Indonesia  merupakan  negara  maritim  dan  kepulauan  yang terdiri  dari  ribuan  pulau.  Oleh  karena  itu,  dibutuhkan  alat pertahanan  yang  sesuai  untuk  menjaga  kelestarian  alam  dari berbagai  eksploitasi  secara  ilegal.  Maka  sebuah  kapal  perang dengan  kecepatan  tinggi  diperlukan  untuk  menjaga  kelestarian aset  –  aset  negeri  ini.  Pada  Tugas  Akhir  ini  akan  membahas tentang  perancangan  sistem  propulsi  dengan  menggunakan penggerak waterjet pada  kapal cepat. Kapal yang akan  menjadi acuan  awal  adalah  kapal missile  boat milik  Iran  dengan kecepatan  max 70 Knot.  Perancangan  berupa  bentuk lambung, pemilihan  mesin  penggerak,  sistem  transmisi,  serta  pemilihan waterjet  yang  sesuai.  Dalam  perancangannya,  kapal  tersebut menggunakan  penggerak  waterjet  atau  propeller  super  kavitasi, yang  penentuannya  dapat  dari  nilai  efisiensi  propulsif  yang paling  besar  diantara  kedua  penggerak  tersebut.  Pada perhitungan  lainnya,  diketahui  nilai  efisiensi  propulsif  dengan menggunakan  propeller  super  kavitasi  yaitu  sekitar  60%  yang lebih besar dari nilai efisiensi waterjet yaitu sebesar 58%.
Kata  Kunci — missile  boat, waterjet,  efisiensi  propulsif, kecepatan 70 Knot

## I. PENDAHULUAN
ndonesia merupakan negara maritim dan kepulauan yang terdiri  dari  ribuan  pulau.  Dengan  banyaknya  pulau tersebut,  maka  resiko  untuk  terjadinya  tindakan  kriminal pun akan semakin besar pula.
Propulsi  kapal  dengan waterjet telah  lama  dikenal  dan digunakan  sebagai  sistem  penggerak  untuk  berbagai  jenis kapal,  namun  aplikasi  secara  luas  masih  terbentur  pada efficiency propulsi ve nya yang relatif rendah jika dibandingkan dengan sistem propulsi kapal yang menggunakan propeller ,  terutama  pada  saat  kecepatan  kapal yang relatif rendah.

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## A. Penjelasan Sistem Propulsi
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.

## B. Macam Daya Pada Sistem Penggerak Kapal
Pada  sistem  penggerak  di  kapal  terjadi  berbagai  macam daya – daya yang bekerja. Macam – macam daya pada sistem penggerak  kapal  tersebut  diantaranya  adalah:  daya  efektif (PE),  daya  dorong  (PT),  daya  yang  disalurkan  (PD),  daya poros (PS).

## C. Jenis – jenis alat penggerak kapal
Berdasarkan  prinsip  kerjanya,  alat  penggerak  pada  kapal (propullsor) adalah  sebagai  berikut: Fixed  Pitch  Propeller (FPP) ,  Controllable  Pitch  Propeller (CPP) ,  Waterjet Propulsion System , Contra Rotating Propeller , Cyclodial/Voith  Scheinder  Propeller , Paddle  Wheel , Azimuth Podded Propeller , Ducted Propeller , Overlapping Propeller. Secara  garis  besar,  sistem  umum waterjet adalah  sebagai berikut : inlet, diffuser, pompa, nozzle

## D. Pemilihan Main Engine
Pada  setiap  tipe  kapal  memiliki  perbedaan  kecepatan  yang tergantung dari kegunaan kapal tersebut. Sebagai contoh pada kapal  perang  diharapkan  memilki  kecepatan  yang  tinggi, berbeda  dengan  kapal  niaga  yang  relative  rendah,  yang mengutamakan  power  yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan kecepatannya.  Berikut  ini  adalah  macam  –  macam engine yang  digunakan  pada  kapal,  diantaranya  : medium  and  high speed  diesel  engine,  low,  speed  diesel  engine,  electric transmission, turbin gas, turbin uap, combined plant.

## E. Efisiensi Pada Sistem Propulsi Waterjet
Efisiensi  –  efisiensi  yang  terdapat  pada  sistem  propulsi waterjet  ialah  sebagai  berikut  :  efisiensi waterjet, efisiensi pompa,  efisiensi  sistem  transmisi,  efisiensi  lambung  kapal, efisiensi propulsif keseluruhan (OPC).

## Analisa Penggunaan Waterjet Pada Sistem Propulsi Kapal Perang Missile Boat Dengan Kecepatan 70 Knot
Hanifuddien Yusuf, Agoes Santoso dan Amiadji Mahasiswa Jurusan Sistem Perkapalan, Fakultas Teknik Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : haniefucup@yahoo.com
I

## III. METODOLOGI

## A. Identifikasi dan Perumusan Masalah
Awal  tahapan  dalam  perngerjaan  skripsi  ini  adalah  dengan mengidentifikasi  permasalahan  yang  ada  dan  perumusan masalah  yang  nantinya  akan  diselesaikan  selama  pengerjaan skripsi  ini.  Masalah  pada  skripsi  ini  adalah  bagaimana merancang lambung dengan tahanan terkecil dan displacement terbesar,  bagaimana  cara  memilih  mesin  penggerak,  dan pemilihan waterjet yang  tepat  agar  diperoleh  efisiensi  yang paling besar.

## B. Studi Literatur
Untuk  pencarian  berbagai  referansi  dan  literatur  dilakukan di  beberapa  tempat,  antara  lain  :  perpustakaan  Pusat  ITS, ruang Baca FTK, laboratorium Komputer dan Sistem Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK

## C. Pengumpulan Data
Pengumpulan  data  dilakukan  guna  menunjang  dalam pengerjaan  skripsi  kedepannya.  Data-data  yang  diperukan untuk penyelesaian skripsi ini yaitu data Kapal Perang missile boat , data dari main engine dan waterjet yang dipilih .
D. Perancangan Lambung
Dari  data  –  data missile  boat milik  Iran  yang  diperoleh, maka  dirancang  sehingga  dapat  menghasilkan  nilai  tahanan terkecil dengan nilai displacement terbesar.

## E. Penentuan Main Engine
Setelah  ditentukan  lambung  yang  sesuai,  maka  dapat dihitung  nilai  daya  yang  harus  dapat  dihasilkan  ME.  Serta menentukan ME yang sesuai untuk kapal tersebut.

## F. Perhitungan Eficiency Propulsive Total
Dari melakuan perhitungan efficiency propulsive total yang terjadi pada sistem propulsi. Perhitungan efficiency propulsive total meliputi Efisiensi sistem jet yang dihitung dari kecepatan aliran  jet,  kerugian  pada  nossel,  kerugian  pada  saluran  inlet, efisiensi  pompa, relative rotative  efficiency ,  secara  umum harganya mendekati 1, efisiensi badan kapal.

## G. Penentuan Spesifikasi Waterjet
Pada  tahap  ini  dilakuakan perhitungan  daya  yang dibutuhkan  untuk  menggerakan missile  boat pada  kecepatan 70  knot,  sehingga  bisa  dipilih spec dari waterjet yang  akan dipakai.
H. Analisa Kemungkinan Kavitasi
Setelah  ditentukan  spec waterjet yang  dipilih,  tahapan selanjutnya  adalah  melakukan  analisa  tentang  seberapa  besar kemungkinan terjadinya kavitasi pada sudu – sudu. Serta cara mengatasi kemungkinan kavitasi tersebut.

## I. Penarikan Kesimpulan dan Saran
Tahap ini merupakan tahapan akhir dimana dilakukan penarikan  kesimpulan  mengenai  keseluruhan  proses yang telah dilakukan. Selain itu, juga memberikan saran terkait dengan penelitian selanjutnya.
Gambar. 1. Flow chart pengerjaan tugas akhir

## J. Alur Penelitian
Metodologi  yang  dilakukan  pada  percobaan  ini berdasarkan  pada flow  chart yang  di  tunjukan  pada gambar 1.

## IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN

## A. Penentuan Tahanan Kapal
Tahapan dari penentuan tahanan kapal yang terjadi adalah sebagai berikut :

## - Perancangan model kapal
Pada  perancangan  selanjutnya  hasil  dari  perancangan  awal dimodifikasi  sedemikian  rupa  sehingga  memperoleh  nilai displacement yang  tinggi  tanpa  ada  kenaikan  nilai  tahanan. Sehingga didapat bentuk lambung kapal sebagai berikut :
Lpp : 20.653  meter Lwl : 21.273  meter B : 5 meter H : 2.5 meter
T : 1.2 meter Cb : 0.434 Vs : 70 knots Disp : 51.7 ton Rt
: 102.95 kN
- Penentuan nilai daya yang dibutuhkan dari Engine
Ada beberapa macam cara untuk menentukan nilai tahanan total  kapal.  Tetapi  dalam  perancangan  ini  menggunakan metode  Savitsky.  Karena  metode  Savitsky  digunakan  pada kapal  –  kapal  dengan  bentuk  lambung  V.  Pada  analisa  ini menggunakan  software  hullspeed,  dengan  metode savitsky planning  power, sehingga  didapat  nilai  tahanan  total  sebesar 102.95 kN.

## B. Penentuan Daya Motor Penggerak Utama
Perhitungan daya untuk penentuan kebutuhan engine berdasar pada kecepatan maksimal kapal yaitu 70 knot. Dengan tahanan yang bekerja pada badan kapal sebesar 102.95 kN. 1. Perhitungan daya efektif kapal (EHP) EHP = Rt x Vs Jadi : EHP = 4971.59HP 2.  Perhitungan  gaya  dorong  yang  dibutuhkan  kapal,  dapat dirumuskan :
T = Rt / (1-t) Jadi : T = 102.95 kN T = 102.95/2 kN T = 51.48 kN = 11572.04 lbs
3. Perhitungan dimensi jet dan OPC sistem waterjet
BHP 1 =  (T/z) x (Vs/OPC) Jadi : BHP 1 = 3707.31 kW = 4971.59 HP Daya total 2 engine, 2 waterjet : BHP 2 = BHP 1 x 2 = 9943.17 HP 4. Perhitungan SHP SHP = BHP 1 x ƞ T ƞ T = 0.98 SHP = 4872.15 HP Untuk  penentuan  nilai  Diameter  inlet  pompa  waterjet menggunakan  diameter  inlet  dari  pemilihan  waterjet  dengan nilai  DHP  yang  didapat.  Waterjet  yang  dipilih  pada  pilihan wartsilla waterjet dengan input power sebesar 3633.17 kW dan kecepatan  output  waterjet  sebesar  35  knot  adalah  910  size, sehingga dapat diketahui :
Di = Diameter inlet wartsilla 910 size Di = 910 mm = 0.910 m
Lalu  dilakukan  perhitungan  terhadap  rasio  luasan  nozzle sebagai berikut :
Ai = π/4 x Di 2
An = A R x Ai Jadi : Ai = 0.65 m²
An = 0.08 m² Lalu dapat diketahui luasan nozzle sebagai berikut : Dn = √ Jadi : Dn = 0.32 m 5. Perhitungan fraksi arus ikut (w) w = (T/(p . Qj . V))+1 - JVR Sehingga dapat dihitung nilai Vi, sebagai berikut: Vi = (1-w) x Vs = 34.21 m/s
Setelah  diketahui  nilai  Vi,  maka  nilai  kecepatan  aliran outlet (Vj) dapat diketahui, sebagai berikut :
Vj = √(
)
= 47.71 m/s JVR = Vj/Vs
= 1.32
Kapasitas  Aliran  yang  melewati  jet/nozzle  (Qj)  sebagai berikut :
Qj = An x Vj = 3.72 m 3 /s
Nilai  dari  fraksi  arus  ikut  dapat  dihitung  kembali  sebagai berikut : w = (T/(p . Qj . V))+1 - JVR
= 0.050
6. Perhitungan laju aliran massa (m) m = ρ x Qj Jadi : m = 3814.38 kg/s μ = Vs/Vj μ = 0.75
7. Perhitungan efisiensi jet ideal dan efisiensi jet aktual ηj ideal = =  0.86 Dengan  persamaan  berikut  dapat  dihitung  harga  efisiensi  jet aktual (ηjaktual) untuk sistem waterjet sebesar :
ƞjaktual =
μ
Jadi: ƞjaktual = 0.618 8. Perhitungan Overall Propulsive Coefficient (OPC) OPC = ƞj aktual x ƞp x ƞrr x ƞ T (1-t) Jadi: OPC = 0.58 9. Kebutuhan Power Engine pada kecepatan maksimal : a. Perhitungan DHP b. Perhitungan SHP
c. Perhitungan BHPscr
d. Perhitungan BHPmcr Daya BHPscr diambil 85% BHPmcr = BHPscr/0.85 = 5287.59 HP = 3942.96 KW Maka  dipilih  turbin  gas  VERICOR  TF40  dengan  Continous power 3700 kW, Boost power 4073 kW. Sedangkan untuk
Gambar. 2.  Grafik yang menunjukan matching point
pemilihan  waterjet  berdasarkan  besar  DHP,  yang  diplot  pada diagram dari catalog Wrtsilla waterjet.

## C. Perhitungan Kecepatan Service
a. Penentuan BHPmcr
Untuk penentuan kecepatan service kapal, dengan mengunakan  nilai  BHP  pada matching  point yaitu  sebesar 818.67 kW dan putaran dari gearbox sebesar 1155 RPM. b. Perhitungan BHPscr BHPscr = BHPmcr x 0.85 Jadi : BHPscr = 3400.23 HP c. Perhitungan SHP SHP = BHPscr x ηG Jadi : SHP = 3332.22 HP d. Perhitungan DHP DHP = SHP x ηsηb Jadi : DHP = 3265.58 HP e. Perhitungan Vs DHP = (T/z) x (Vs/OPC) Jadi : T x Vs = 3761.20 HP EHP = 3761.20 HP = 2804.72 kW Metode Holtrop Vs = 41 Knot Metode Savitsky Vs = 60 Knot
D. Engine Waterjet Matching
Waterjet beroperasi  pada  kecepatan  variabel  tergantung  pada daya yang diserap. Daya serap vs rpm dari waterjet mengikuti kurva  kubik  pada  operasi  normal.  Penyerapan  tenaga  vs  rpm lebih  tinggi  bila  kecepatan  kapal  dikurangi,  dengan permintaan torsi maksimum terjadi saat bermanuver astern .
Gambar. 3.  Grafik yang menunjukan nili Nss minimal

## E. Persyaratan Kavitasi
Untuk  menentukan nilai head loss yang masih dapat diterima, maka perlu adanya nilai NPSH yang telah ditentukan terlebih dahulu.
1. Perhitungan putaran pompa
Besarnya  putaran  pompa  pada  sistem  waterjet  diketahui  dari besar putaran dari ME yaitu sebagai berikut :
N dari ME = 15400 RPM Rasio Gearbox = 1 : 8 Jadi : N pompa = 1925 RPM 2. Perhitungan head loss mayor
Re = Jadi : Re =  26204828.8 Kekasaran relatif saluran = e/D = 0.00051 didapat nilai friction factor sebesar : 0.016 Berdasarkan  diagram  moody,  didapat  nilai friction  factor adalah sekitar 0.016. Sehingga dihitung nilai head loss mayor: h L1 = Jadi : h L1 = 4.20 m 3. Perhitungan head loss minor untuk saluran inlet Sehingga  nilai  head  loss  minor  untuk  saluran  inlet  sesuai dengan persamaan berikut:
h L2.1 =
Jadi : h L2.1 =  2.39 m 4. Perhitungan head loss minor untuk belokan Bentuk  saluran  yang  direncanakan  mempunyai  dua  belokan dengan  nilai  r/D  =  4  dan  nilai  Le/D  =  9.  Sehingga  besarnya head  loss  minor  untuk  belokan  sesuai  dengan  persamaan berikut :
h L2.2 =
Jadi : h L2.2 = 4.20 m 5. Head loss minor untuk pengecilan bertahap Besarnya  nikai  koefisien  kerugian  (K2)  untuk  pengecikan bertahap  pada  saluran  waterjet,  dengan  sudut  pengecilan
penampang  antara  15º  -  40º  adalah  0.05.  Sehingga  nilai  head loss minor untuk pengecilan penampang adalah :
h L2.3 =
Jadi : h L2.3 = 2.99 m 6. Head loss minor untuk nozzle Besarnya  nilai  koefisien  kerugian  (K2)  untuk  nozzle  pada waterjet  adalah  0.06.  Sehingga  besarnya  head  loss  minor untuk nozzle adalah :
h L2.4 =
Jadi : h L2.4 = 3.58 m 7. Perhitungan head loss total h LT = h L1 + h L2 Jadi : h LT =  17.36 m 8. Perhitungan head pompa
H = Jadi : H = 73.76 m 9. Perhitungan putaran spesifik pompa
Ns =
√
Jadi : Ns = 18575.99
Dari  nilai  putaran  spesifik  tersebut,  maka  tipe  pompa  yang akan  digunakan  yang  sesuai  dengan  nilai  Ns  >  10000  adalah pompa axial flow.
10. Perhitungan Net Positive Suction Head (NPSH) Perhitungan NPSH adalah sebagai berikut : NPSH =
Jadi : NPSH = 70.78 m = 232.21 ft 11. Perhitungan putaran spesifik hisap Besarnya  putaran  spesifik  hisap  sesuai  dengan  persamaan berikut :
Nss = √
Jadi : Nss = 7859.42 Beberapa  pabrik  pembuat  pompa  termasuk  pompa  untuk waterjet  mengidentifikasikan  zona  operasi  ke  dalam  diagram operasi pompa seperti ditunjukan pada gambar di bawah :

## F. Penentuan Kesesuaian Antara Displacement pada Gambar Dengan Displacement Perencanaan
Untuk  menentukan  apakah  suatu  permodelan  lambung sudah mampu mengangkut muatan dan mampu menahan berat kapal  itu  sendiri,  yaitu  dengan  merencanakan  nilai  LWT  dan DWT kapal tersebut. Sebagaimana perhitungan di bawah ini. - Perhitungan LWT
Untuk  mengetahui  nilai  LWT  yaitu  dengan  mengetahui nilai dari parameter – parameter berikut : 1.  Berat baja kapal (Wst)
Wst  = 7.391 ton = 2.88 ton Al 2.  Berat outfit dan akomodasi (Woa) Woa = 0,4 Lpp B = 42.2 ton = 16.44 ton Al
3.  Berat Instalasi permesinan (Wm)
Berat total ME = 1.204 ton Berat total waterjet = 5.45 ton Berat total AE = 3.723 ton Berat total peluncur missile = 2 ton Berat total permesinan (Wm)= 12.38 ton 4.  Berat Cadangan (Wres) Wres = 3% (Wst+Woa+Wm) = 0.951 ton Jadi : Wst = 2.88 ton Woa = 16.44 ton Wm = 6.927 ton Wres = 0.788 ton LWT = Wst+Woa+Wm+Wres = 32.65 ton - Perhitungan DWT Perhitungan DWT untuk kapal missile boat ini berdasarkan kebutuhan muatan consumable yang terdiri dari : 1. Kebutuhan bahan bakar MDO WMDO total = 11.61 ton
2. Kebutuhan minyak pelumas
W pelumas = 2.25 ton
3. Kebutuhan air tawar (Wfw)
Wfw total = 0.22 ton
4. Berat muatan missile Berat missile = 0.1 ton Jumlah missile = 16 Berat total = 1.6 ton DWT  =  Berat  bahan  bakar  +  Berat  minyak  pelumas  +  Berat air tawar + Berat missile = 15.86 ton - Perhitungan Berat Sisa
Berikut  adalah  selisih  berat  displacement  pada  gambar dengan berat displacement perencanaan :
Δ pada gambar = 51.7 ton LWT perencanaan = 32.65 ton DWT perencanaan = 15.86 ton Δ perencanaan = 48.51 ton Maka : Selisih Displ. = 51.7 ton - 48.51 ton = 3.19 ton

## G. Perhitungan Perencanaan Gearbox
Dalam pemilihan gearbox menggunakan rasio 1 : 8, dimana pemilihannya  dengan  cara  memesan  di  produsen  gearbox. Perencanaan awal dalam pemesanan adalah : Penentuan nilai rasio gearbox pada gearbox 1 Penentuan  nilai  diameter  gearbox  menurut Marine engineering-marine  power  and  propoltion  fall  2006 adalah sebagai berikut :
Gambar. 4.  Keterangan dalam perhitungan gearbox
gear ratio = R =
R =
Penentuan nilai torsi pada gearbox 1 τ = P x 5252 / n Maka nilai torsi pada gearbox 1: τ = P x 5252 / n = 9779.65 Nm
Penentuan nilai rasio gearbox pada gearbox 2 Penentuan  nilai  diameter  gearbox  menurut Marine engineering-marine  power  and  propoltion  fall  2006 adalah sebagai berikut :
gear ratio = R =
R =
Penentuan nilai torsi pada gearbox 2 τ = P x 5252 / n Maka nilai torsi pada gearbox 2:
τ = 39118.61 Nm

## H. Analisa dan Pembahasan
Pada  bentuk  lambung  yang  baru  didapat  nilai  tahanan sebesar 102.95 kN dengan nilai displacement sebesar 51.7 ton. Penambahan nilai displacement tersebut dikarenakan pelebaran lambung di daerah parallel middle body , sedangkan untuk  mencegah  bertambahnya  nilai  tahanan  maka  di  bagian haluan diperuncing.
Dengan  nilai  daya  yang  dibutuhkan Main  Engine tersebut, pemilihan Main Engine yang sesuai adalah turbin gas, karena bobotnya  yang  ringan,  getaran  yang  ditimbulkan  kecil  dan ruangan  untuk  instalasi  yang  lebih  kecil  dibanding  dengan diesel engine dan turbin uap.
Digunakan  gearbox  yang  dapat  mereduksi  putaran  dengan perbandingan  1  :  8.  Dalam  perencanaanya  gearbox  diperoleh dengan  cara by  request dengan  persaratan  mampu  menahan torsi sebesar 9779.65 Nm  dan 39118.61 Nm.
Penentuan  ukuran  nozzle  pada  catalog  Wartsilla  waterjet tersebut  diperoleh  dari  nilai  OPC  yaitu  sebesar  50%,asumsi untuk mengetahui nilai DHP.
Gambar 5. Gambar hasil perancangan

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Maka ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Dalam perancangan lambung, nilai tahanan yang kecil dapat dicapai  dengan  bentuk  lambung  yang  runcing  di  bahian haluan,  dan  bentuk  lambung planning  hull yang  dapat mengurangi tahanan di kecepatan tinggi.
2. Dalam pemilihan waterjet yang perlu diketahui adalah nilai daya  pada  shaft,  yang  nantinya  akan  disalurkan  ke  poros pompa waterjet.
3.  Nilai  OPC (efficiency  overall) dari  waterjet  yang  dipilih yaitu sebesar 58%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Adji, S.W., 2006. Pengenalan Sistem Propulsi Kapal .
[2] Morley S. Smith, Speed Boat Developments from the Past Into the Future
[3] H. Poehls, Lectures on Ships Design & Ship Theory, Rina 1977
[4] Adji, S.W., 2005. Engine Propeller Matching.
[5] D.G.M. Watson (1998). Practical Ship Design, British Library Cataloguing in Publication Data, ISBN: 0-08-044054- I, Netherlands
[6] Haris Ari, 2010. Menghitung Efisiensi Propulsif, Tehnik Sistem Perkapalan ITS, http://www.scribd.com/doc/59317371/29/II-3-10-5- MENGHITUNG-EFISIENSI-PROPULSIF