Perhitungan Nilai Maksimum Thrust, Torque, dan Efficiency Propeller Tipe B-4 Series pada Kapal Tugboat dengan Modifikasi Diameter, Rake , dan Pitch

## menggunakan Metode Komputasi
Kelly Cristin Prananda Lumbanraja 1 , Deddy Chrismianto 2 , Samuel 3
Universitas Diponegoro, Semarang, Indonesia Email: kcplumbanraja@gmail.com 1 , deddychrismianto@lecturer.undip.ac.id 2 , samuelaritonang@lecturer.undip.ac.id 3
Received 01 Januari 2021 | Revised 09 Maret 2021 | Accepted 15 Maret 2021

## ABSTRAK
Kapal  tugboat  digunakan  untuk  membantu  kapal  yang  akan  masuk  atau  keluar  pelabuhan.  Untuk mendorong  dan  menarik  kapal  maka  diperlukan  propeller  sebagai  mesin  penggerak    kapal.  Kinerja propeller pada kapal tugboat sangat vital dalam menunjang fungsi tugboat tersebut. Pada penelitian ini akan melakukan modifikasi pada rake, diameter, dan pitch propeller B-Series pada kapal tugboat dengan metode komputasi sehingga diperoleh nilai efficiency yang paling baik. Simulasi pada penelitian ini akan menggunakan persamaan Reynolds-Averaged Navier Stokes (RANS) dan mendiskripsikan aliran turbulen dengan  menggunakan  model  k-ε  dan  k-ω.  Hasil  nilai  torque,  thrust,  dan  efficiency  yang  sudah disimulasikan  akan  di  verifikasi  dengan  diagram  Wageningen.  Wageningen  adalah  karakteristik propeller B-series yang sudah dipublikasikan dari hasil eksperimen. Dari hasil simulasi CFD diperoleh kesimpulan torque paling minimum terletak pada modifikasi dengan rake 0°, pitch 1,36, dan diameter 1,3 pada rpm 180 sebesar 545,68 Nm. Modifikasi model propeller pada 230 rpm menggunakan diameter 1,4 m, rake 5° dan pitch 1,56 merupakan modifikasi yang direkomendasikan untuk memperoleh nilai thrust maksimum  sebesar  12076  N,  torque  3252,5  Nm  dan  mendapatkan  nilai  efisiensi  yang  paling  optimum sebesar 0,7443.
Kata kunci : Kapal Tugboat, Propeller, Diameter, Pitch, Rake

## ABSTRACT
Tugboat is used to pull or push ships which will enter or leave the harbor.  To push and pull the ship, a propeller is needed as the ship propulsion. The performance of the propeller on the tugboat is vital for supporting the function of the tugboat. This research will make modifications to the rake, diameter, and pitch  of  the  B-Series  propeller  on  a  tugboat  using  computational  methods  in  order  to  achieve  the  best efficiency  values.  This  simulation  on  this  research  will  make  use  of  Reynold-Averaged  Navier  Stokes (RANS) equation and describe the turbulent flow using the k-ε  and k-ω. The results of the value torque, thrust, and efficiency that have been simulated will be verified with Wageningan diagram. Wageningen is the  characteristics  of  the  B-series  propeller  that  have  been  published  from  the  experimental  results. From the CFD simulation result, it is concluded that the minimum torque is showed in the modification with a rake of 0°, a pitch of 1.36 and a diameter of 1.3 m at 180 rpm which is 545,68 Nm. Modification of the propeller model 230 rpm using a diameter of 1.4  m, 5° rake and a pitch of 1.56 is the recommended modification  to  obtain  a  maximum  thrust  value  of  12076  N,  torque  of  3252.5  Nm  and  getting  the  most optimum efficiency value of 0.7443.
Keywords : Tugboat, Propeller, Diameter, Pitch, Rake

## 1. PENDAHULUAN
Kapal tugboat (tunda)  merupakan  kapal  yang  dibangun  untuk  menarik  dan  mendorong  kapal-kapal yang akan masuk dan keluar pelabuhan. Kapal tugboat juga berperan untuk menarik kapal tongkang, karena  tongkang  tidak  memiliki  sistem  propulsi. Propeller merupakan  mesin  penggerak  yang digunakan untuk mendorong kapal. Prinsip kerja dari alat propulsi baling-baling adalah gaya dorong pada  kapal  yang  berputar  di  dalam  air  dengan  digerakkan  oleh  mesin  sehingga  mendapatkan  gaya angkat  atau lifting  force yang  bekerja  pada  daun  baling-baling  [1].  Salah  satu  aspek  yang  paling penting  dalam  pembuatan  kapal  itu  sendiri  ialah  aspek  perencanaan  mesin  kapal  dan  perencanaan desain propeller [2].  Hal  yang  sangat  penting  dalam  perencanaan  desain propeller adalah  nilai efisiensi  dari propeller .  Tentu  dalam  perancangan propeller dipilih  nilai  efisiensi  yang  maksimum tanpa  terjadinya  kavitasi  [3].  Dalam  perkembangannya propeller mengalami  modifikasi  bentuk dengan  tujuan  mendapatkan  efisiensi  yang  paling  baik  sebagai  alat  penggerak  kapal,  salah  satu modifikasi itu yaitu skew angle dan blade area ratio (Ae/Ao) [4]. Kecepatan pada kapal tidak terlepas dari desain propeller yang baik agar mendapatkan thrust optimal yang dihasilkan gerak propeller [5]. Tenaga  besar  yang  perlu  dihasilkan propeller dengan  kecepatan  berlayar  yang  rendah  akibat  beban kerja  yang  besar  akan  memberi  dampak  penurunan  nilai  efisiensi  dari  kinerja propeller yang menyebabkan  kinerja  kapal  menurun.  Untuk  meningkatkan  efisiensi,  beberapa  penelitian menggunakan end  plate pada propeller [6].  Beberapa  kriteria  khusus  pada propeller dapat memberikan gaya dorong yang besar dengan tingkat kebisingan yang rendah, dengan alasan tersebut desain propeller harus memiliki nilai thrust yang besar. Agar mendapatkan nilai tekanan yang rendah dan  aliran propeller yang  halus  dilakukan  penelitian  tentang  sudut  kemiringan hub  propeller untuk mendapatkan  performance  yang  baik  [7].  Terkait  dengan  permasalah  diatas,  penelitian  ini  akan melakukan  modifikasi  diameter  dan pitch  propeller B- Series pada  kapal tugboat dengan  metode komputasi  sehingga  diperoleh thrust tertinggi,  nilai torque terendah  dan  nilai efficiency yang  paling tinggi.

## 2. METODOLOGI

## 2.1 Objek Penelitian
Penelitian  ini  membutuhkan  data  primer  dan  data  sekunder.  Data  primer  merupakan  data  utama  dari kapal  meliputi  Gambar  dan  ukuran  utama  pada  kapal  yaitu linesplan , propeller yang  diperoleh  data dari PT. PELINDO III Surabaya KT. Subali I. Data sekunder merupakan sumber data yang diperoleh dapat  melalui  media  internet  yaitu  jurnal-jurnal  yang  berkaitan  dengan  penelitian,  media  buku pembelajaran, e-book media software yang  digunakan  untuk  menambah  wawasan  dan  ilmu,sebagai referensi dalam pengerjaannya, dan sebagai media untuk mencari solusi dari permasalahan yang akan dialami.

## 2.2 Variabel Penelitian
Kapal tugboat KT.Subali  di  PT.  PELINDO  III  Surabaya  digunakan  untuk  memasukkan  dan mengeluarkan kapal-kapal di pelabuhan. Pada Tabel 1 dan Tabel 2 menunjukkan ukuran utama kapal dan ukuran propeller sebagai objek pada penelitian ini.
Tabel 1. Ukuran Utama Kapal Tug Boat No  Ukuran utama Dimensi 1 Length of Overall 27,75 m 2 Length of Waterline 24,30 m 3 Length Between Perpendicular 24, 30 m 4 Breadth 8,60 m 5 Height 3,50 m 6 Draught 2,70 m 7 Vs 10 knot 8 Cb 0,55
Perhitungan Nilai Maksimum Thrust, Torque, dan Efficiency Propeller Tipe B-4 Series pada Kapal Tugboat dengan Modifikasi Diameter, Rake, dan Pitch menggunakan Metode Komputasi
Tabel 2. Ukuran Utama Propeller No  Ukuran utama Dimensi 1 Diameter 1,3 m 2 Pitch ratio 1,2 3 Pitch (m) 1,56 4 Blade number 4 5 RPM 210 rpm
Penelitian  ini  melakukan  variasi  pada  diameter, rake (0°;  2°;  5°),  diameter  (1,2;1,3;1,4)  dan pitch (1,36;1,56;1,76) pada propeller kapal tugboat yang memiliki kecepatan dan kondisi yang sama.

## 2.3 Lokasi Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  pada  Laboratorium  Perencanaan  dibantu  Komputer  menggunakan software Hydrocamp untuk  membantu    mendesain propeller , Rhinoceros untuk  membantu  memodelkan propeller , dan CFD untuk menganalisa model propeller .

## 2.4 Pembuatan Model
Penelitian  ini  menggunakan software  Hydrocamp untuk  mendesain propeller ,dan Rhinoceros untuk memodelkan dan menjadikan propeller menjadi solid. Setelah itu model akan di export dalam bentuk IGES.
Gambar 1. Model Propeller Kapal Tugboat

## 2.5 Validasi Numerik
Dalam penelitian ini validasi nilai torque, thrust pada model awal dengan perhitungan KT-KQ-J yang terdapat  pada  grafik  Wageningen  B- Series propeller dengan  nilai  T  dan  Q  yang  diperoleh  melalui perhitungan dengan CFD.
2.6 Pembuatan Model Kapal Tugboat dengan Variasi Rake , Diameter, dan Pitch Hasil  perhitungan  KT-KQ-J  di  grafik  Wegeningen  pada  model  asli  valid  dengan  nilai  perhitungan menggunakan  CFD  maka  dilanjutkan  dengan  memodelkan propeller dengan  variasi rake ,  diameter, dan pitch sehingga memperoleh hasil yang diharapkan.
Tabel 3. Variasi Model Propeller
No Rake Pitch Diameter 1 0 1,36 1,2 m 2 2 1,56 1,3 m 3 5 1,76 1,4 m

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Propeller dari kapal tugboat dibuat menjadi beberapa model agar dapat dianalisa untuk mendapatkan nilai thrust , torque ,  dan  nilai  efisiensi  maksimum.  Model-model propeller dianalisa  dengan
menggunakan  metode  CFD  kemudian  akan  divalidasi  hasil  analisa  CFD  dengan  menggunakan perhitungan matematis KT-KQ grafik Wageningen.
Tabel 4. Variasi Model Propeller No Rake Pitch Diameter 1 0 1,36 1,2 m 2 2 1,56 1,3 m 3 5 1,76 1,4 m
3.1 Model Propeller Tabel 5. Ukuran Utama Propeller No  Ukuran utama Dimensi 1 Diameter 1,3 m 2 Pitch ratio 1,2 3 Pitch (m) 1,56 4 Blade number 4 5 RPM 210 rpm
Gambar 2. Pembuatan Model Propeller
Tabel  5  merupakan  Ukuran  utama propeller kapal  yang  digunakan  untuk  pembuatan propeller melalui software  hydrocamp .  Pada  Gambar  2  merupakan  model  3D propeller kapal tugboat menggunakan  aplikasi Rhinoceros .  Kemudian  model  tersebut  di- export dalam  bentuk  IGS  sehingga dapat dibuka oleh software yang digunakan dalam metode CFD.
3.2 Simulasi CFD ( Computational Fluid Dynamic) 3.2.1 Geometry
Tahap geometry merupakan  tahap  untuk  menentukan  model  yang  akan  dianalisa  dengan software CFD. Pada tahap geometry , model dari Rhinoceros dapat dilakukan pengecekan apakah model sudah solid atau belum.
Gambar 3. Model Propeller pada Metode Komputasi
Langkah berikutnya adalah pembuatan interface pada propeller dengan cara mengklik enclosure pada menu tools .
Perhitungan Nilai Maksimum Thrust, Torque, dan Efficiency Propeller Tipe B-4 Series pada Kapal Tugboat dengan Modifikasi Diameter, Rake, dan Pitch menggunakan Metode Komputasi
Gambar 4. Interface pada Model Propeller
Kemudian,  pembagian  tugas  antara boundary dan  benda  dengan  menggunakan boolean dengan  cara mengklik create lalu Boolean , di menu operation dipilih substract kemudian muncul menu tool bodies dan  target bodies .  Pada tool  bodies dipilih propeller kapal  dan  pada  target bodies dipilih interface . Kemudian  klik yes .  Selanjutnya  yang  terakhir  pada  tahap geometry adalah  penamaan  pada  setiap bagian propeller dan interface .  Adapun  penamaannya  yaitu  : propeller , interface , inlet , outlet ,  dan wall . Caranya klik pada setiap part lalu klik kanan mouse pilih named selection kemudian isi sesuai dengan nama part propeller , interface , dan wall .

## 3.2.2 Meshing
Langkah  selanjutnya  setelah boundary building atau domain fluida  adalah  proses meshing pada propeller .  Perlu diperhatikan bahwa jumlah elemen akan terbentuk lebih banyak bila ukuran elemen tersebut semakin kecil dan waktu pada proses running lebih lama dan file yang dihasilkan lebih besar.
Gambar 5. Mesh Pada Model Propeller

## 3.2.3 Set Up
Set  up merupakan  tahap  untuk  mengatur  domain, interfaces , boundary , solution  unit ,  dan solver control yang sangat diperlukan untuk mendapatkan grafik dan hasil di tahap solution dan result .
Tabel 6. Set Up Domain - Default Domain Type Fluid Location B140 Materials Water Fluid Definition Material Library Morphology Continuous Fluid Settings Buoyancy Model Non Buoyant Morphology Rotating Angular Velocity -1.800e+02 [rev min^-1] Axis Definition Coordinate Axis Rotation Axis Global X Reference Pressure 1.0000e+00 [atm] Heat Transfer Model None Turbulence Model k epsilon Turbulent Wall Functions Scalable
Pada solver  control dipilih eror 0,0001  agar  nilai  yang  diperoleh  memiliki  persentase  tingkat eror yang sangat kecil.

## 3.2.4 Solution
Kemudian  setelah  pengerjaan  langkah pre-processor selesai  yang  dilakukan  selanjutnya  adalah  ke tahap solution . Pada tahap ini akan dilakukan perhitungan berupa iterasi dan akan diperoleh grafik.

## 3.2.5 Result
Setelah  perhitungan  pada  tahap solution selesai  maka  hasil  berupa thrust dan torque dapat diperoleh pada tahap result.
Gambar 6. Tahap Result
3.3 Hasil Analisa CFD Thrust dan Torque pada Model Propeller Asli
Hasil yang diperoleh dari perhitungan menggunakan bantuan CFD pada model asli propeller diperoleh nilai thrust  43388,1  pdl =  5998,4 N ,  nilai torque 45650,4 ft  pdl  = 1923,71  Nm,  dan  nilai  effisiensi 0,5655.

## 3.4 Validasi
Penelitian  ini  melakukan    perbandingan  hasil  yang  diperoleh  melalui  perhitungan  CFD  dengan perhitungan rumus data B- Series KT-KQ Wageningen [8], yakni sebagai berikut :
(1)
(2)
J = (3)
= (4)
(5) Va = (1-w) Vs (6)
Perhitungan Nilai Maksimum Thrust, Torque, dan Efficiency Propeller Tipe B-4 Series pada Kapal Tugboat dengan Modifikasi Diameter, Rake, dan Pitch menggunakan Metode Komputasi
Keterangan :
KT = Koefisien gaya dorong baling-baling KQ = Koefisien torsi baling-baling J = Koefisien advanced baling-baling Va
= kecepatan advanced, ft/s
D
= diameter propeller , ft
N
= putaran propeller , rev/s T = thrust propeller , lbf Q = torque propeller , lbf ft =massa jenis fluida ( fluid density ), 1,9905 s/ft3
Dimensi Propeller :
D = 1,3 m = 4,27 ft P = 1,2 Vs = 10 knot = 16,88 ft/s = 3,986784 m/s N
= 210 rpm = 3,5 rps
= 1,99 s/ft 3 BAR = 0,6
Type = B- Series
Perhitungan Wake Friction (w) and Velocity advance (Va)
w = 0,5 (CB) – 0,05 Va = (1-w) Vs w = 0,5 (0,55) -0,05 Va= (1-0,225) x 16,88 w = 0,225 Va = 13,08 ft/s
Perhitungan thrust, torque dan efficiency propeller
J = = = 0,88
Dari nilai J ( koefisien advanced) diperoleh nilai KT-KQ dari grafik wageningen [8]
Gambar 7. Grafik Wageningen [8]
Dari grafik diperoleh : KT = 0,18
KQ = 0,039
T  = = 0,18 x 1,99 (s/ft 3 ) x 3,5 2 (rps) x 4,27 4 (ft) = 6488,73 N
Q  =
= 0,039 x 1,99 (s/ft 3 ) x 3,5 2 (rps) x 4,27 5 (ft) = 1835,41 Nm = = = 0,64
Tabel 6. Perbandingan nilai thrust yang diperoleh dengan
CFD dan perhitungan data B4- Series Variabel CFD Perhitungan  Data B-Series Error Thrust 5998,4 N 6488,73 N 7,556 % Torque 1923,71 Nm 1835,41 Nm 4,8113 % Efficiency 0,5655 0,64 10%
Dalam  perhitungan  validasi  menggunakan  diagram  perhitungan thrust ( force )  dan torque pada propeller dengan metode perhitungan matematis sesuai dengan rumus pada diagram KT-KQ-J. Secara umum  karakteristik  dari  baling-baling  kapal  pada  kondisi open  water  test adalah  seperti  yang dipresentasikan pada diagram KT-KQ-J ditunjukkan pada Tabel 6.
Gambar 8. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Rake dan Diameter pada Propeller pada RPM 210
Gambar 9. Hasil Perhitungan Efisiensi dengan  Variasi Rake dan Diameter pada Propeller pada RPM 210
Gambar  8  dan  9  menunjukkan  hasil  dari  modifikasi rake dan  modifikasi diameter.  Bila  ditinjau  dari variasi rake pada  masing-masing  diameter,  dapat  diberikan  kesimpulan  bahwa  pada  kasus  ini  yaitu rake 0°,  2°,  dan  5°  pada  diameter  yang  sama  tidak  terlalu  memberikan  pengaruh  pada  kenaikan maupun penurunan dari thrust dan torque . Ditinjau dari variasi diameter, dengan rake yang sama nilai thrust dan torque akan mengalami kenaikan sesuai dengan rumus perhitungan dari data Wageningen. Pada kecepatan 210 rpm diperoleh thrust terbesar yakni 8603,1 N dan nilai effisiensi 0,64.
Perhitungan Nilai Maksimum Thrust, Torque, dan Efficiency Propeller Tipe B-4 Series pada Kapal Tugboat dengan Modifikasi Diameter, Rake, dan Pitch menggunakan Metode Komputasi
Gambar 10. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Pitch pada Propeller pada RPM 210
Gambar 11. Hasil Perhitungan Efficiency dengan
Variasi Pitch pada Propeller pada RPM 210
Gambar 10 dan 11 menunjukkan hasil dari modifikasi pitch. Melalui Tabel diperoleh nilai perhitungan semakin  besar  pitch propeller maka  akan  semakin  besar  pula thrust dan torque propeller .  Hal  ini sesuai dengan grafik Wageningen diatas semakin besar pitch maka nilai KT-KQ akan semakin besar pula dari hal itu maka thrust dan torque juga akan semakin besar. Sehingga diperoleh nilai thrust dan torque terbesar pada pitch 1,76 yakni 7911,1 N.
Gambar 12. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Diameter pada Propeller pada RPM 210
Gambar 13. Hasil Perhitungan Efficiency dengan Variasi Diameter pada Propeller pada RPM 210
Gambar  12  dan  13  menunjukkan  hasil  dari  modifikasi  diameter.  Melalui  Tabel  diperoleh  nilai perhitungan  semakin  besar  diameter propeller maka  akan  semakin  besar  pula thrust dan torque propeller . Hal ini sesuai dengan rumus perhitungan data grafik Wageningen yaitu T = KT ρn^2 D^4. Sehingga diperoleh nilai thrust terbesar melalui perhitungan CFD pada diameter 1,4 m yakni 7887,4 N.
Gambar 14. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Rake dan Diameter pada Propeller pada RPM 180
Gambar 15. Hasil Perhitungan Efficiency dengan Variasi Rake dan Diameter pada Propeller pada RPM 180
Gambar 14 dan 15 menunjukkan hasil dari modifikasi rake dan modifikasi diameter. Bila ditinjau dari variasi rake pada  masing-masing  diameter,  dapat  diberikan  kesimpulan  bahwa  pada  kasus  ini  yaitu rake 0°,  2°,  dan  5°  pada  diameter  yang  sama  tidak  terlalu  memberikan  pengaruh  pada  kenaikan maupun penurunan dari thrust dan torque. Ditinjau dari variasi diameter, dengan rake yang sama nilai thrust dan torque akan mengalami kenaikan sesuai dengan rumus perhitungan dari data Wageningen. Pada  kecepatan  180  rpm  diperoleh  thrust  terbesar  yakni  4064,578  N  dan  nilai  effisiensi  0,64.  Nilai thrust pada rpm 180 lebih rendah dibandingkan nilai thrust 210 rpm yakni 8603,1 N dikarenakan rpm berbanding lurus dengan thrust dilihat dari rumus data Wageningen yakni T = KT  ρn^2 D^4.
Gambar 16. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Pitch pada Propeller pada RPM 180
Perhitungan Nilai Maksimum Thrust, Torque, dan Efficiency Propeller Tipe B-4 Series pada Kapal Tugboat dengan Modifikasi Diameter, Rake, dan Pitch menggunakan Metode Komputasi
Gambar 17. Hasil Perhitungan Efficiency dengan Variasi Pitch pada Propeller pada RPM 180
Gambar 16 dan 17 menunjukkan hasil dari modifikasi pitch . Melalui Tabel diperoleh nilai perhitungan semakin  besar pitch propeller maka  akan  semakin  besar  pula thrust dan torque propeller .  Hal  ini sesuai dengan grafik Wageningen diatas semakin besar pitch maka nilai KT-KQ akan semakin besar pula dari hal itu maka thrust dan torque juga akan semakin besar. Sehingga diperoleh nilai thrust dan torque terbesar pada pitch 1,76 yakni 4085,43 N. Nilai thrust pada rpm 180 lebih rendah dibandingkan nilai thrust 210  rpm  pada  variasi pitch yakni  7911,1  N  dikarenakan  rpm  berbanding  lurus  dengan thrust dilihat dari rumus data Wageningen yakni T = KT  ρn^2 D^4.
Gambar 18. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Diameter pada Propeller pada RPM 180
Gambar 19. Hasil Perhitungan Efficiency dengan Variasi Diameter pada Propeller pada RPM 180
Gambar  18  dan  19  menunjukkan  hasil  dari  modifikasi  diameter.  Melalui  Tabel  diperoleh  nilai perhitungan  semakin  besar  diameter propeller maka  akan  semakin  besar  pula thrust dan torque propeller . Hal ini sesuai dengan rumus perhitungan data grafik Wageningen yaitu T = KT ρn^2 D^4. Sehingga diperoleh nilai thrust terbesar melalui perhitungan CFD pada diameter 1,4 m yakni 3435,65 N.  Nilai thrust pada  rpm  180  lebih  rendah  dibandingkan  nilai thrust 210  rpm  yakni  7887,4  N  pada variasi diameter dikarenakan rpm berbanding lurus dengan thrust dilihat dari rumus data Wageningen yakni T= KT  ρn^2 D^4.
Gambar 20. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Rake dan Diameter pada Propeller pada RPM 190
Gambar 21. Hasil Perhitungan Efficiency dengan Variasi Rake dan Diameter pada Propeller pada RPM 190
Gambar 20 dan 21 menunjukkan hasil dari modifikasi pitch . Melalui Tabel diperoleh nilai perhitungan semakin  besar pitch propeller maka  akan  semakin  besar  pula thrust dan torque propeller .  Hal  ini sesuai dengan grafik Wageningen diatas semakin besar pitch maka nilai KT-KQ akan semakin besar pula dari hal itu maka thrust dan torque juga akan semakin besar. Sehingga diperoleh nilai thrust dan torque terbesar pada pitch 1,76 yakni 5283,058 N. Nilai thrust pada rpm 190 lebih tinggi dibandingkan nilai thrust 180  rpm  pada  variasi pitch yakni  4085,43  N  dikarenakan  rpm  berbanding  lurus  dengan thrust dilihat dari rumus data Wageningen yakni T= KT  ρn^2 D^4.
Gambar 22. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Pitch pada Propeller pada RPM 190
Gambar 23. Hasil Perhitungan Efficiency dengan Variasi Pitch pada Propeller pada RPM 190
Perhitungan Nilai Maksimum Thrust, Torque, dan Efficiency Propeller Tipe B-4 Series pada Kapal Tugboat dengan Modifikasi Diameter, Rake, dan Pitch menggunakan Metode Komputasi
Gambar 22 dan 23 menunjukkan hasil dari modifikasi pitch . Melalui Tabel diperoleh nilai perhitungan semakin  besar pitch  propeller maka  akan  semakin  besar  pula thrust dan torque  propeller .  Hal  ini sesuai dengan grafik Wageningen diatas semakin besar pitch maka nilai KT-KQ akan semakin besar pula dari hal itu maka thrust dan torque juga akan semakin besar. Sehingga diperoleh nilai thrust dan torque terbesar pada pitch 1,76 yakni 5283,058 N. Nilai thrust pada rpm 190 lebih tinggi dibandingkan nilai thrust 180  rpm  pada  variasi pitch yakni  4085,43  N  dikarenakan  rpm  berbanding  lurus  dengan thrust dilihat dari rumus data Wageningen yakni T= KT  ρn 2 D 4 .
Gambar 24. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Diameter pada Propeller pada RPM 190
Gambar 25. Hasil Perhitungan Efficiency dengan
Variasi Diameter pada Propeller pada RPM 190
Gambar  24  dan  25  menunjukkan  hasil  dari  modifikasi  diameter.  Melalui  Tabel  diperoleh  nilai perhitungan  semakin  besar  diameter propeller maka  akan  semakin  besar  pula  thrust  dan torque propeller .  Hal  ini  sesuai  dengan  rumus  perhitungan  data  grafik  Wageningen  yaitu  T=KT  ρn 2 D 4 . Sehingga diperoleh nilai thrust terbesar melalui perhitungan CFD pada diameter 1,4 m yakni 4806,289 N.  Nilai thrust pada  rpm  190  lebih  tinggi  dibandingkan  nilai thrust 180  rpm  pada  variasi  diameter propeller yakni  3425,65  N  pada  variasi  diameter  dikarenakan  rpm  berbanding  lurus  dengan  thrust dilihat dari rumus data Wageningen yakni T= KT ρn^2 D^4.
Gambar 26. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Rake dan Diameter pada Propeller pada RPM 230
Gambar 27. Hasil Perhitungan Efficiency dengan Variasi Rake dan Diameter pada Propeller pada RPM 230
Gambar 26 dan 27 menunjukkan hasil dari modifikasi rake dan modifikasi diameter. Bila ditinjau dari variasi rake pada  masing-masing  diameter,  dapat  diberikan  kesimpulan  bahwa  pada  kasus  ini  yaitu rake 0°,  2°,  dan  5°  pada  diameter  yang  sama  tidak  terlalu  memberikan  pengaruh  pada  kenaikan maupun penurunan dari thrust dan torque .  Ditinjau dari variasi diameter, dengan rake yang sama nilai thrust dan torque akan mengalami kenaikan sesuai dengan rumus perhitungan dari data Wageningen. Pada  kecepatan  230  rpm  diperoleh thrust terbesar  yakni  12076  N  dan  nilai  effisiensi  0,7443.  Nilai thrust pada rpm 230 lebih besar dibandingkan nilai thrust 190 rpm yakni 5478,806 N dikarenakan rpm berbanding lurus dengan thrust dilihat dari rumus data Wageningen yakni T= KT ρn 2 D 4 .
Gambar 28. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Pitch pada Propeller pada RPM 230
Gambar 29. Hasil Perhitungan Efficiency dengan Variasi Pitch pada Propeller pada RPM 230
Gambar 28 dan 29 menunjukkan hasil dari modifikasi pitch . Melalui Tabel diperoleh nilai perhitungan semakin  besar pitch propeller maka  akan  semakin  besar  pula thrust dan torque propeller .  Hal  ini sesuai dengan grafik Wageningen diatas semakin besar pitch maka nilai KT-KQ akan semakin besar pula dari hal itu maka thrust dan torque juga akan semakin besar. Sehingga diperoleh nilai thrust dan torque terbesar pada pitch 1,76 yakni 10835 N. Nilai thrust pada rpm 230 lebih tinggi dibandingkan nilai thrust 190  rpm  pada variasi pitch yakni  5283,058  N  dikarenakan  rpm  berbanding  lurus dengan thrust dilihat dari rumus data Wageningen yakni T = KT  ρn 2 D 4 .
Perhitungan Nilai Maksimum Thrust, Torque, dan Efficiency Propeller Tipe B-4 Series pada Kapal Tugboat dengan Modifikasi Diameter, Rake, dan Pitch menggunakan Metode Komputasi
Gambar 30. Hasil Perhitungan Thrust dan Torque dengan Variasi Diameter pada Propeller pada RPM 230
Gambar 31. Hasil Perhitungan Efficiency dengan Variasi Diameter pada Propeller pada RPM 230
Gambar  30  dan  31  menunjukkan  hasil  dari  modifikasi  diameter.  Melalui  Tabel  diperoleh  nilai perhitungan  semakin  besar  diameter propeller maka  akan  semakin  besar  pula thrust dan torque propeller .  Hal  ini  sesuai  dengan  rumus  perhitungan  data  grafik  Wageningen  yaitu  T=  KT  ρn 2 D 4 . Sehingga diperoleh nilai thrust terbesar melalui perhitungan CFD pada diameter 1,4 m yakni 11330 N. Nilai thrust pada  rpm  230  lebih  tinggi  dibandingkan  nilai thrust 190  rpm  pada  variasi  diameter propeller yakni  4806,289  N  pada  variasi  diameter  dikarenakan  rpm  berbanding  lurus  dengan thrust dilihat dari rumus data Wageningen yakni T= KT ρn 2 D 4 .

## 4. KESIMPULAN

## 4.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa diperoleh juga kesimpulan sebagai berikut
1. Dari  hasil  analisa  diperoleh  bahwa  nilai  diameter  dan pitch sebuah propeller sangat mempengaruhi  nilai thrust dan torque .  Semakin  besar  diameter  dan pitch maka  nilai thrust dan torque akan  semakin  besar.  Hal  tersebut  diperoleh  karena  melalui  rumus  perhitungan  data  B- Series pada  grafik  wageningen  T=KT  ρn^2  D^4  dan Q=  KQ  ρn^2  D^5.  Nilai rake tidak  terlalu mempunyai pengaruh terhadap nilai thrust dan torque propeller karena nilai yang diperoleh dari hasil  analisa  tidak  terus  menerus  mengalami  kenaikan  maupun  penurunan  pada  variasi rake 0°,2°,5°.  Dari  hasil  analisa  diperoleh  nilai thrust terbesar  pada  model rake 5°, pitch 1,56,  dan diameter 1,4 m pada kecepatan 230 rpm yakni 12076 N.
2. Hasil variasi kecepatan yaitu semakain besar kecepatan kapal maka semakin besar nilai thrust dan torque dari sebuah propeller . Dilihat dari Tabel 20-22 yakni dengan kecepatan 230 rpm diperoleh nilai thrust yang lebih besar dari pada nilai thrust dan torque di Tabel 11-19 yang kecepatannya 180  rpm,  190  rpm,  dan 210  rpm.  Nilai thrust terbesar  diperoleh  pada  model  5°, pitch 1,56,  dan diameter 1,4 m pada kecepatan 230 rpm yakni 12076 N.
3. Nilai  diameter propeller sebesar  1,4  m  , rake 5°,  pitch  1,56,  dan  kecepatan  sebesar  230  rpm merupakan  modifikasi  model propeller yang  paling  tepat  untuk  memperoleh  nilai thrust maksimum yaitu 12076 N, torque 3252,5 Nm dan efisiensi optimum sebesar 0,7443

## 4.2 Saran
1. Agar akurasi pada penelitian ini lebih baik, besar nilai sudut rake dapat dibuat lebih detail.
2. Salah  satu  cara  untuk  memperbaik  performance  propeller  dengan  penambahan energy  saving devices .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  banyak  kepada  Jurusan  S1  Teknik  Perkapalan  Universitas Diponegoro untuk ilmu dan pengalamannya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Manik, Parlindungan. (2018). Propulsi Kapal. Semarang : Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.
[2] Wibowo,  G.P.,  Chrismianto,  D.,  &  A,  B.  A.  (2017). Analisa  Nilai Thrust  Optimum  Propeller B4-70,  Ka4-70  dan  Au4  59  pada  Kapal  Tug  Boat  Pelabuhan  Paket-II  2x1850HP  dengan Variasi Sudut Rake Menggunakan CFD, J Tek. Perkapalan, 5(1), pp 27–37.
[3] Santoso, D.H., A, B. A., & Rindo, G. (2018). Analisa Performance Propeller Tipe B-5 Series pada Kapal Rumah Sakit Tipe Katamaran dengan Variasi Nilai Blade Area Ratio ( AE/A0) dan Pitch Ratio  ( P/D)  Menggunakan  Metode Computational  Fluid  Dynamic (CFD),  J.  Tek. Perkapalan, 6(1), pp. 101-110.
[4] Budi,  P.  B.  S.,  Chrismianto,  D.,  &  Rindo,  G.  (2016).  Analisa  Nilai Thrust dan Torque Propeller Tipe B -Series pada Kapal Selam Midget 150M rengan Variasi Skew Angle dan Blade Area Ratio (Ae/Ao) Menggunakan Metode Cfd, J. Tek. Perkapalan, 13(3), pp. 109.
[5] Simbolon, H., Trimulyono, A., & Rindo, G. (2015). Analisa Nilai Maximum Thrust Propeller B- Series dan Kaplan Series pada Kapal Tugboat Ari 400 Hp dengan Variasi Diameter, Jumlah Daun, Sudut Rake Menggunakan CFD, J. Tek . Perkapalan, 3(4), pp. 394–404.
[6] Andilolo,  Y.R.,  Manik,  P.,  &  Iqbal,  M.  (2017).  Studi  Kasus  Kinerja Propeller Kaplan Series Akibat  Pengurangan  Diameter  dan  Penambahan End  Plate dengan  Metode  CFD,  J.  Tek. Perkapalan,  5(1), pp. 205-213.
[7] Darmawan,  D.  B.,  Chrismianto,  D.,  &  Iqbal,M.  (2016).  Analisa  Pengaruh  Sudut  Kemiringan Hub  Propeller Tipe  B- Series pada  Kapal  Selam  Tipe  Menengah  untuk  Mengoptimalkan Kinerja Kapal Selam dengan Metode CFD, J. Tek. Perkapalan,  4(2), pp. 352–361.
[8] Carlton, John S. (2012). Marine Propellers and Propulsion . London : Elsevier Ltd.
[9] Bernitsas,  M.M.,  dkk.  (1981). Kt,Kq  and  Efficiency  Curves  for  the  Wageningen  B-Series Propellers . Ann Arbor: Departement of Naval Architecture and Marine Engineering College of Engineering The University Of Michingan .
[10] Molland, Anthony F., Stephen R. Turnock, dan Dominic A. Hudson.  (2011). Ship Resistance and  Propulsion:  Practical  Estimation  of  Ship  Propulsive  Power. New  York  :  Cambridge University Press .