perhitungan daun kemudi kapal

1. 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

2. 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 = 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
2

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. = 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. = 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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

20. = 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 2
Iz = 1/12 x b x
h3
I 30.5 8.13 247.8125 0 0 1363.291
II 12.0 16.25 195.0 9.25 16684.688 4291.016
III 12.0 16.3 195.0 0 0 4291.016
IV 12.0 16.3 195.0 9.25 16684.688 4291.016
V 30.5 8.1 247.8125 0 0 1363.291
20

21. Σ 1 33369.375 Σ 2 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

22. LAMPIRAN - LAMPIRAN
22