : 50% X D 121,51mm

= 60,756 mm Clearence pintel dengan bantalan tidak boleh kurang dari: = (D/1000) + 1.0 = (121,51 / 1000 ) +1.0 = 1,121 mm

K. Perhitungan sepatu kemudi Modulus penampang dari sepatu kemudi terhadap sumbu (BKI Vol.ll Sec 13-3)

Wz = B1 x X x k/80 (cm³) Dimana, B1 = 0.5 x Cr = 0,5 x 392611,389 = 196305,695 N 18

x = jarak masing-masing irisan penampang x = 0.5 x L50 (x maximum)

L 50 = Cr / (Pr x 10³) Dimana Pr = Cr / ( L 10 x 10³ ) = 392611,389 / (4,3 x 10³) = 91,157 mm L10 = tinggi daun kemudi = 4,3 m

L50= 392611,389 / 91,157 x 10³ = 4,31 m ( diambil 4 jarak gading = 4 x 0,67 )

Xmin = 0,5 x L50 = 0,5 x 4,31 = 2,154 m k = faktor bahan = 1,0

WZ = B1 x X x K/80 = 196305,695 x 2,154 x 1 80 19

= 5284,308 cm2

Wy = 1/3 x Wz = 0,33 x 5284,308 = 1761,436 cm2

Perencanaan profil sepatu kemudi dari plat dengan ukuran sebagai berikut :

No I II III IV V

Tinggi (h)

325 mm

Tebal (s)

120 mm

Lebar (b)

305 mm

B 30.5 12.0 12.0 12.0 30.5

H 8.13 16.25 16.3 16.3 8.1

F=bxh 247.8125 195.0 195.0 195.0 247.8125

2

Fxa a 0 0 9.25 16684.688 0 0 9.25 16684.688 0 0

Iz = 1/12 x b x h3 1363.291 4291.016 4291.016 4291.016 1363.291

20



33369.375 

15599.6297

Iz = = 33369.375+ 15599.6297 = 48969,005 cm4 Harga Wz yang akan direncanakan :

Wz =

=

= 5293,95 cm³ Koreksi Wz =

Wz Rencana - Wz Perhitungan x 100 % Wz Perhitungan

=

5284.308 -

5293.946

x 100 %

5293.946 =

0.182

< 0,5 %

(Memenuhi)

21

LAMPIRAN - LAMPIRAN

22