## ANALISA PEMILIHAN PROPELLER TIPE B-SERIES PADA KAPAL FERI RO-RO 600 GT DENGAN MENGGUNAKAN APLIKASI MATCHPRO
Selection Analysis of B-Series Propeller Type on Ferry Ro-Ro 600 GT Vessel using Matchpro Applications
Habibi 1 dan Nurhadi 2
1 Teknik Sistem Perkapalan, FTK - ITS, Surabaya.
2 Balai Teknologi Hidrodinamika, BPPT, Surabaya.
Email: habibi_bje@yahoo.com
Diterima: 23 Agustus 2016; Direvisi: 23 Oktober 2016; Disetujui: 23 Nopember 2016

## Abstrak
Kondisi  perairan  Indonesia  yang  terdiri  dari  ribuan  gugusan  pulau memberikan  tantangan  untuk mendesain  alat  transportasi  yang  efisien  dari  segi  pengoperasiannya. Kapal  Feri Ro-Ro merupakan salah satu alternatif yang dipakai. Namun dari beberapa kasus didapatkan bahwa kapal tidak memenuhi kecepatan sesuai  perencanaan. Salah  satu  penyebabnya  adalah  turunnya  efisiensi  dari propeller. Turunnya efisiensi propeller ini dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya terjadinya kavitasi pada propeller,  ketidak  sesuaian  mesin  dan propeller yang  digunakan  pada  saat  operasional,  sehingga diperlukan  suatu  metode engine  propeller  matching. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menganalisis  tipe propeller B-series yang tepat untuk kapal Feri Ro-Ro 600 GT dengan menggunakan aplikasi Matchpro dengan database propeller dan mesin penggerak yang digunakan. Dari hasil penelitian diketahui bahwa tipe propeller B-Series yang paling efisien dipasang pada Kapal Feri Ro-Ro 600 GT adalah tipe B335.
Kata kunci: kapal feri, efisiensi propeller, Matchpro

## Abstract
Indonesian maritime condition that consists of thousands of islands, provides a challenge to design an efficient transportation for operation. Ferry Ro-Ro is one of alternative that is used. But in some cases it  was  found  that  the  vessel  does  not  reach  the  speed  according  to  the  plan.  One  of  the  reasons  is decline  in  the  efficiency  of  propeller.  The  fall  of  propeller  efficiency  is  caused  by  several  factors, including the occurrence of cavitation of the propeller, mismatch between engine power with propeller that used during operation, so, a method of engine propeller matching is needed.This study is aimed to analyze the type of propeller B-series for Ferry Ro-Ro 600 GT, by using Matchpro application based on  propeller  database  and  engine driving  that used.The  result  shown that  the  best  type  of  efficient propeller of B-Series for Ferry Ro-Ro 600 GT is B335 type.

## Keywords: ferry vessel, propeller efficiency, Matchpro

## PENDAHULUAN
Kapal feri adalah  kapal  khusus  yang  dibuat  atau dibangun untuk penyeberangan barang dan penumpang, dengan jarak pelayaran pendek dan dekat,
dengan  melintasi  sungai,  kawasan  pelabuhan,  juga sepanjang  pantai  atau  pulau. Kapal feri beroperasi sepanjang pantai suatu pulau dan atau antar pulau yang hanya membawa sedikit kendaraan dan penumpang.
Dalam beroperasi, suatu kapal feri setidaknya harus memiliki kemampuan untuk mempertahankan kecepatan dinas (Vs) seperti yang sudah direncanakan sejak awal. Hal ini berarti bahwa, kapal yang beroperasi dengan baik haruslah memiliki suatu rancangan sistem penggerak  (propulsion system)  yang  dapat  mengatasi keseluruhan gaya hambat (total resitance) yang terjadi agar  tetap dapat mempertahankan  kecepatan  dinas seperti yang sudah direncanakan.
Kapal Feri Ro-Ro adalah  kapal  yang  dibangun untuk  penyebrangan  kendaraan  dan  penumpang dengan jarak yang pendek dalam melintasi sungai atau pantai  suatu  pulau  atau  antar  pulau.  Sebagai  produk teknologi  transportasi, maka Kapal  Feri Ro-Ro mempunyai ciri-ciri umum sebagai berikut:
- Geladak diisyaratkan  dengan  lebar  yang  cukup besar  untuk  pengangkutan  kendaraan  agar  arus masuk keluarnya kendaraan menjadi cepat.
- Mempunyai geladak kendaraan/mobil sebagai deck kekuatan utama.
- Di  atas  geladak  kendaraan  terdapat  geladak  untuk muatan penumpang
- Penempatan  kendaraan  sedemikian  rupa  sehingga terlindungi dari air laut
- Mempunyai  pintu  rampa (ramp  door)  baik  itu  di depan dan belakang maupun di samping.
- Untuk mencukupi lebar kapal yang besar. Kapal di lengkapi  dengan  balok  pelintang  yang  cukup  dan juga dilengkapi dengan fender.
- Karakteristik  yang  lebih  spesifik  dari Kapal  Feri Ro-Ro yaitu  dimana  bongkar  muat  secara horisontal dengan menggunakan roda dari luar dan kedalam kapal melalui rampa jembatan kapal.
- Kapal  ini  selain  mengangkut  barang  juga mengangkut penumpang. (Rosmani dkk., 2013) Kebutuhan akan Kapal Feri Ro-Ro dengan berbagai fungsinya,  mengharuskan  untuk rancangan  sistem penggerak  kapal  yang  efektif  dan  efisien. Sistem penggerak  yang  optimal dilakukan  dengan pemilihan tipe propeller secara cermat sesuai  dengan  kebutuhan serta  selaras  dengan  mesin  penggerak  yang  akan dipasang di kapal.

## Perumusan dan Batasan Masalah
Berdasarkan permasalahan  yang  dikemukakan sebelumnya,  penulis  ingin  mengkaji  dan  menganalisis pemilihan propeller tipe B-Series yang akan digunakan pada Kapal Feri Ro-Ro 600 GT, dengan menggunakan aplikasi  Matchpro,  sehingga  diketahui  tipe propeller
mana yang memiliki efisiensi tertinggi.
Batasan masalah dalam melakukan penelitian yang dilakukan  mencakup  beberapa  aspek  antara  lain: perhitungan tahanan  dan daya kapal serta pemakaian propeller tipe B-Series. Perhitungan tahanan  dan power kapal dengan  menggunakan hull speed yaitu program  yang  digunakan  untuk  menghitung tahanan dan power kapal.  Hasil perhitungan ini  ditampilkan dalam  bentuk  angka  dan  grafik. Tipe B-Series propeller yang  dianalisis  sesuai  yang  disediakan  oleh database aplikasi,  dalam  hal  ini  ada  8  (delapan)  tipe B-Series  propeller yang  tersedia  dalam  aplikasi  yaitu: B335,  B350, B365,  B380,  B440,  B455,  B470  dan B485. Data B-Series  propeller ini  didapatkan  dari grafik data  sheet  open  water  B-Series propeller yang telah dimasukkan dalam database aplikasi program.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Engine Propeller Matching
Salah  satu  tahapan  dalam  mengevaluasi  desain kapal  feri adalah  EPM  (Engine  Propeller  Matching). Matching  point merupakan  suatu  titik  operasi  dari putaran  motor  penggerak  kapal  (engine  speed) yang sedemikian  hingga  tepat  (match)  dengan  karakter beban propeller,  yaitu  titik  operasi  putaran  motor dimana tenaga yang  diserap oleh propeller sama dengan tenaga  yang  dihasilkan oleh engine dan menghasilkan kecepatan kapal yang mendekati dengan kecepatan servis kapal yang direncanakan.
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 (Delivered Power / P D ) ke alat gerak kapal adalah berasal dari Daya Poros (Shaft  Power  /  P S ),  sedangkan Daya  Poros  sendiri bersumber  dari  Daya  Rem  (Brake  Power/P B ) setelah dikurangi dengan shaft losses.

## Karakteristik Umum Propeller pada Open Water
Gaya  dan  momen  yang  dihasilkan  oleh propeller dapat digambarkan dalam bentuk besaran pokok, yang disajikan dalam serangkaian karakteristik tak bersatuan (nondimensional).
Karakteristik ini digunakan  untuk  menggambarkan  secara  umum performa  dari  suatu propeller.  Karakteristik  tersebut adalah:
Analisa Pemilihan Propeller Tipe B-Series pada Kapal Feri Ro-Ro 600 GT dengan Menggunakan Aplikasi Matchpro (Habibi dan Nurhadi)
Thrust Coefficient Torque Coefficient Coefficient Advance

## J

## Cavitation number
dimana :
D
= diameter propeller
K T = koefisien thrust
K Q
= koefisien torque J
= koefisien advance
V a = kecepatan advance aliran fluida
n = kecepatan putar propeller
ρ = massa jenis fluida
P 0 – e = tekanan statis fluida di daun propeller

## Interaksi Lambung Kapal dengan Propeller
Carlton (2007),  memaparkan  tentang  interaksi lambung  kapal  dan propeller (hull and propeller interaction) merupakan upaya-upaya pendekatan diatas kertas untuk  mendapatkan  karakteristik  kinerja propeller saat  beroperasi  untuk  kondisi di  belakang kapal  (behind the ship). Metode  yang  digunakan dengan rumusan berikut:
dimana:
Tship = gaya yang dibutukan kapal Tprop = gaya yang dihasilkan propeller K T = koefisien thrust
t = thrust deduction factor
w = wake factor
α = 0.5 .  . C T . S
C T
= total resistance coefficient S = ship wetted surface area n
= kecepatan putar propeller

## METODOLOGI
Gambar 1. Flow chart penelitian
Untuk mendapatkan match  point antara lambung kapal, propeller dan  mesin  utama  kapal,  yaitu  titik dimana daya yang diserap oleh propeller sama dengan daya yang  dihasilkan oleh mesin  kapal sehingga dihasilkan  kecepatan  kapal  yang  mendekati dengan kecepatan servis sesuai yang direncanakan, sedangkan langkah  pengerjaan  dengan aplikasi Matchpro  dapat dipresentasikan seperti Gambar 1.
Data-data yang  dikumpulkan selanjutnya akan diolah, adapun tahapan dalam analisa data meliputi: 1. Penyajian data kapal
2. Perhitungan main engine power
3. Perhitungan karakteristik propeller
4. Perhitungan putaran engine
5. Perhitungan propeller load
6. Penentuan engine propeller matcing
7. Grafik engine propeller matcing

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Jenis penelitian yang  digunakan  adalah kuantitatif dan non  eksperimental dengan menggunakan aplikasi Matchpro. Jenis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data sekunder, yaitu data perhitungan Kapal Feri Ro-Ro 600  GT  yang  telah  ada sebelumnya. Aplikasi yang digunakan untuk menganalisa pemilihan tipe propeller yang  dipasang  pada Kapal Feri Ro-Ro 600 GT adalah aplikasi Matchpro.

## Aplikasi Matchpro
Aplikasi Matchpro adalah aplikasi berekstensi java yang  dikompilasi menjadi file  class,  yaitu byte  code yang  bisa  dijalankan  di  semua Java  Virtual  Machine, tidak  peduli apapun OS-nya  ataupun  arsitektur processor-nya.
Gambar 2. Tampilan Aplikasi Matchpro
Aplikasi  ini  dikembangkan  pada  awal  tahun  2016
di Laboratorium  Komputer  Pascasarjana Fakultas Teknik Kelautan,
Institut Teknologi Sepuluh Nopember.  Aplikasi  Matchpro  di desain  untuk membantu  melakukan  analisa  hubungan  antara hull, engine dan propeller satu  sama  lain,  sehingga  akan memberikan  data  yang  akurat  berhubungan  dengan efisiensi engine  propeller  matching. Tampilan  utama aplikasi dapat dilihat pada Gambar 2.

## Peng-input-an Data Kapal dan Data Mesin
Proses  pengerjaan  penelitian  ini  dimulai  dengan peng-input-an  data  kapal dan  data  mesin  utama Kapal Feri Ro-Ro yang  digunakan.  Peng-input-an  data-data kapal dilihat pada Gambar 2. Adapun data kapal yang di input-kan  dapat  dilihat  pada Tabel 1. Adapun data hasil  perhitungan tahanan  kapal yang  merupakan  data input-an dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 1. Tabel dimensi Kapal Feri Ro-Ro 600GT No. Item Ukuran Kapal Satuan 1 LOA 50,070 meter 2 LWL 48,596 meter 3 LBP 46,780 meter 4 B 13,800 meter 5 H 4,140 meter 6 T 2,760 meter 7 Cb 0,602 8 Cm 0,770 9 Cp 0,782 10 Cw 0,894 11 Volume 1.110,35 meter 3 12 LCB 0,355 meter 13 Vs 13.5
Knot Sumber: Rosmani, 2013
Tabel 2. Tabel tahanan kapal hasil perhitungan dengan
software No. Variasi Kecepatan (Knot) Resistance (kN) 1 11.50 70.05 2 11.75 75.50 3 12,00 81.53 4 13.00 122.45 5 13.50 156.56 6 13.75 175.57 Sumber: Rosmani, 2013
Analisa Pemilihan Propeller Tipe B-Series pada Kapal Feri Ro-Ro 600 GT dengan Menggunakan Aplikasi Matchpro (Habibi dan Nurhadi)
Berdasarkan  hasil  perhitungan tahanan Kapal  Feri Ro-Ro 600 GT dengan software, maka perkiraan kasar kebutuhan daya pada kecepatan 13.5 knot adalah: P E = R T * Vs P B = P E / (  h x  p x  s x  m ) / 0.98 / 0.85 P B = 2249.16 kW.
Dari perhitungan tersebut maka pada penelitian ini akan  dipasang  mesin  kapal dengan  spesifikasi  sebagai berikut:
Merek : Caterpillar Model : M32C Power : 2250 kW Bore : 18.11 inch Stroke : 514 inch Rpm
: 600 Rpm

## Seleksi Tipe Propeller
Penyeleksian tipe propeller dilakukan dengan cara mempertimbangkan kavitasi yang coba dihitung untuk semua  tipe propeller.  Aplikasi  Matchpro  memberikan list propeller yang cocok untuk dipasang di Kapal Feri Ro-Ro 600  GT.  Daftar propeller dapat  dilihat  pada Tabel 3.
Nilai τ c hitung  adalah  hasil  perhitungan τ c berdasarkan  rumus koefisien Burril (1943) untuk memperkirakan  terjadinya  kavitasi, ,
dimana: τ c = nilai kritis koefisien.
T = gaya dorong baling-baling. A P = luas proyeksi daun. V R = kecepatan relatif air pada 0.7 jari-jari ujung R Nilai τ c graph adalah nilai τ c dalam diagram Burril yang didapatkan  dengan  menghitung  nilai  τ c pada
0.7R yang dipotongkan pada nilai upper limit.
Apabila perhitungan nilai  τ c propeller lebih  kecil daripada nilai  τ c Burril maka  kemungkinan  kecil propeller akan mengalami kavitasi.
Dalam hal pemilihan propeller, beberapa parameter dibawah ini harus dipenuhi:
- Diameter propeller harus lebih kecil dari 0,7 T.
- Tidak terjadi kavitasi pada propeller.
- Propeller yang dipilih  mempunyai  efisiensi  yang paling bagus.
- Bhp  MCR harus  lebih  kecil  dari  daya  mesin  yang dipasang di kapal Feri Ro-Ro 600 GT.
Melihat  ketentuan  tersebut,  maka propeller yang
dipilih  adalah propeller dengan  tipe  B335  dan  B440 dengan beberapa alasan antara lain:
- Dari hasi perhitungan kavitasi yang ada pada tabel 3,  dapat  dilihat  bahwa  semua  tipe propeller yang di  pilih  aplikasi  tidak  mengalami  kavitasi  dimana ( τ c hit < τ c graph), namun selisih tertinggi terdapat pada type B335, B440 dan B455.
- Selain  tidak  terjadi  kavitasi,  tipe  propeller  B335, dan  B440  memiliki  effisiensi propeller tertinggi dimana  tipe  ini  mempunyai  nilai  effisiensi  0.727 dan 0.71.
Tabel 3. Tabel list propeller
T.prop Max.D Eff Bhp Mcr (kW) τ c hitung τ c graph B335 1.93 0.727 1952.26 0.18325 0.50123 B350 1.93 0.709 2001.96 0.13093 0.28976 B365 1.93 0.679 2087.89 0.11177 0.22588 B380 1.93 0.663 2139.00 0.14276 0.33371 B440 1.93 0.71 2026.21 0.21919 0.69526 B455 1.93 0.70 2027.60 0.18999 0.53496 B470 1.93 0.695 2042.19 0.12075 0.25582 B485 1.93 0.661 2147.74 0.1108 0.22266
Sumber: Data olahan aplikasi Matchpro

## Gambar 3. Diagram kavitasi Burril
(sumber: Marine Propellers and Propulsion)

## Perhitungan Power Engine
Hasil  perhitungan  kebutuhan power dengan effisiensi propeller behind the ship yaitu efisiensi yang diukur  pada  posisi propeller di buritan  kapal pada kecepatan  dinas  kapal,  pada  perhitungan  ini  dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Tabel hasil perhitungan kebutuhan daya
Tipe propeller BHP mcr (kW) %MCR B335 1952.26 86.77 B440 2026.21 90.05
Sumber: Data olahan aplikasi Matchpro
Pertimbangan  dengan  melihat  persentase  daya yang  dibutuhkan  untuk  mendapatkan  kecepatan  dinas Kapal Feri Ro-Ro 600  GT pada  kondisi sea  margin yaitu  13.5  knot,  maka  dipililah  tipe  B335  dengan pertimbangan  bahwa  persentase  kebutuhan  daya  yang dibutuhkan  lebih  kecil  yaitu  86.77%  dibandingkan dengan  tipe  B440  yaitu  sekitar  90.05%.  Artinya  tipe propeller B335  hanya  membutuhkan  sekitar  1952.26 kW  power  dari  2250 kW power main  engine yang  di pasang di Kapal Feri Ro-Ro 600 GT.

## Penggambaran Grafik KT-J  dan Diagram Open Water Tipe B335
Interaksi  lambung  kapal  dan propeller (hull and propeller interaction) merupakan upaya-upaya pendekatan “ diatas  kertas ” untuk  mendapatkan karakteristik  kinerja propeller saat  beroperasi  untuk kondisi behind  the  ship. (Adji,  2005).  Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Tabel data KT-J dan kurva open water
J KT 10KQ Eff KT-Service KT-Clean 0 0.4063 0.57562 0 0 0 0.1 0.3855 0.55991 0.10964 0.02352 0.0196 0.2 0.362 0.5388 0.21397 0.09408 0.0784 0.3 0.3357 0.51229 0.31308 0.21168 0.1764 0.4 0.3067 0.48037 0.40675 0.37631 0.3136 0.5 0.2750 0.44305 0.4943 0.58799 0.48999 0.6 0.2406 0.40033 0.57431 0.84671 0.70559 0.7 0.2035 0.35221 0.64404 1.15246 0.96039
Sumber: Data olahan aplikasi Matchpro
Gambar 4. Grafik KT-J dan Kurva open water
Kurva [1] merupakan trendline koefisien propeller thrust untuk trial  conditions. Dan  dengan  melihat keadaan kurva  J [3]  diperoleh  harga koefisien propeller  torque, KQ  pada  kondisi  trial.  Sedangkan, Kurva  [2]  adalah trendline dari propeller  thrust coefficient pada  kondisi hull  service  margin dan dengan  menarik kurva  J [4]  sedemikian  hingga melewati  titik  KT-SM,  maka  diperoleh  koefisien  torsi propeller,  KQ-SM,  pada  kondisi hull  service  margin. Selanjutnya, kedua angka KQ dan KQ-SM inilah yang digunakan  untuk  menentukan  karakteristik  beban propeller (propeller load characteristics).
Pembacaan  titik  potong  antara  KT  dengan KT-service (rough  water  condition) dan  KT-clean (calm  water  condition) tersebut  dilakukan  secara otomatis  oleh  aplikasi,  yaitu nilai  J,  KT,  KQ  dan effisiensi,  dimana  hasil  dapat dilihat  pada Tabel 6. Dari  pembacaan  grafik  terlihat  bahwa  pada  kondisi operasional  efisiensi propeller menurun  menjadi sekitar 0.38 – 0.4. Tabel 6. Tabel pembacaan berbagai nilai oleh aplikasi Condition J KT 10KQ Eff Rough water 0.37 0.32 0.49 0.38 Calm water 0.4 0.31 0.48 0.4 Sumber: Data olahan aplikasi Matchpro
dimana: KT = koefisien propeller thrust
KQ = koefisien propeller torque
J = koefisien advanced
Eff = efisiensi propeller pada kondisi open water

## KESIMPULAN
Dari  hasil  dan  pembahasan  yang  telah  dilakukan dapat  diambil  suatu  kesimpulan  bahwa  dengan menggunakan  aplikasi  Matchpro  dari  beberapa propeller tipe B-series yang  paling  efisien untuk dipasang  pada Kapal Feri Ro-Ro 600  GT adalah  tipe B335.  Pemilihan propeller tipe  ini  sesuai  dengan ketentuan  bahwa  diameter propeller yg  dipilih memenuhi  persyaratan diameter  maksimum,  tidak terjadi kavitasi pada
propeller berdasarkan perhitungan  pada  diagram burril,  serta mempunyai efisiensi yang paling baik.
Analisa Pemilihan Propeller Tipe B-Series pada Kapal Feri Ro-Ro 600 GT dengan Menggunakan Aplikasi Matchpro (Habibi dan Nurhadi)

## DAFTAR PUSTAKA
Carlton, J. S. (2007). Marine  Propellers  and Propulsion, United Kingdom, Elsevier, Oxford.
Harvald, Sv. Aa. (1992). Tahanan dan Propulsi Kapal, Surabaya, Airlangga University Press.
Kristensen, Hans Otto. (2013). Prediction of Resistance and  Propulsion  Power  of  Ships,  University  of Southern  Denmark,  Work  package  2 Report no. 04, DTU.
Rosmani, dkk. (2013). Pengaruh bentuk lambung kapal Terhadap  tahanan  kapal,
Proceeding  Hasil Penelitian, Fakultas Teknik Universitas
Hassannudin, ISBN: 978-979-127255-0-6.
Surjo  W.  Adji. (2005). Engine  Propeller  Matching [Online]Available: its.ac.id/ambilfile.php?idp=87.