chapter 13 epm

8/19/2019 Chapter 13 Epm

http://slidepdf.com/reader/full/chapter-13-epm 1/217

MODUL 13

ENGINE PROP MATCHING



SYLABUS1. Introduction to Marine Transmission System

2. Types of Marine Transmission System

3. Choosing & Analyze Marine Transm. System

4. Direct Diesel

5. Geared Diesel

6. Diesel Electric Propulsion7. Gas Turbine Transmission System

8. Steam Turbine Transmission System

9. Combined Transmission System

10. Shafting Arrangement11. Gear Theory

12. Gear-box Design

13. ENGINE, GEARBOX, AND PROP MATCHING



ENGINE PROPELLER MATCHING



I. REVIEW TENTANG DAYA MOTOR PENGGERAK KAPAL

1. DEFINISI & FORMULA

Secara umum kapal yang bergerak di media air dengan kecepatan tertentu, maka akan

mengalami gaya hambat (resistance) yang berlawanan dengan arah gerak kapal tersebut. Besarnya gaya hambat yang terjadi harus mampu diatasi oleh gaya dorong

kapal (thrust) yang dihasilkan dari kerja alat gerak kapal (propulsor). Daya yang

disalurkan (PD ) ke alat gerak kapal adalah berasal dari Daya Poros (PS), sedangkan

Daya Poros sendiri bersumber dari Daya Rem (PB) yang merupakan daya luaran motor

penggerak kapal.

Ada beberapa pengertian mengenai daya yang sering digunakan didalam melakukanestimasi terhadap kebutuhan daya pada sistem penggerak kapal, antara lain :

(i) Daya Efektif (Effective Power-PE);

(ii) Daya Dorong (Thrust Power-PT);

(iii) Daya yang disalurkan (Delivered Power-PD);

(iv) Daya Poros (Shaft Power-PS);

(v) Daya Rem (Brake Power-PB); dan(vi) Daya yang diindikasi (Indicated Power-PI).



Daya Efektif (PE)

adalah besarnya daya yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya hambat dari

badan kapal (hull), agar kapal dapat bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain dengan kecepatan servis sebesar VS.

Daya Efektif ini merupakan fungsi dari besarnya gaya hambat total dan

kecepatan kapal. Untuk mendapatkan besarnya Daya Efektif kapal, dapat

digunakan persamaan sebagai berikut ;

PE = RT x Vs

dimana :

PE = Daya Efektif, dlm. satuan kWatt

RT = Gaya Hambat Total, dlm. satuan kN

VS = Kecepatan Servis kapal [{Kec. dlm Knots} * 0.5144 = {Kec. dlm m/det}]



Daya Dorong (PT)

adalah besarnya daya yang dihasilkan oleh kerja dari alat gerak kapal

( propulsor) untuk mendorong badan kapal. Daya Dorong merupakanfungsi dari gaya dorong dan laju aliran fluida yang terjadi saat alat gerak

kapal bekerja.

Adapun persamaan Daya Dorong dapat dituliskan sebagai berikut ;

P T = T x V a

dimana :

PT = Daya Dorong, dlm. satuan kWatt

T = Gaya Dorong, dlm. satuan kN

Va = Kecepatan advanced aliran fluida di bagian Buritan kapal [m/det] = Vs ( 1 – w ); yangmana w adalah wake fraction (fraksi arus ikut)



Daya Yang Disalurkan ( PD )

adalah daya yang diserap oleh baling-baling kapal guna menghasilkan

Daya Dorong sebesar PT, atau dengan kata lain, PD merupakan daya

yang disalurkan oleh motor penggerak ke baling-baling kapal ( propeller)yang kemudian dirubahnya menjadi Daya Dorong kapal (PT).

Variabel yang berpengaruh pada daya ini adalah Torsi Yang Disalurkan

dan Putaran baling-baling, sehingga persamaan untuk menghitung PD

adalah sebagai berikut ;

P D = 2 πQDnP

dimana :

PD = Daya Yang Disalurkan, dlm. satuan kWatt

QD = Torsi Baling-baling kondisi dibelakang badan kapal, dlm. satuankNm

nP = Putaran Baling-balin, dlm. satuan rps



Daya Poros (PS)

adalah daya yang terukur hingga daerah di depan bantalan tabung poros (stern

tube) dari sistem perporosan penggerak kapal. Untuk kapal-kapal yang

berpenggerak dengan Turbin Gas, pada umumnya, daya yang digunakanadalah PS.

Daya Rem (Brake Power, PB )

adalah daya yang dihasilkan oleh motor penggerak utama (main engine)

dengan tipe marine diesel engines

Pada sistem penggerak kapal yang menggunakan Marine Diesel Engines (

type of medium to high speed ), maka pengaruh rancangan sistem transmisi

perporosan adalah sangat besar didalam menentukan besarnya daya PS. Jika

kamar mesin terletak dibelakang dari badan kapal, maka besarnya losses

akibat sistem transmisi perporosan tersebut adalah berkisar 2 - 3 %.

Namun bila kamar mesin terletak agak ke tengah atau jauh di depan, maka

besarnya losses akan semakin bertambah.



Gambar 1 – Gaya-gaya Yang Bekerja

Pada Sis tem Penggerak Kapal

PE : effective Power= R.V

PB : Break Horse Power PT : Propeller Thrust Power

PD : Delivered Power with propeller behind the hull

R : Total ship Resistance

T : Thrust Force



2. EFISIENSI PADA SISTEM PENGGERAK KAPAL

Sistem penggerak kapal memiliki beberapa definisi tentang daya yang

ditransmisikan mulai dari daya yang dikeluarkan oleh motor penggerak hingga

daya yang diberikan oleh alat gerak kapal ke fluida sekitarnya. Rasio dari daya-

daya tersebut sering dinyatakan dengan istilah efisiensi, meskipun untuk beberapa hal sesungguhnya bukanlah suatu nilai konversi daya secara

langsung.

Efisiensi Lambung, 0HULL,

adalah rasio an tara daya efek tif (PE) dan daya dorong (PT).

Efisiensi Lambung ini merupakan suatu bentuk ukuran kesesuaian rancangan

lambung (stern) terhadap propulsor arrangement-nya, sehingga efisiensi ini

bukanlah bentuk power conversion yang sebenarnya. Maka nilai Efisiensi

Lambung inipun dapat lebih dari satu, pada umumnya diambil angka sekitar

1,05.



Perhitungan-perhitungan yang

sering digunakan dalam

mendapatkan efisiensi

lambung adalah sebagai

berikut :

t dan w merupakan propu lsion

parameters, dim ana t adalah

Thrust Deduct ion Factor

yang dapat diperoleh dengan

persamaan sebagai berikut ;



Sedangkan, w adalah wake fraction yang dapat dicari dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut,



Efisiensi Baling-baling (Propeller Eff iciency), PROP, adalah rasio an tara

daya doron g (PT) dengan daya yang disalurkan (PD). Efisiensi ini merupakan

power conversion, dan perbedaan nilai yang terjadi adalah terletak pada dimana

pengukuran Torsi Balingbaling (Propeller Torque) tersebut dilakukan. Yakni,

apakah pada kondisi open water (QO) atau pada kondisi beh ind the sh ip (QD).Persamaan berikut ini menun juk kan kedua kondisi dari Efisiensi Baling-baling,

sebagai berikut ;



Karena ada dua kondisi tersebut, maka muncul suatu rasio efisiensi yaitu yang

dikenal dengan sebutan Efisiens i Relative-Rotative, RR ; yang merupakan

perbandingan antara Efisiensi Baling-baling pada kondisi di belakang kapal

dengan Efisiensi Balingbaling pada kondisi di air terbuka, sebagai berikut ;

sehingga h RR sesungguhnya bukanlah merupakan suatu sifat besaran efisiensi yang sebenarnya (bukan merupakan power conversion). Efisiensi ini hanya

perbandingan dari besaran nilai efisiensi yang berbeda. Maka besarnya

efisiensi relative-rotative dapat pula lebih besar dari satu, namun pada

umumnya diambil nilainya adalah berkisar satu.



Efisiensi Transmisi Poros (Shaft Transm iss ion Eff icienc y), S ,

secara mekanis umumnya dapat didefinisikan dengan lebih dari satu macam tipe

efisiensi, yangmana sangat tergantung dari bentuk konfigurasi pada stern

arrangement-nya. Efisiensi ini merupakan product dari keseluruhan efisiensi masing-masing individual komponen terpasang. Efisiensi ini dapat dinyatakan

seperti persamaan, sebagai berikut ;



Efisiensi Keseluruhan (Overall Efficiency, P ),

yang dikenal juga dengan sebutan Propulsive Efficiency, atau ada juga yang

menyebutnya Propulsive Coefficient adalah merupakan hasil dari keseluruhan

efisiensi di masing-masing phrase daya yang terjadi pada sistem propulsi kapal

(sistem penggerak kapal). Efisiensi Keseluruhan dapat diperoleh dengan

persamaan, sebagai berikut ;

HULL, O, dan RR adalah tergantu ng pada karakteris t ik hy dro dynam ics ,

sedangkan S adalah tergantung pada karakteristik mekanis dari sistem propulsi

kapal. Namun demikian, peranan yang terpenting adalah upaya-upaya guna

mengoptimalkan P.



3. DAYA MOTOR YANG DI-INSTAL

Daya motor penggerak kapal (PB) yang dimaksud adalah Daya Rem (Brake Power) atau daya

yang diterima oleh poros transmisi sistem penggerak kapal (PS), yang selanjutnya

dioperasikan secara kontinyu untuk menggerakkan kapal pada kecepatan servisnya (VS). Jika

besarnya efisiensi mekanis pada susunan gearbox, yang berfungsi untuk me-reduce dan me-

reverse putaran motor penggerak, adalah 98 persen (seperti ditunjukkan pada Gambar 2).Maka daya motor penggerak kapal dapat dihitung, seperti persamaan dibawah ini ;

Yangmana PB-CSR adalah daya output dari motor penggerak pada kondisi Continues Service

Rating (CSR), yaitu daya motor pada kondisi 80 - 85% dari Maximum Continues Rating

(MCR)-nya. Arti phisiknya, daya yang dibutuhkan oleh kapal agar mampu beroperasi dengan

kecepatan servis VS adalah cukup diatasi oleh 80 - 85% daya motor (engine rated power) dan

pada kisaran 100% putaran motor (engine rated speed).

Sehingga untuk menentukan besarnya daya motor yang harus di-instal di kapal, adalah

seperti yang ditunjukkan oleh persamaan sebagai berikut ;

Daya pada PB-MCR inilah yang selanjutnya dapat

digunakan sebagai acuan dalam

melaksanakan proses pemilihan motor penggerak (Engine

Selection Process).

II KARAKTERISTIK LAMBUNG & BALING BALING



Salah satu tahapan yang sangat

berpengaruh didalam melaksanakanproses Analisa Engine - Propeller

Matching adalah tahap pemodelan dari

karakteristik badan kapal yang

dirancang/diamati. Hal ini disebabkan

karena Karakteristik Badan Kapal

mempunyai efek langsung terhadapkarakteristik baling-baling ( propeller).

Pada Persamaan (9) dan (10), terlihat

bahwa karakteristik badan kapal secara

hidrodinamis akan mempengaruhi

terhadap kinerja propeller.

II. KARAKTERISTIK LAMBUNG & BALING-BALING

(HULL & PROPELLER CHARACTERISTICS)



1. TAHANAN KAPAL & KECEPATAN SERVIS

Tahanan kapal ini merupakan gaya hambat dari media fluida yang dilalui oleh

kapal saat beroperasi dengan kecepatan tertentu. Besarnya gaya hambat total ini

merupakan jumlah dari semua komponen gaya hambat (tahanan) yang bekerja di

kapal, meliputi Tahanan Gesek, Tahanan Gelombang, Tahanan Appendages,Tahanan Udara, dsb.

Secara sederhana Tahanan Total Kapal dapat diperoleh dengan persamaan,

sebagai berikut ;

dimana :

D adalah massa jenis fluida (Kg/m3);

CT adalah koefisien tahanan total kapal;

S merupakan luasan permukaan basah dari badan kapal (m2).

Dan jika variabel-variabel tersebut adalah constant ( a ), maka Persamaan 16dapat dituliskan sebagai berikut ;



Gambar 3 – Karakterist ik Tahanan Kapal



2. GAYA DORONG KAPAL ( T SHIP )

Gaya Dorong (Thrust) kapal merupakan komponen yang sangat penting,

yangmana digunakan untuk mengatasi Tahanan (Resistance) atau Gaya Hambat

kapal. Pada kondisi yang sangat ideal, besar gaya dorong yang dibutuhkan =

gaya hambat yang terjadi. Namun kondisi tersebut sangat tidak realistis, karena

pada faktanya di badan kapal tersebut terjadi phenomena hidrodinamis yang

menimbulkan degradasi terhadap nilai besaran gaya dorong kapal.

Sehingga untuk gaya dorong kapal dapat ditulis sebagai berikut ;

dimana t adalah thrust deduction factor.

Kemudian dengan mensubstitusi R di Pers. (18) dengan yang tertulis di Pers. (17),

maka diperoleh hubungan persamaan sebagai berikut ;

Selanjutnya, jika unsur VS pada Pers. (19) ini juga disubstitusikan dengan Pers.

(8), diperoleh model persamaan gaya dorong kapal (T SHIP ) adalah sebagai berikut

;



3. KARAKTERISTIK BALING-BALING KAPAL

Secara umum karakteristik dari baling-baling kapal pada kondisi open water test

adalah seperti yang direpresentasikan pada Diagram K T – K Q – J (lihat Gambar

4). Setiap tipe dari masing-masing baling-baling kapal, memiliki karakteristik

kurva kinerja yang berbeda-beda. Sehingga kajian terhadap karakteristik baling-baling kapal tidak dapat di-generalised untuk keseluruhan bentuk atau tipe dari

baling-baling.

Model persamaan untuk karakteristik kinerja propeller adalah sebagai berikut :



-0.200

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100

K T , K Q , E f f

JKT 10KQ Eff



4. INTERAKSI LAMBUNG KAPAL & BALING-BALING

Interaksi lambung kapal dan baling-baling (Hull & Propeller Interaction) merupakan

upaya-upaya pendekatan diatas kertas untuk mendapatkan karakteristik kinerja

balingbaling saat beroperasi untuk kondisi behind the ship. Metodenya adalah

dengan mengolah Pers. (20) dan Pers. (21), sebagai berikut ;

Maka Pers. (25) menjadi :

Sehingga diperoleh hubungan

persamaan, sebagai berikut ;



Jika ditambahkan untuk kebutuhan Hull Service Margin; yaitu kebutuhan yang

dikarenakan dalam perhitungan perencanaan, yang mana analisanya dikondisikan

untuk ideal conditions, antara lain :

1. “ perfect surfaces” pada lambung dan baling-baling kapal

2. calm wind & seas, maka perlu ditambahkan allowances sebesar ± 20% dari nilai KT tersebut. Dan notasinya pun ditambahkan sub-script “ SM ” , yang artinya

adalah service-margins.

Langkah berikutnya adalah

dengan membuat ‘tabulasi’ dari

Pers. (27) dan Pers. (28).

Harga “J ” diambil dari Diagram

Openwater Test baling-baling

yang akan digunakan pada kapal,

yaitu dari angka terendah

bergerak secara gradual ke angkatertingginya. Kemudian, hasil

tabulasi tersebut di- plot-kan pada

Diagram Openwater Test

balingbaling tersebut seperti yang

di-ilustrasi-kan pada gambar-

gambar berikut ini,



Pada Gambar 6 terlihat bentuk interaksi dari kinerja propeller pada kondisi di

belakang badan kapal, yangmana pada Kurva [1] merupakan trendline koefisien

propeller thrust untuk trial conditions. Dan dengan melihat keadaan kurva J [2],diperoleh harga koefisien propeller torque, K Q pada kondisi trial. Sedangkan, Kurva

[3] adalah trendline dari propeller thrust coefficient pada kondisi hull service margin

dan dengan menarik kurva J [4] sedemikian hingga melewati titik K T-SM , maka

diperoleh koefisien torsi baling-baling, KQ-SM, pada kondisi hull service margin.

Selanjutnya, kedua angka K Q

dan KQ-SM

inilah yang digunakan untuk menentukan

karakteristik beban propeller ( propeller load characteristics).

Kurva Open Water B series 5-105



0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

K T , K Q , E f f

J

Kurva Open Water B series 5 105

KT Trial KT Margin KT 10KQ Eff



5. KARAKTERISTIK BEBAN BALING-BAL ING

(PROPELLER LOAD CHARACTERISTICS)

Didalam mengembangkan ‘trend ’ karakteristik beban propeller, variabel yang terlibat

adalah propeller torque dan propeller speed. Untuk propeller torque merupakan hasil

pengolahan secara grafis dari hull & propeller interaction, yaitu K Q dan K Q –SM ; yang

kemudian dikembangkan seperti persamaan dibawah ini,

Jika KQ ; KQ-SM ; r ; D adalah konstan, maka

Pers. (29) dan Pers. (30) dapat ditulis sebagai

berikut :

Dari kedua Pers. (31) dan Pers. (32)

tersebut diatas, maka trend karakteristik

propeller power ( ∞ Propeller Load )

dapat diperoleh sebagai berikut ;

[Power] = [Torqu e] * [Speed]



Tahap berikutnya adalah

mentabulasikan Persamaan (33)

dan Persamaan (34) dengan

inputan “propeller speed”, yang

diperoleh dari “engine speed”

setelah diturunkan oleh

mechanical gears (perhatikan

gears ratio-nya). Gambar 7 dan 8

mengilustrasikan tentang tabulasi

dan trend dari propeller power

yang dikembangkan.

III KARAKTERISTIK MOTOR PENGGERAK KAPAL



1. POWER & ENERGY LOSS

Seperti diketahui bahwa energy pada motor penggerak ini adalah berasal dari bahan

bakar (fuel), yangmana energy tersebut hilang ke atmosphere dalam bentuk panas

adalah ± 35% ; lalu ± 25% hilang melalui air pendingin dan getaran ; serta sekitar 2%hilang pada poros propeller. Sehingga hanya sekitar 38% dari energy dari fuel yang

tertinggal untuk propulsion.

Dari sisa sekitar 38% tersebut, secara kasar dapat dibagi-bagi lagi, yaitu : ± 3%

digunakan untuk mengatasi air resistance, ± 27% terpakai untuk mengatasi wave

resistance, ± 17% digunakan untuk mengatasi resistance akibat wake & propeller wash, ± 18% untuk mengatasi skin friction, dan sekitar 35% dipakai untuk memutar

propeller (baling-baling).

III. KARAKTERISTIK MOTOR PENGGERAK KAPAL



2. ENGINE PERFORMANCE CURVES

Kurva engine performance pada umumnya oleh engine manufacturers dinyatakan

dalam bentuk plotting hubungan antara Brake Horse Power (BHP), Engine Torque,

Fuel Consumption sebagai fungsi dari engine speed. Dan jarang ada dari engine

manufacturer yang juga menyediakan kurva Shaft Horse Power (SHP), yang mana

trend-nya dibawah dari kurva BHP (lost akibat gearbox).

Proses terhadap engine performance dikapal sendiri melibatkan beberapa tahapan

adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 9,



Tahap yang pertama adalah energy dari fuel (bahan bakar), seperti yang

ditunjukkan pada Pers. (35) sebagai berikut ;

P ENG = mfuel × C f ………………………………………………………… ( 35)

dimana :

PENG = Engine Power (Daya Motor Penggerak)

M fuel = mass fuel rate (Laju Aliran Bahan Bakar)

Cf = Calorific Value of Fuel (Nilai Kalor Bahan Bakar)

Pers. (35) merepresentasikan bahwa besarnya engine power adalah proporsional dengan banyaknya jumlah bahan bakar yang disuplai ke engine. Sedangkan,

jumlah dari bahan bakar yang disuplai adalah tergantung pada pengaturan di-

engine fuel setting (fuel stroke position).

Di tahap yang kedua (Combustion Process), engine power dapat dinyatakan

sebagai berikut :P ENG = bmep x L x A x n ……………… ( 36)

bmep = Brake mean effective pressure

L = Langkah Torak (Length of stroke)

A = Area of piston-bore (Luasan torak)

n = Rate of power strokes



Dari Pers. (36) terlihat bahwa besarnya engine power sangat tergantung dari

besarnya bmep yang terjadi pada engine, karena harga L, A, dan n pada suatu

engine adalah sudah tetap. Sehingga dengan kata lain, besarnya engine power

adalah proporsional dengan nilai dari bmep yang terjadi.

Tahap yang ketiga adalah engine power yang diukur dengan metode pengereman

di engine test bed, yang mana merupakan power output dari engine seperti yang

ditunjukkan pada Pers. (37) sebagai berikut ;

P ENG = QENG x nENG …………………………………………………… (37)

dimana :QEng = Engine Torque

nEng = Engine Speed

Berdasarkan Pers. (37) tampak bahwa perubahan yang signifikan dari engine

power hanya dapat dilakukan dengan merubah nilai dari engine torque-nya.

Masing-masing variabel potensial pada Pers. (35), Pers. (36), dan Pers. (37)memiliki keterikatan dan pengaruh secara proporsional, sehingga kondisi tersebut

dapat disederhanakan sebagai berikut ;



Artinya “Nilai Engine Torque (QEng ) akan secara signifikan berubah, apabila pada

proses pembakaran didalam silinder terjadi perubahan harga Brake Mean Effective

Pressure (bmep). Dan perubahan harga bmep tergantung pada jumlah Mass Fuel

Rate ( mfuel ) yang disuplai ke engine” .

Hubungan engine torque dan engine speed dapat diilustrasikan seperti gambar

berikut ini,

IV KOMBINASI KARAKTERISTIK ENGINE & PROPELLER



IV. KOMBINASI KARAKTERISTIK ENGINE & PROPELLER

1. MATCHING POINT

Matching point suatu titik operasi dari

putaran motor penggerak kapal

(RPM ) yang sedemikian hingga tepat (match) dengan karakter beban

propeller, yaitu titik operasi putaran

motor dimana absorbed- power oleh

propeller sama dengan produced-

power oleh engine dan menghasilkan

speed kapal yang mendekati (samapersis) service-speed yang

direncanakan.

Karakteristik Propeller ditunjukkan

pada Gambar 8, sedang karakteristik

engine pada Gambar 11. Untuk dapat menyamakan kedua trendline ke

dalam satu sarana plotting yang

sama, maka terlebih dahulu harga

kedua trendline dijadikan dalam

persen (%) seperti yang digambarkan

pada kurva berikut ini;



Pada engine speed, n, adalah merupakan titik operasi putaran motor penggerak

yang sesuai dengan kondisi beban propeller, sebab, daya yang dihasilkan oleh

motor penggerak adalah sama dengan daya yang diabsorb oleh propeller, P.

Hal ini tentunya akan memberikan konsekuensi yang optimal terhadap pemakaian

konsumsi bahan bakar dari motor penggerak kapal terhadap kecepatan servis

kapal yang diinginkan.

Seperti diketahui bersama bahwa di kapal yang dapat dilihat adalah indikator

engine speed (rpm, atau rps) dan kecepatan kapal (knots, atau Nmile/hour).

Sehingga penetapan putaran operasi dari motor penggerak, merupakan “kunci”kesuksesan dalam operasional sistem propulsi kapal secara keseluruhan.

(a) REDUCING FUEL SUPPLIED TO ENGINE

Penurunan bahan bakar (fuel) yang disuplai ke engine akan menyebabkan

turunnya bmep, dan tentunya akan menurunkan engine torque. Perubahan pada

engine torque inilah yang selanjutnya dipakai untuk menentukan besaran putaranengine dengan cara men-set posisi engine throttles (fuel stroke position) untuk

kebutuhan operasional kapal, sebagai berikut ;

1 - S (Slow Ahead )

2 - H (Half Ahead)

3 - F (Full Ahead)

Gambar 13 memberikan ilustrasi beberapa kondisi matching points antara kurva



Gambar 13 memberikan ilustrasi beberapa kondisi matching points antara kurva-

kurva torsi motor penggerak terhadap kurva beban propeller. Terlihat titik

perpotongan antara kurva engine torque [1] dan kurva propeller load yang mana

menghasilkan titik operasi {P1 & N1}; Yaitu bilamana kapal diinginkan bergerak

dengan kecepatan yang relatif rendah (slow ahead), seperti misalnya kondisi

daerah perairan terbatas.

Matching points

{P2 & N2} dan {P3 & N3}

dibutuhkan untuk

mendukung dan

memenuhi tingkat

operasional kapal,

bilamana dikehendaki

peningkatan kecepatan

servis kapal.



(b). EFFECT OF INCORRECT PITCH

Pada keadaan dimana terjadi kesalahan dalam penentuan Pitch dari propeller pada

sistem propulsi kapal, maka hal ini juga akan memberikan dampak pada

operasional motor penggerak kapal. Salah satu indikasi yang sangat tampak,

adalah pada harga engine speed yang dicapai oleh motor penggerak kapal saat

dioperasikan. Hal ini seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14.



Jika matching point untuk pitch yang tepat adalah pada titik

operasi {P1 & N1}, maka kondisi pitch yang tidak tepat untuk kurva

beban propeller terjadi seperti kurva [2] dan kurva [3] . Kurva [2]

menunjukkan karakteristik beban propeller untuk kondisi pitch

yang terlalu rendah (light propeller load), sedangkan kurva [3] menunjukkan karakteristik beban propeller untuk kondisi pitch

yang terlalu tinggi (heavy propeller).

Dari Gambar 14 terlihat bahwa ketika beban propeller bertambah

(heavy propeller) akibat pitch yang terlalu tinggi, maka trend

beban cenderung bergeser naik. Kemudian titik potong kurvabeban propeller tersebut dengan kurva maximum engine torque,

cenderung bergeser sedemikian hingga putaran engine turun

hingga titik N3. Kondisi seperti ini adalah sangat tidak

menguntungkan untuk operasi engine, seakan-akan engine

beroperasi dalam kondisi over load.

Demikian juga sebaliknya, ketika beban propeller lebih ringan

akibat pengambilanpitch yang terlalu rendah. Maka beban

propeller yang terjadi akan bergeser turun, sehingga putaran

engine akan naik hingga N2. Kondisi ini pun tentunya akan

merusak engine, karena engine seakan-akan beroperasi dalam

kondisi over speed.

(c) DESIGN FOR RESISTANCE CHANGE



(c) DESIGN FOR RESISTANCE CHANGE

Dalam operasional kapal hingga kurun waktu tertentu, maka tentunya lambung

kapal akan mengalami kekasaran permukaan akibat adanya binatang laut (tirem,

kerang, dll) yang menempel pada dinding-dinding lambung tersebut. Hal ini secara

umum akan menambah nilai dari tahanan kapal, seperti direpresentasikan pada

Gambar 15.



Ketika kapal masih dalam kondisi baru (clean hull, smooth, etc), kondisi

kurva beban propeller seperti yang digambarkan pada kurva [1] . Dan saat

itu jika engine di-r unning dengan engine torque seperti digambarkan oleh

kurva [1], maka design speed untuk kapal sudah dapat dicapai pada

kondisi engine speed, N1.

Namun, saat lambung kapal sudah banyak ditempeli oleh binatang-

binatang laut maka tahanan kapal akan berubah seperti yang ditunjukkan

oleh kurva .

Bila engine dirunning tetap seperti yang ditunjukkan oleh kurva [2] , makaengine speed akan turun dari N1 ke N2. Dan tentu sebagai konsekuensi

adalah kecepatan servis kapal akan mengalami penurunan juga. Akan

tetapi, bila engine masih memiliki ‘margin’ yang cukup sedemikian hingga

kurva engine torque dapat dinaikkan seperti yang digambarkan oleh kurva

[1] , maka engine speed dapat dipertahankan pada N1. Sehingga kondisi

operasional kapal tidak ‘terganggu’ (kecepatan servis kapal masih mampudipertahankan).

Sebagai catatan bahwa kondisi operasi kurva [2] adalah masih berada

pada ± 90% rated bmep (atau, pada 85-90% rated power at 100% rated

speed).

2 ENGINE RATING



2. ENGINE RATING

Apabila engine di-rated pada 10.000 kW, artinya adalah, Daya sebesar 10.000 kW

disuplai oleh engine ke propeller. Walaupun demikian, perlu diketahui juga bahwa

pada kondisi yang bagaimana engine tersebut mampu memproduksi daya

sebesar 10.000 kW tersebut. Misalnya, bagaimana keadaan dari lingkungan

ruangan saat engine di-rated, dan bagaimana pula harga dari putaran poros.

Kemudian, bagaimana seorang marine engineer ini menentukan service rating

power.

Ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan didalam penentuan engine

rating tersebut, antara lain :• Rated Power

• Rated Torque

• Rated Speed

• Rated Brake Mean Effective Pressure

Dimana seperti telah ditulis pada persamaan sebelumnya, bahwa ;



b i d tk i



bagaimana mendapatkan maximum rated eng ine speed ?

Hampir keseluruhan motor penggerak kapal sebenarnya memiliki sedikit

‘tambahan’ untuk maximum r ated engine speed, yang mungkin hanya dapat

digunakan untuk periode yang relatif singkat.

Dengan mengambil asumsi bahwa kondisi overload power adalah 10% ,

maka P ∞ n3 dapat diuraikan sebagai berikut ;

Sehingga engine speed masih dapat dinaikkan hingga3% untuk waktu yang relatif pendek (singkat).

Kecepatan motor hingga 103% ini hanya dapat

diharapkan jika kapal beroperasi dalam kondisi beban

yang relatif rendah.

B i d ????



Bagaimana dengan rated bmep- nya ????

Secara garis besar rated brake mean effective pressure (rated bmep) dibatasi

oleh fuel system dan Turbocharger. Engine manufacturer telah men-set kondisi

dari Continues bmep rating, yaitu kondisi dimana terjadi maximum rated torquedan maximum rated speed.

Besarnya maximum rated torque adalah proporsional terhadap besarnya

maximum rated bmep.

Maka arti phisiknya, Maximum Continues

Power Rating adalah kondisi rating dari

engine power pada 100 % bmep dan 100 % rpm, yang telah ditetapkan oleh engine

builder. Ini merupakan nilai rating yang

disajikan oleh engine builder untuk

pemakaian operasi secara kontinyu pada

kondisi yang standar.



Apa yang dimaksud dengan kondisi standar ???

KOREKSI RATING

Haruslah dipahami bahwasannya rating yang ditetapkan oleh engine builder,sesungguhnya masih belum mempertimbangkan kondisi lingkungan engine saat

terpasang di kapal (ship environment). Ambient conditions sangat berpengaruh

pada engine performance. Rating yang dikembangkan oleh engine builder

adalah specified under standard conditions.

Jika engine dioperasikan pada ambient conditions yang tidak standar, maka

engine rating harus dimodifikasi (misalnya dioperasikan pada daerah tropis).

Ada beberapa standar yang diikuti (lihat Tabel 1), dan langkah-langkah yang

diambil guna pemodifikasian dari engine rating dengan mempertimbangkan

ambient operating conditions saat service adalah dikenal dengan istilah DE-

RATING.



3. RUMUSAN EMPIRIS YANG SERING DIGUNAKAN UNTUK PERTIMBANGAN

TEKNIS TERHADAP PERBEDAAN ANTARA KONDISI OPERASI YANG

SEBENARNYA DENGAN KONDISI YANG STANDAR

a. De-rate motor penggerak kapal, sebesar 10% ; untuk setiap penurunan tekananbarometrik sebesar 4 inch-Hg.

b. De-rate motor penggerak kapal, sebesar 2,5% ; untuk setiap kenaikan

temperatur kondisi udara sekitar (ambient air condition) sebesar 10 0 F.

c. De-rate motor penggerak kapal, sebesar 1% ; untuk setiap kenaikankelembaban relatif (relative humidity) dari kondisi udara sekitar (ambient air

condition) sebesar 10%.

d. Untuk motor penggerak kapal dengan sistem pendingin “intercooled” dan

menggunakan ‘air laut’; maka De-rate motor penggerak kapal, sebesar 2%;

untuk setiap kenaikan temperatur air laut (ambient air condition) sebesar 10 0 F.

e. De-rate motor penggerak kapal, sebesar 1% ; untuk setiap kenaikan ‘ exhaust

back pressure’ (ambient air condition) sebesar 4 inch-Hg.



OPER TING M RGINS



(1) ENGINE OPERATING MARGINS

Nilai BMEP diturunkan hingga dibawah dari maximum

rated bmep yang telah di-set oleh engine-builder. Hal ini

dimaksudkan untuk mengurangi maintenance, sebab

engine di-running pada kondisi beban mekanis danbeban thermal yang lebih rendah.

Berikutnya adalah seberapa jauh nilai bmep tersebut

diturunkan? dan ternyata tidak mudah untuk

menjawabnya. Pada umumnya diambil allowance

sebesar 10 %.

(2) HULL SERVICE MARGIN

Analisis tentang Resistance dan Powering adalah dibuat

untuk kondisi-kondisi yang ideal, misalnya : perfect

surfaces on hull & propeller, calm wind & seas, etc. Yang

mana pada kenyataannya bahwa kondisi servis adalahsangat berbeda. Kemudian, bagaimana besarnya

allowances yang harus diambil untuk kondisi tersebut ?,

dan inipun juga tidak mudah dijawab. Secara umum,

allowance yang diambil adalah berkisar 20 %.



Nilai margin sebesar 30% tersebut mungkin agak



Nilai margin sebesar 30% tersebut mungkin agak

berlebihan, dalam prakteknya nilai dari margins tersebut

biasanya merupakan nilai gabungan yang diambil

secara empiris.

Di dalam proses mengestimasi service speed dan

engine power yang dibutuhkan di kapal, biasanya calon

pemilik kapal akan melakukan pendekatan kepada pihak

galangan serta meminta quatation untuk kapal

bangunan baru. Marg in s mungkin ju ga dapat

didefinisikan sebagai ‘Ketentuan Kontrak’ (atau juga

‘Kecepatan Servis’ untuk operasional kapal ).

Selain itu, Calon pemilik kapal biasanya juga

mensyaratkan khusus terhadap ukuran tonase bobot

mati kapal yang dibutuhkan, jenis muatan, kecepatan

servis kapal, yangmana keinginannya untuk sea margindan route-route perdagangan yang diproyeksikan

tersebut terkait dengan Beaufort Number. Kebutuhan

daya tersebut kemudian akan diestimasi, serta titik

operasi baling-baling yang direncanakan akan

ditetapkan oleh calon pemilik kapal, galangan dan

engine builder.

(3) HULL & PROPULSION SERVICE MARGIN PRACTICES

P kt k b li b li 85 90% d i



Prakteknya, guna merancang baling-baling yang mampu menyerap 85 ~ 90% dari

rated power pada rated speed yang benar. Perolehan 10 ~ 15% tersebut dapat

digunakan mempertahankan kecepatan servis seiring dengan penambahan beban

kapal akibat foulings.

Kapal sebaiknya dijadwalkan secara tertentu ‘dry docking’, sebagaimana MCP

rating ketika sudah mendekati 100% (indikator beban di Engine sudah memberikan

‘warning’). Setiap engine-maker memiliki diagram operasi engine (Gambar 17),

yang me-representasi-kan area operasi engine yang diperbolehkan. Selain itu,

Engine-maker juga menyediakan speed power maps (Gambar 18), dan biasanya

makers membatasi beban pengoperasian engine diluar continues operationenvelopes hingga ± 8,3% dari waktu antara periode overhoul pemeliharaan major.

Jika tidak ada kasus, nilai 100% Torque (bmep) sebaiknya dilebihkan. Putaran

engine dinaikkan hingga lebih 103% dari rated yang diijinkan dalam servis.

Berdasarkan Gambar 18, diperoleh bahwa untuk masing-masing kurva beban

propeller memiliki batasan tersendiri terhadap available power (sbg output power)yang dikeluarkan oleh engine. Jika margin bertambah maka kurva beban propeller

(initial) akan bergerak turun dan bergeser ke kanan. Artinya, Jumlah kebutuhan

daya untuk mendapatkan kecepatan design menjadi lebih kecil prosentasenya

terhadap rated power-nya. Namun sebaliknya bila usia kapal bertambah dan

lambung kapal mulai kasar (foulings), maka kurva beban propeller akan bergeser

ke kiri pada Gambar Speed-Power Map tersebut.

Selanjutnya Engine speed



Selanjutnya, Engine speed

menjadi batasan yang perlu

mendapat perhatian. Karena

pengambilan prosentase

margin yang proporsional

akan berpengaruh padakelangsungan operasional

kapal.

Untuk penyempurnaan

terhadap situasi yang

demikian, maka biasanya

diambil langkah-langkah

sebagai berikut :

1. Memilih CPP

(Controllable Pitch

Propeller) untuk propulsor kapal,

2. Mengganti propeller

dengan yang baru saat

dilaksanakan mid-life dry

docking.



Pada perancangan baling-baling kapal, besarnya daya yang di-absorb oleh



Pada perancangan baling baling kapal, besarnya daya yang di absorb oleh

balingbaling adalah umumnya berkisar 85 – 90% dari nominal power pada nominal

speed (rated power, rated speed). Sehingga, besarnya selisih (10 – 15%) yang

dipilih tersebut, didasari pada ‘permintaan’ Owner serta pertimbangan teknis dari

kekhususan bentuk lambung kapal itu sendiri. Maka daya yang tersedia masih

mencukupi kebutuhan untuk mempertahankan kondisi servis kapal, seiring dengankenyataan adanya binatang-binatang laut yang tumbuh menempel di lambung

kapal. Kapal sebaiknya dijadwalkan untuk melaksanakan dry docking, ketika kapal

dalam operasi servisnya harus merunning engine pada kondisi 100% nominal dari

maximum continuous power rating.

Ratio ini harus dihitung dengan seluruh pertimbangan teknis, meliputi kondisi

lingkungan, tipe bahan bakar, dan koreksi-koreksi yang digunakan. Dan jika terjadi

kondisi engine & Propeller match yang seperti ditunjukkan pada region (1) dalamGambar 18, maka salah satu langkah yang harus diambil adalah sebagai berikut :

• Propeller replaced (diganti),

• Re-pitched,

• Tips cropped (potong bagian tip dari daun propeller).

E i & P ll M hi d l h i l id k h i b



Engine & Propeller Matching adalah sangat esensial, tidak hanya pertimbangan

terhadap alasan ekonomisnya saja. Akan tetapi juga untuk menghindari kerusakan

dari Engine. Beban thermal dari engine tergantung pada bmep dan posisi titik

operasi pada kurva [6] dari Gambar 18 tentang Speed Power Map, yang mana

menyajikan kemungkinan kecepatan terendah untuk suatu nilai bmep yang diberikan. Untuk memperoleh kondisi kerja yang optimum, maka titik-titik operasi

engine untuk continuous service sebaiknya berada dalam “ Range [1] ” (Gambar 18).

Engine boleh dioperasikan dalam “Range [2] ”, namun hanya untuk periode yang

terbatas. Jika Engine di-set pada kondisi CSR adalah 85% power pada nominal

speed. Dan ketika kelebihan daya tersebut kemudian dibutuhkan, maka putaranengine dapat dinaikkan hingga;

• 103% dari nominal speed-nya, selama continuous operation.

• 108% dari nominal speed-nya, untuk periode sekitar 1 jam selama trials run.

Dan ini hanya dapat dilakukan jika shafting bukan menjadi sumber getaran torsional

yang tidak dapat diijinkan.

engine propeller matching



40

100.4803

80 90 100 110

P o w

e r %

RPM %

g p p g

Series1 Series2 Series3 Series4 %Margin %Trial

L1

L2

L3

L4

Diagram berikut menunjukkan hasil EPM yang betul. Dimana



g j y g

setidaknya ujung kurva propeller harus mencapai kurva engine pada

100% rpm dan power.

KALAU TETAP NGGAK BISA DI-MATCHING ???



KALAU TETAP NGGAK BISA DI-MATCHING ???

(4) ENGINE DE RATING METHODS



(4) ENGINE DE-RATING METHODS

Untuk memperoleh nilai specific fuel oil

consumption yang lebih rendah dari

engine yang diberikan dalam kondisi

servis, dimana mungkin engine yang relatif lebih besar, yang dipilih untuk

diinstal di kapal. Sehingga perlu

adjustments yang optimal terhadap

propeller dan engine agar specific fuel oil

consumption yang paling rendah dapat

diperoleh.

Engine di-adjust untuk mendapatkan

bmep yang maksimum pada derated

RPM dan Power. Metode yang diterapkan

adalah untuk meng-encourage operasi

engine speed yang terendah, sehinggasecara teoritis efisiensi propeller yang

lebih tinggi dapat ditemukan.

DERATING



Merupakan metode tradisional untuk menurunkan SFOC, dengan cara memilih titik

MCR tertentu yang lebih rendah dari titik nominal MCR sepanjang garis vertical

konstan dari layout diagram dibawah ini.

Kerugian metode ini adalah engine akan menghasilkan tenaga propulsi yang lebih

rendah.

Derating dapat dilakukan pada ME/ME-C ataupun MC/MC-C.



Jika power 10K98ME7 dikehendaki, maka engine versi DERATED 11K98ME7 yang

dapat dipilih, sehingga SFOC akan berkurang sebagaimana grafik dibawah.

Semakin banyak jumlah cylinder akan semakin mahal harga engine, namun dengan

harga BBM saat ini (data Juni 2008) maka biaya awal akan kembali dalam 3~4 tahun.

Jika 12K98ME7 dipilih maka SFOC akan berkurang dua kali lipat dengan payback

period tetap sama 3~4 tahun.

Jika harga BBM turun

Maka engine masihDapat di UPRATING

Ke original L1.

Pemilihan Turbocharger

Dan Air Cooler juga perlu

Diperhatikan.



POWER / SPEED PERFORMANCE ENVELOPE



Diagram ini untuk menunjukkan kinerja engine melalui prosentase, ataupun nilai

absolut, dari ratio power dan speed yang terjadi saat operasi engine. Pada

umumnya, cakupan range operasi engine dibatasi oleh beberapa hal seperti yang

ditunjukkan pada Tabel 3.

ENGINE-PROPELLER MATCHING

Oleh :

Ir. Surjo W. Ad ji, M.Sc CEng. FIMarEST



PROPULSION SYSTEM For

ADVANCED MARINEVEHICLES

MULTI-

HULLS



Profile comparison of double-ended monohull and catamaran

ferry designs of almost equal capacities.

CHANGING FROM MONOHULL TO CATAMARAN

DESIGN COULD LEAD TO SAFER AND MORECOMFORTABLE FERRIES (Jan-Erik Wahl - Oslo)



CONVENTIONAL CATAMARAN



SURFACE PIERCING CATAMARAN

STILLETO



STILLETO

(M-SHIP)



BALI CRUISE

docking

di PT. PAL 2003



Untuk melakukan perhitungan awal RESISTANCE dari kapal cep

- Ukuran Utama dan Ratio yang relevan- Kecepatan yg direncanakan

Hal yang perlu dipertimbangkan dalam menghitung RESISTANC

-Wave Making Resistance (Rwm)- Residual Resistance (Rr)

- Friction Resistance (Rf)

Gaya-gaya yang digunakan untuk men-support Gaya Berat dari

- Through Bouyancy- Through Hydrodynamic Lift

- Through Aerostatic Lift

- Through Combination of those Forces



Tidak ada Metode perhitungan resistance untuk kapal cepat

CATAMARAN namun pendekatan dalam menggunakanSAVITSKY meskipun tidak sempurna. Sehingga TOWING

TEST di Lab. Hidrodinamika sangat penting untuk

dilakukan.

Contoh rumus perhitungan tahanan kapal tipe Catamaran :



Dimana : W = displacement kapal

CV = coefficient speed

Cfo = friction coefficient

V = viscositas kinematis (m2/dt)

= mean wetted length beam ratio

b = lebar kapal

= deadrise anglet = trim angle

Untuk menghitung daya :

EHP = RT x Vs

Untuk menghitung penggerak propeller :

DHP = EHP/PC

Dimana : PC = ro ulsive coefficient



UKURAN UTAMA KAPAL :LOA : 76.60 m

LPP : 68.00 m

Bm : 21.75 mMidship : 7.20 m

Vs : 36 knots

Max T : 3.60 m

Air draught : 23.50 m

Klasifikasi : DNV + 1A1 R1 HSLC Cat Ferry A, E0

Capacities :

Car : 152Trucklane length : 160 m

Max axle load for trucklane : 13 Ton

Max axle load for Car-lane : 1 Ton

Akomodasi : 620 PAX

FOT : 105 m3

LOT : 2 m3

Sewage hold : 4 m3

Potable FWT : 4 m3

Bilge water collection : 15 m3

Sludge/dirty : 2 m3

Propulsion : CAT3616DI-TA

@ 5700 KW

4 KAMEWA 112S11 Waterjets

2 Bows T-foils & 2 Stern Flaps

4 Diesel-Genset @ 160 KW



Untuk menghitung daya dapat digunakan grafik HULL FORM V

Grafik tsb dapat digunakan untuk MONOHULL, CATAMARAN



KEUNTUNGAN CATAMARAN FAST FERRY :1. Terhitung ekonomis untuk dipakai menjelajah

2. Kemampuan manouver 60/detik dalam radius kurang dari 2

3. Kecepatan berlayar tinggi meskipun kondisi laut jelek

4. Dapat dioperasikan lebih dari 4000 jam/tahun



SEAJET 245 Designed by DAN



The design of a52ft. Aerorig cruising catamaran



The final hull had the following parameters:Length to beam ratio =11.2

Length to draft ratio = 22.86

Prismatic coefficient = 0.6

Waterline length = 15.22 metres

Wetted surface area = 24.36 sq. metres per hull.



SWATH



1. Introduction to SWATH

2. SWATH Development

3. Performance Comparison with other craft

4. SWATH Design Trends

5. SWATH Modelling

6. Application of SWATHa. Semi Submerged Catamaran (SSC)

b. Military Application

c. Passenger Vessels

d. Research Vessel/Oceanographic Vessel



The SWATH form was invented by

Canadian Frederick George Creed (1871 –

1957) a Canadian inventor, who presented

his idea in 1938 and was later awarded aBritish patent for it in 1946. It was first

used in the 1960s and 1970s as an

evolution of catamaran design for use as

oceanographic research vessels or submarine rescue ships

1. Introduction to SWATH



Small waterplane area twin hull

(SWATH) is a twin-hull ship design

that minimizes hull volume in thesurface area of the sea. By

minimizing hull volume in the sea's

surface, where wave energy is

located, the vessel becomes verystable, even in high seas and at high

speeds. The bulk of the displacement

necessary to keep the ship afloat is

located beneath the waves, where it

is less affected by wave action, as

wave excitation drops exponentially

with depth. Placing the majority of

the ship's displacement under the

waves is similar in concept to

The twin-hull design provides large, broad decks and a stable

platform. The main disadvantages to the SWATH hull form are that

they are more expensive than conventional catamarans, require a

complex control system, have a deeper draft than catamarans and

mono-hulled ships, and a higher maintenance requirement.



The SWATH design gives exceptional stability in high seas. This is

accomplished by placing most of the ship's displacement below thelevel of the waves (like a submarine) where all the kinetic energy

of the sea surface is located. Conversely, ships with traditional hull

designs have most of their displacement in the wave level of the

sea, causing them to roll and pitch in the waves.

Abeking & Rasmussen shipyards can refer to their elementary

experience in the building of SWATH ships. The specific

characteristics of this type of ship offer such space and comfort in

the field of mega-yacht that they can satisfy the most extravagant

owner's desires and open totally new dimensions.

Besides the generous areas on each deck, one is impressed by the

operation ability which is independent of the seastate and enables



Buoyancy

The buoyancy of a SWATH ship is provided by two submarine hulls

connected to the upper platform by twin narrow struts from each of

the submarine hulls. This mature technology used by the military andfor deep-sea research ships. Until now, it has not been available in a

private yacht. Very simply the hull form reduces the upward forces

on the vessel as the wave passes through. The biggest advantage

comes in a beam sea because the technology significantly reduces the

The Small Waterplane Area Twin



p

Hull is a twin-hull ship design that

minimizes hull volume in thesurface area of the sea. By

minimizing hull volume in the sea's

surface, where wave energy is

located, the vessel becomes very

stable, even in high seas and at highspeeds. The bulk of the

displacement necessary to keep the

ship afloat is located beneath the

waves, where it is less affected bywave action, as wave excitation

drops exponentially with depth.

Advantages are: (1) ability to

However, the purpose for a balanced Small



, p p

Waterplane Twin Hull ship design is NOT

to minimize ship motions at the expense of speed-power or payload capabilities.

During the design process, if the total

amount of strut waterplane area is

decreased, the transverse spacing between

the hulls must be increased to regainadequate transverse stability to resist

heeling over moments as a result of wind

or movement of all passengers to one side

of the ship.

Adequate clearance to the underside of the

connecting structure is also essential to

allow the Small Waterplane Twin Hull ship

2. SWATH Development



3. Performance Comparison with other craft



4. SWATH Design Trends



5. SWATH Modelling



914 T - OPV



6. Application of SWATH



New Construction Project SWATH

Dutch Loodswezen has decided to make use of a new type of ship

with regards to the piloting of sea-going vessels. As a result of

employing SWATH, the trustworthiness of the pilots' services will be

further enhanced. This will mean that, in the future, pilotage will be

suspended for a mere few days a year in adverse weather conditions.

The vessel, which is 26 meters

in length is extremely stable as



in length, is extremely stable as

a result of two floating bodies

that form part of the hull. This

construction makes it highly

seaworthy. The small surface

area on the water-line, meansthat waves have a minimal

impact on the vessel.

Moreover, stability fins in both

the floating bodies, which are

computer controlled, enhance

the overall behaviour of the

vessel when underway by

controlling and minimizing its

Cloud X is a SWATH Vessel. The beam of the Cloud X at 59.3 ft. is

almost half its length (123.1 ft), so deck utilization is much better



g ( ),

than the conventional long narrow decks. Its beaminess requires less pier space than a conventional vessel of equivalent tonnage. These

advantages make it a good choice for the Commercial day ferry.

During its six month service from West Palm Beach, FL to Freeport

on Grand Bahama Island.

Specifications

Hull Form: : Aluminum

Length (feet): 123Beam (feet): 60

Max speed: 27 knots



Megayacht: With the good seakeeping, over 4714 square feet of main

d k d 3370 f t f d k th Cl d X ld b



Suncruz VI represents the many firsts in the Ocean-going small

passenger vessel industry. She is the first SWATH delivered for theGaming business. She is also the largest passenger-carrying SWATH

ever constructed in the U.S. She is the largest passenger (or any

other) SWATH, admeasuring under 100 Gross Tons. She is the first

passenger SWATH to feature "variable draft".

This vessel provides the latest technology in passenger comfort by

reducing ship motions. The SWATH design, which is noted for its

extremely comfortable ride in rough seas, is extremely beneficial on

the East Coast where cruise cancellations due to bad weather, rough

rides and severe seasickness have severely plagued the industry



rides and severe seasickness have severely plagued the industry.

Seasickness has been responsible for Offshore Gaming businessfailures. Monohulls in the 160' length range won't go out in seas

higher than 5 feet. If they do, 40% or more of the patrons will get

seasick. In comparison, SUNCRUZ VI recently went out in 7 foot

seas with 400 passengers, and only one (1) person became seasick.Considering the above, the approximately 30-40% increase in

construction costs seems cheap. This type of vessel design will also

be well-suited to other locations along the Eastern Seaboard,

particularly in the Northeast as gaming cruises outside the

International Boundary are starting.

The vessel is designed for USCG certification under Subchapter

"K", Passenger Vessels less than 100 Gross Tons. Her capacity will

"The SWATH is the vessel of the future for

the Offshore Gaming Industry", according



the Offshore Gaming Industry , according

to Andy Lebet, Vice President of DeJongand Lebet, Inc. "The passenger comfort in

rough seas will be a primary selling point

for the operation, as well as the increased

reliability as far as keeping to the cruiseschedule, in spite of bad weather".

However, keeping SWATH design simple

will be the key to keeping construction

costs at acceptable levels, according to

Norman DeJong. We have proven in

SUNCRUZ VI that this can certainly be

done.



The Planet - The Type 751 Planet of the German Navy is the mostmodern naval research ship within NATO. It was built as SWATH

design in order to reduce the hull volume and to increase the ship's

stability - particularly in high seas and at high speed. It is used for

geophysics and naval technology trials and research. Whiletechnically not armed, it is equipped with torpedo launch capability.

Also other weapons systems can be installed for weapon trials.

Displacement: 3,500 tonnes (3,445 long tons)

L th 73 239 ft 6 i



Sea Fighter (FSF-1) is an experimental littoral combat ship under

development by the United States Navy. Its hull is SWATH design,

constructed out of aluminum. The ship can operate in both blue and

littoral waters. It can be easily reconfigured through the use of

interchangeable mission modules. Helicopters can land and launch

With twin gas turbine engines, twin water jets, and a streamlined



hull, Sea Fighter is capable of speeds of 50 knots (90 km/h) andgreater. It is designed to be a sea frame that can carry

interchangeable mission modules resembling shipping containers.

These modules allow it to be easily reconfigured to meet a variety

of mission requirements. The mission modules are easily loaded

and stored on Sea Fighter's inner deck.

The basic design has a displacement of 1,100 tons while measuring

73 m long and 22 m broad. Power is provided by a CODOG

arrangement comprising two MTU 595 diesel engines and twoLM2500 gas turbines. Diesel power is used for cruising while the

turbines provide high power output for high speed operation. The

two gas turbines power the vessels twin water jets, drawing water

f th b tt t f h h ll d i it th h l

The forward superstructure consists of a bridge on the lower deck,and a flight operations station on top. The bridge is relatively small,

and generally manned by a crew of three. The bridge control

stations incorporate glass displays using the latest in navigational



aids to assist Sea Fighter in patrolling coastal areas while operatingat high speed. Maneuvering Sea Fighter is more reminiscent of the

operation of a Landing Craft, Air Cushioned (LCAC) than a

conventional warship. Above the bridge is a small flight operations

station with room for only one operator. This glass enclosed station

provides an excellent view of the entire flight deck, and allows the

operator to coordinate the approach and landing of helicopters, and

loading of the vessel's mission containers, as well as providing

visual aid for navigation.

The ship has a modern computer system to control its systems and

for navigation. Steering and throttle control are done by wire rather

than mechanical linkage.

Th N d C G d j i l l i h ibili f



Displacement: 950 tons

Length: 262 ft (79.9 m)

Beam: 72 ft (22 m)

Draft: 11.5 ft (3.5 m)

Propulsion: Combined diesel or gas

turbine

Speed: 50 knots (90 km/h)

Range: 4,400 nautical miles (8,100

USNS Impeccable (T-

AGOS-23) is an



AGOS 23) is an

Impeccable-class oceansurveillance ship acquired

by the U.S. Navy in 2001

and assigned to the Navy's

Special Missions Program.The ship is a designated T-

AGOS vessel built to tow a

Surveillance Towed Array

Sensor System.

The ship's catamaran-type small waterplane area twin hull

(SWATH) design prevents the vessel from rolling in heavy seas and

gives additional deck space for storing the acoustic equipment. The

mission of Impeccable is to directly support the Navy by usingSURTASS passive and active low frequency sonar arrays to detect

and track undersea threats.

Length: 281.5 feet

Beam: 95.8 feet



Sea Shadow (IX-529) was an experimental stealth ship built by

Lockheed for the United States Navy in 1985 and used in secret. to

i h li i f l h h l l l



Sea Shadow has a SWATH hull design. Below the water are

submerged twin hulls, each with a propeller, aft stabilizer, and inboard

canard. The portion of the ship above water is connected to the hullsvia the two angled struts. The SWATH design helps the ship remain

stable even in very rough water of up to sea state 6 (wave height of 18

feet (5.5 m) or "very rough" sea).

Sea Shadow was revealed to the public in 1993, and was housed at the

San Diego Naval Station until September 2006, when it was relocated

with the HMB-1 to the Suisun Bay Reserve Fleet in Benicia, CA. The

vessels are available for donation to a maritime museum. The Sea



FUTURE MILITARY CONCEPT



FINISH

chapter 13 epm

Documents