Perancangan Propeller Tipe Kaplan-series pada Kapal Selam Komersial dengan Variasi Sudut Rake dan Jumlah Daun untuk Mengoptimalkan Thrust

Received: 25 Feb 2020; Published: 16 Apr 2020.
View
Open Access
Citation Format:
Abstract

Oleh karena Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell pada kapal selam masih sangat mahal dibandingkan dengan bahan bakar konvensional. Sehingga biaya produksi dan operasi sangat mahal, juga menjadi batasan operasi pada kondisi fully-submerged. Perlu dirancang propeller yang paling optimal dengan thrust terbesar dan juga efisien. Kapal selam ini dirancang untuk kepentingan eksploitasi dan eksplorasi minyak lepas pantai. Kapal selam komersial yang sebelumnya telah dirancang, kini diaplikasikan dengan propeller kaplan dan nozzle dimaksudkan untuk meningkatkan thrust. Berdasarkan penelitian sebelumnya disarankan dalam perancangan propeller sebaiknya melibatkan badan kapal dalam simulasi. Oleh karena itu, badan kapal selam nantinya akan disimulasikan bersama dengan propeller. Dengan membedakan jumlah blade dan sudut rake dari tiap propeller diharapkan didapat thrust paling besar. Blade yang diuji terdiri dari 6, 8 dan 10 bilah. Sedangkan sudut rake yaitu 50, 100, dan 150. Penelitian ini dilakukan dengan melakukan simulasi Computational Fluid Dynamic. Dengan persamaan Reynold-Averaged Navier Stokes Equation ditujukan untuk memperoleh hasil fluktuasi aliran turbulen pada material incompressible dengan property yang konstan. Dengan badan kapal yang memiliki nilai Reynold number 2.51 x 108. Disimulasikan dengan aliran turbulence model K-epsilon secara Steady-state. Hasilnya menunjukkan Propeller Ka1080 dengan sudut rake 15o memiliki Thrust dan Torque terbesar senilai 6090 kN dan 4905 kN.m dan Ka680 rake 15o memiliki efisiensi tertinggi mencapai 11,6 %.

Keywords: Kapal selam; Kaplan-series; sudut rake; Thrust; CFD

Article Metrics:

  1. H. Carlberg, “Concept design of a commercial submarine.” Norwegian University of Science and Technology, Faculty of Engineering Science and Technology, Department of Marine Technology, 2011.
  2. M. Moonesun, A. Mahdian, Y. M. Korol, M. Dadkhah, and M. M. Javadi, “Concepts in submarine shape design,”Indian Journal of Geo-Marine Sciences, vol. 34, no. 1, hal. 100-104, Januari 2016.
  3. F. Force and D. C. Strain, “Optimization Design and Hydrodynamic Test on Propeller Mini Submarine,” Science and Engineering, vol. 27, hal 1-12, Januari 2016
  4. V. Bertram, “Submarine Hull Design.” Trondheim: Norwegian University of Science and Technology, 2011.
  5. A. Trimulyono and K. Kiryanto, “Analisa Efisiensi Propeller B-Series Dan Kaplan Pada Kapal Tugboat Ari 400 Hp Dengan Variasi Jumlah Daun Dan Sudut Rake Menggunakan CFD,” KAPAL, vol. 12, no. 2, hal. 112–120, Juni 2015.
  6. A. Z. Zain, B. A. Adietya, and M. Iqbal, “Analisa Perbandingan Propeller Berdaun 4 Pada Kapal Trimaran Untuk Mengoptimalkan Kinerja Kapal Menggunakan Metode CFD,” Jurnal Teknik Perkapalan, vol. 6, no. 1, hal 178-188, Januari 2018.
  7. I. Ichwansyah, “Analisa Peningkatan Thrust Akibat Penerapan Energy Saving Device pada Kapal Perintis 500 DWT Menggunakan Metode CFD (Computation Fluid Dynamic),” Jurnal Teknik Perkapalan, vol. 7, no. 3, hal. 1-8, Agustus 2019.
  8. P. Mertes and H.-J. Heinke, “Aspects of the design procedure for propellers providing maximum bollard pull,” Ciencia y Tecnologia de Buques, vol. 8, no. 2, hal. 1-9, 2015.
  9. I. Ansys, “ANSYS advanced analysis techniques guide,” Ansys Help, 2007.
  10. J. Carlton, Marine propellers and propulsion, Burlington: Butterworth-Heinemann, 2007.
  11. P. B. Setyabudi, D. Chrismianto, and G. Rindo, “Analisa Nilai Thrust dan Torque Propeller Tipe B-Series pada Kapal Selam Midget 150m dengan Variasi Skew Angle dan Blade Area Ratio (Ae/Ao) Menggunakan Metode CFD,” KAPAL, vol. 13, no. 3, hal. 109–118, 2016.
  12. ITTC, “Guidelines. 2011,” Pract. Guidel. Sh. CFD Appl., vol. 20, pp. 395–429, 2011.
  13. M. M. Barnitsas, D. Ray, and P. Kinley, “KT, KQ and efficiency curves for the wageningen b-series propellers,” University of Michigan, Mei 1981.
  14. C. W. Dekanski, “Design and analysis of propeller blade geometry using the PDE method,” University of Leeds, 1993.
  15. K. B. Yeo, R. Sabatly, W. Y. Hau, and C. M. Ong, “Effects of Marine Propeller Performance and Parameters Using CFD Method,” J. Appl. Sci., vol. 14, no. 22, hal. 3083–3088, 2014.
  16. M. Z. A. Z. Abidin and S. W. Adji, “Analisa Performance Propeller B-Series dengan Pendekatan Structure dan Unstructure Meshing,” Jurnal Teknik ITS, vol. 1, no. 1, hal. G241--G246, 2012.