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 :

A = …………..(m²)

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 = = 11,594m²

B. Perhitungan Daun Kemudi

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

1

b² = A / 1,6

b =

= 2,692 m

A = h X b

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

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

2

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 )

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

3

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,

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 )

4

Kr =

Kr = 0.52

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

= 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

5

=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)

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

6

= (25% X t) + t

= (0.25 X 9,65) + 9,65

= 12,06 mm

G. Perhitungan Rangka Kemudi

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

k = 0.25 mm

No % terhadap t ½ tebal Tebal

7

0 0% 0,00 0,001 24% 1,15 2.312 45% 2,17 4,343 60% 2,89 5,794 75,10% 3,62 7,245 87,70% 4,23 8,466 95% 4,57 9,167 100% 4,82 9,658 97,50% 4,70 9,409 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

Kr = 0,52

Kb = faktor material baut (analok dengan Kr)

Kb = 0.614

Maka,

db = 0.62 mm

8

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+ 9,65If = 155,77 mm

4. Lebar flens kopling

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

9

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

= 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

I. Perhitungan pasak flens kopling

a. Perhitungan jarak konitisi

Lfk = 0.7 x Dt

= 0.7 x 150,789

10

= 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

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

11

= 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

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

Kr = faktor material pintel kemudi

= 0.614

12

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

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

13

= 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

= 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 :

Tinggi (h) 325 mm

Tebal (s) 120 mm

Lebar (b) 305 mm

No B H F = b x h a F x a 2Iz = 1/12 x b x

h3

I 30.5 8.13 247.8125 0 0 1363.291II 12.0 16.25 195.0 9.25 16684.688 4291.016III 12.0 16.3 195.0 0 0 4291.016IV 12.0 16.3 195.0 9.25 16684.688 4291.016

14

V 30.5 8.1 247.8125 0 0 1363.291       

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 Perhitunganx 100 %Wz Perhitungan

= 5284.308 - 5293.946 x 100 %5293.946

= 0.182 < 0,5 % (Memenuhi)

15

LAMPIRAN - LAMPIRAN

16