## Analisis Perhitungan Daya Main Engine Container Ship 100 teus Jarak Pelayaran 556 Nautical mill
Adi Kurniawan Yusim * , Samuel Febriary Khristyson Prodi Teknologi Rekayasa Konstruksi Perkapalan ,Departemen Teknologi Industri, Sekolah Vokasi Universitas Diponegoro,
Jl. Prof. Soedarto SH Tembalang Semarang 50727
*E-mail: adiyusim.vokasi@live.undip.ac.id
Diajukan: 07-11-2023; Diterima: 08-12-2023; Diterbitkan: 22-12-2023

## Abstrak
Dalam  menunjang  performa  kapal  ketika  beroparsi  maka  diperlukan  suatu  sistem  propulsi  yang  tepat.  Kapal memiliki  karateristik  dimana  tahanan  yang  ditimbulkan  akan  menghasilkan  gesekan  yang  menahan  proses  lajunya kapal di permukaan air laut. Perlunya perbandingan dan pembuktian adanya korelasi antara perhitungan tahanan total dengan  melibatkan  tahanan  gesek  terhadap  air,  udara  dalam  suatu  perencanaan  kapal  terhadap  perencanaan  sistem propulsi dari kapal. Tujuan p enelitian melakukan analisa terhadap perhitungan hambatan total, daya serta spesifikasi mesin  induk  kapal  kontainer  100  teus    jarak  pelayaran  556 nautical  mill .  Pendekatan  perhitungan  hambatan  total kapal  dapat  disajikan  dengan  menggunakan  metode  Guldamer-Harvard.  Hasil  Analisa  menunjukan  untuk  tahanan total  62,31  KN  mendapatkan  spesifikasi  mesin  model  12 cylinder  diesel  engine dengan  1656  Hp  /  1900  rpm  , percobaan sea trial pada kapal kontainer 100 Teus didapatkan kelajuan kapal 11,2 Knot untuk beban mesin 100 %.
Kata kunci: daya mesin; kapal kontainer; hambatan kapal

## Abstract
Supporting ship's performance when operating, a proper propulsion system is needed. The ship has a characteristic where the resistance generated will produce friction that restrains the ship's speed process on the sea surface. It is necessary  to  compare  and  prove  the  existence  of  a  correlation  between  the  calculation  of  total  resistance  by involving frictional resistance to  water, air in a ship  planning to the planning of the propulsion system of  the ship. The purpose of this research is to  analyze the calculation  of total resistance, power and specifications of  the main engine of a 100 teus container ship  with a shipping distance of 556 nautical mills. The approach to calculating the total resistance of the ship can be presented using the Guldamer-Harvard method. The results of the analysis show that for a total resistance of 62.31 KN, the engine specifications are model 12 cylinder diesel engine with 1656 HP / 1900 rpm, the sea trial on a 100 Teus container ship get ship speed of 11.2 Knot for a 100% engine load.

## Keywords: container ship; engine power; ship resistance

## 1. Pendahuluan
Untuk  menunjang  performa  kapal  ketika  beroparsi  maka  diperlukan  suatu  sistem  propulsi  yang  tepat  [1].  Kapal memiliki karateristik dimana tahanan yang ditimbulkan akan menghasilkan gesekan yang menahan proses lajunya kapal di permukaan air  laut  [2,3]. Kapal  barang atau  general cargo dan kelas kapal  kontainer umumnya  memiliki  hambatan yang cukup besar dikarenakan desain lambung kapal yang dirancang untuk lebih dalam sehingga membuat sarat kapal tercelup lebih dalam dari permukaan air laut [4]. Semakin dalam bagian kapal yang tercelup maka dalam perencanaan sistem  propulsi  pun  juga  perlu  diperhatikan  termasuk  didalamnya  adalah  perencanaan  daya  mesin  kapal  [5,6].  Dalam sebuah  perencanaan  perhitungan  daya  kapal  ,  proses  tersebut  termasuk  kedalam  konsep  setelah  penetuan  desain lambung kapal, lihat gambar 1 . Dalam konsep desain spiral pembangaunan kapal dapat diketahui jika penentuan daya mesin  sangat  berpengaruh  terhadap  kebutuhan  laju  kapal  [7]  .  Permasalahan  yang  terjadi  dalam  pembanguan  kapal terdapat beberapa opsi pemilihan daya mesin untuk penentuan spesifikasi mesin apa yang akan digunakan. Spesifikasi mesin  ini  nantinya akan berpengaruh selanjutnya  terhadap  penentuan  layout kamar  mesin atau  jenis konstruksi sistem penunjangnya  yang berada di ruangan kamar mesin kapal [8]. Termasuk didalamnya adalah stabilitas kapal dan desain
hidrostatik dari kapal,  mengingat kapal  yang dirancang  ini adalah kapal  barang sehingga pemamfaatan ruangan untuk kebutuhan barang atau cargo dan kontainer sangat diperhitungkan [9]. Pemilihan jenis mesin juga berpengaruh terhadap kebutuhan  bahan  bakar  serta  sistem  bahan  bakar  baik  itu  sistem loading atau unloading bahan  bakarnya.  Kapal kontainer  100  Teus  ini  dibuat  pada  galanan  kapal  di  daerah  semarang  sebagai  salah  satu  kapal  progam  TOL  LAUT pemerintah, dalam perencanaannya terdapat beberapa pendekatan yang merumuskan pada beberapa pilihan mesin induk atau main engine . Dari pilihan tersebut dapat disimulasikan bagaimana kriteria performa mesin berdasarkan pendekatan matematis, sehingga dapat dijadikan sebagai refensi para stake holder terkait untuk menentukan mesin yang sesuai.

## Gambar 1 . Spiral Design
Penelitian sebelumnya pada kapal  kontainer dengan  jalur  pelayaran pelabuhan  Busan  menuju pelabuhan Hamburg menunjukan  varibel  pemilihan  baling-baling  kapal  sangat  mempengaruhi  performa  kecepatan  kapal  [10].  Senada dengan  hal  tersbut  perbandingan  antara  metode  tradisional  dalam  perhitungan  tahanan  kapal  menunjukkan  bahwa 7,87%  peningkatan  kecepatan  kapal  rata-rata  diperoleh  ,  sehingga  metode  yang  diusulkan  efektif  dalam  merancang kapal  yang  lebih  baik untuk keadaan  laut yang sebenarnya  [11]. Kinerja  yang  lebih  baik  dari kondisi  laut  untuk kapal yang  dirancang  dengan  metode  yang  diusulkan  juga  dilaporkan  [12,13].  Namundemikian  pentingnya  perhitungan hambatan  tahanan  gelombang  memberikan    prediksi  sehubungan  dengan  daya  mesin  induk  [14].  Ditunjukkan  bahwa, meskipun  perbedaan  mutlak  cukup  kecil  namun  konsekuensi  sehubungan  dengan  pemuatan  baling-baling  dan  dengan mesin  induk  yang digabungkan secara  langsung dapat relatif  besar [15] . Lebih  lanjut, studi tersebut  mengilustrasikan bahwa margin dari propeler pitch yang langsung terhubung ke mesin utama memiliki pengaruh penting pada kecepatan yang dapat dicapai selama kondisi cuaca apapun [14].
Sehingga  perlunya  penelitian  yang  mengangkat  perbandingan  dan  pembuktian  adanya  korelasi  antara  perhitungan tahanan  total  dengan  melibatkan  tahanan  gesek  terhadap  air,  udara  ,  dalam  suatu  perencanaan  kapal  terhadap perencanaan sistem propulsi dari kapal, gambar 2. Tujuan dari penilitian ini untuk mendapatkan hasil analisa terhadap perhitungan hambatan total, daya serta spesifikasi mesin  induk kapal  kontainer 100 teus  jarak pelayaran 556 nautical mill .  Sehingga  luarannya  dapat  menjadi  referensi  dalam  analisa  perhitungan  daya  mesin  induk  serta  pemilihan spesifikasi  mesin  induk  kapal  kontainer  100  teus  yang  tepat  untuk  rute  pelayaran  Makassar  menuju  Tarakan  (556 nautical  mill )  guna  pembuatan  kapal  proyek  TOL  LAUT  selanjutnya  dengan  cara sister  ship .  Adapun  batasan permasalahan dari penelitian ini adalah  pemilihan desain kapal pada kapal kontainer 100 teus, kondisi perairan seperti pada  perairan  laut  dalam  Indonesia,  variabel  jenis  mesin  induk  yang  digunakan  terdapat  3  tipe,  pelayaran  percobaan pada daerah laut jawa utara.

## 2. Material dan metodologi
Kapal kontainer 100 teus memiliki ukuran utama yang cukup ideal untuk pelayaran di perairan dalam laut Indonesia, disamping tingkat keamana barang bawaanya yang sudah terjamin oleh peti kemas. Kapal ini dirancang memiliki kamar mesin  berada  di  belakang  ( aft  engine  room ),  sebagai  simulasi  desain  kapal  kontainer  lihat  gambar  3.  Dari  gambar tersebut dapat diketahui penempatan ruang muat sangat dioptimalkan dan letak kamar mesin berada di buritan sehingga tipe kapal barang kontainer ini cukup fleksibel untuk area bongkar muat dan loading muatan .
Gambar 3 . Layout kapal kontainer
Adapun ukuran utama kapal kontainer sesuai dengan pembagunan di galangan kapal kota Semarang. Lihat tabel 1.
Tabel 1. Ukuran utama kapal
Nama Kapal : MV. Kendhaga Nusantara 6 Panjang (LOA) : 74,05 m Lebar (B) : 14,7 m Sarat (D) : 3,5 m Tinggi (H) : 4,9  m CB : 0,65 WSA : 117 m 2 Speed : 12 knot
Ukuran  kapal  yang  direncanakan  tersebut  memiliki  kapasitas  100  Teus,  Pendekatan  perhitungan  hambatan  total kapal  dapat  disajikan  dengan  menggunakan  metode  Guldamer-Harvard  dimana  parameter  yang  digunakan  adalah daerah  luas permukaan  basah kapal.  Alur dari penelitian  ini dapat  dilanjutkan untuk perhitungan kecepatan kapal dan perhitungan lebih lanjut lainnya, lihat gambar 4.  Adapaun pendekatan yang digunakan adalah :
𝑹𝑻 = 𝟎, 𝟓 . 𝝆 . 𝑺 . 𝑽𝒔 𝟐 . 𝑪𝑻 (1)
Dimana RT adalah  nilai  tahanan  total  (KN)  dan . 𝝆 adalah  berat  jenis  air  laut  (  kg/m 3 ), 𝑺 adalah  luas  badan  kapal yang  tercelup  air  (m 2 )  ,  sedangkan Vs adalah  kecepatan  dinas  kapal  yang  digunakan  untuk  operasional  dalam  proses pelayaran (knot), dan CT adalah koefisien tahanan Total .  Nilai CT dapat diasumsiakan dari  beberapa koefisien  yang bekerja pada kapal [14],  yaitu :
𝑪𝑻 = 𝑪𝒓 + 𝑪𝒇 + 𝑪𝒂 + 𝑪𝒂𝒂 + 𝑪𝒂𝒔
(2)
Dimana CT adalah  koefisien  total  dari  kapal, Cr adalah  koefisien  tahanan  bentuk  kapal  , Ca adalah  tahanan tambahan kapal , Caa adalah tahanan udara kapal  dan Csa adalah tahanan sekitar daun kemudi kapal. Sedangkan untuk daya kapal menggunakan pendekatan :
BHP = DHP + 35 % DHP (3)
DHP ( delivery horsepower ) didapatkan dari, pendekatan  :
DHP = EHP . 𝟏 𝝁 (4)
Sedangkan  EHP (efective horsepower) merupakan  pendekatan  untuk  perhitungan  daya  efektif  berdasarkan  data hambatan total pada kapal.Dan nilai Vs didapatkan dari kecepatan dinas kapal.
EHP = RT . Vs (5)
Pada gambar 4, menunjukan alur metode penelitian, dimana tahap awal dari gambar desain yang telah ada kemudian dilakukan  perhitungan  hambatan  totalnya.  Meliputi  tahanan  laut,  angin  ,  dan  bentuk  bangunan  kapal  itu  sendiri,  dari tahanan total yang terbentuk maka didapatkan total hambatan yang diperlukan. Total hambatan tersebut sebagai acuan untuk menetukan daya mesin induk kapal (BHP) Brake Horsepower . Sehingga dalam penentuan spesifikasi mesin dapat diarahkan  dan  dicari  perbandingannya  untuk  uji  performa  sebagai  pendekatan  dalam  perencanaan  mesin  induk  kapal. Daerah berwarna merah merupakan alur penelitian utama sedangkan untuk daerah yang berwana biru merupakan output luaran  yang  dapat  diteruskan  untuk  penelitian  selanjutnya.  Selanjutnya  data  hasil  perhitungan  untuk  daya  kapal  pada setiap parameter pemilihan mesin induk kapal dilakukan perbandingan untuk analisa penelitian.

## Gambar 4 . Metode penelitian

## 3. Hasil dan Pembahasan
Dari hasil perhitungan maka didapatkan nilai tahanan total RT adalah 62,31 KN sehingga jika dibandingkan dengan tiga tipe mesin yang paling  mendekati adalah  mesin induk dengan sepesifikasi antara 1250 – 1800 HP. Pada gambar 5 menunjukan perbandingan antara 3 tipe mesin kapal.
Gambar 5 . Perbandingan Tahanan total dengan Daya Mesin
Dari hasil perhitungan tersebut menunjukan nilai  HP pada tahanan total kapal, baik pada mesin tipe 1, 2, 3 masing- masing  memiliki perbedaan  0,8  %. Tipe  mesin ke 3 memiliki  nilai daya tertinggi dari tipe ke 1  dan ke 2.  Untuk nilai than total dari hasil perhitungan RT adalah 61,31 KN dengan kapasitas kapal 100 teus, sehingga jika dilanjutkan dengan perhitungan mengguakan pendekatan (3-5) maka mendapatkan kebutuhan daya 1767 HP. Tidak ada peredaan pada tipe mesin  hanya  terdapat dari tenaga  yang dihasilkan dikarenakan desain dan ratio pembakaran  yang  berbeda pada  mesin
dengan  kapasitas  daya  sesuai  dengan  range  hasil  perhitungan  tersebut.  Hal  tersebut  juga  senada  jika  dipresentasekan maka mendapatkan hasil lihat gambar 6. Dari hasil tersebut dapat diketahui ke tiga tipe mesin memiliki prosentase daya yang  signifikan  hampir  mendekati  pada  tahanan  penuh  kapal,  berbeda  pada  bagian  awal  tahanan  masing-masing memiliki trend perubahan masing-masing dengan selisih 3 % .
Gambar 6 . Perbandingan Tahanan total dengan Persentase Daya Mesin Induk Kapal
Dari  ketiga  tipe  mesin  ,tipe  mesin  ke  3  masih  mendominasi  daya  tertinggi  dari  kebutuhan  tahanan  total  yang  di perlukan.  Nilai  persentase  tertinggi  adalah  94  %  dengan  tahanan  total  70  KN.  Hal  tersebut  juga  berpengaruh terhadap konsumsi dan tingkat proses penggunaan sistem pendinginan mesin. Sehingga jika dilakukan perbandingan dari  beberapa  faktor  tersebut  maka  perlu  dilakukan  analisa  kembali  dan  dibandingkan  dengan  baik  dari  ke  tiga model mesin dengan spesifikasinya masing-masing yang tepat dan paling ideal.
Dari gambar 7, dapat terlihat performa putaran mesin untuk setiap model mesin tipe 1, 2, 3.  Putaran mesin semakin tinggi  maka  memiliki  daya  mesin  yang  rendah  dibandingkan  dengan  mesin  yang  memiliki  putaran  rendah  maka memiliki daya yang lebih tinggi. Hal tersebut dikarenakan sistem pembakaran ruang bakar yang didesain sesuai dengan modifikasi dan kondisi masing-masing model tipe mesin.
Gambar 8 . Perbandingan Tahanan total dengan Persentase Kecepatan putaran RPM Mesin Induk Kapal
Dari gambar 8 dapat diketahui  setiap  model tipe mesin  memiliki karakteristik dari putaran mesin. Nilai persentase tertinggi  memiliki  nilai  yang sama  yaitu 95 % sedangkan  untuk persentase paling kecil terdapat pada nilai 43 % yang terdapat  pada  mesin  dengan  model  tipe  pertama.  Berdasarkan  hasil  perbandingan  perhitungan  tahanan  dan  analissi tersebut, maka didapatkan spesifikasi mesin tipe ke 2 adalah sebagai berikut:

## Tabel 2. Spesifikasi mesin  kapal
No Spesification Remark 1 Model :  12 Cyl, diesel engine 2 Type :  V Tipe 3 Lub. System :  Wet sump system 4 Output :  1656 Hp / 1900 rpm (at fly wheel) 5 Emission :  IMO Tier II 6 Fuel consump :  217 gr/KW 7 Cooling system :  Constant Hight Tempt cooling
Sehingga data percobaan  laut / sea trial di  laut utara pulau Jawa , sesuai dengan kondisi perairan dalam Indonesia didapatkan  hasil,  performa  kecepatan  maksimum  pada  kapal  container  100 Teus  ini  adalah  11,2  Knot.  Dengan  beban
load  mesin  pada  performa  maksimum  100  %  .  Kenaikan  secara  bertahap  beban  kerja  mesin  dapat  diketahui  dari peningkatan temperatur pendingingan mesin, serta temperatur pelumasan yang menunjukan nilai maksimum.
Gambar 8 . Grafik percobaan sea trial tipe model mesin Induk
Dari  gambar  8  dapat  diketahui,  nilai  beban  mesin terendah  25  %  dengan  kecepatan  4  knot.  Hal  tersebut  memiliki peningkatan 2,3 knot pada beban mesin 50 %, peningkatan 2,2 knot pada kenaikan beban mesin 75 %, dan peningkatan 3,1  knot  pada  kenaikan  beban  mesin  menjadi    100  %  .  Pemilihan  model  mesin  pada  tipe  ke  2  berdasarkan  kepada pendekatan perhitungan dan perbandingan nilai dari masing-masing tipe mesin.

## 4. Kesimpulan
Pada perhitungan daya mesin untuk pelayaran terbatas dapat  ini dapat  menjadi referensi dalam perumusan tahanan total kapal  yang nantinya dapat dijadikan acuan dalam penentuan spesifikasi  model tipe  mesin  yang diperlukan sesuai tipe  kapal  yang  hampir  serupa.  Dari  ukuran  kapal  kontainer  100  Teus  ini  memiliki  kriteria  bentuk  lambung  kapal yangmemiliki  kapasitas  muat  cukup  besar  berdasrkan  perhitungan  perbandingan  ukuran  utama  kapal.  Berdasarkan analisis di lapangan, mesin dengan tipe rpm tinggi dan daya yang lebih rendah efektif untuk kapal dengan tipe muatan barang.  Luaran  tipe  model  mesin  ini  banyak  dijumpai  di  pasaran  sesuai  dengan  spesifikasi  dan  kebutuhan  daya  dari masing-masing tipe kapal. Percobaan sea trial menunjukan perbandingan yang selaras dengan perencanaan tipe mesin, kelajuan maksimum dapat diperoleh berdasarkan model lambung kapal yang menghasilkan tahanan kapal yang ideal.
Alur  metode  perhitungan  daya  mesin  kapal  100  Teus  dengan  rute  pelayaran  556 nautical  mill ini  dapat  menjadi referensi dalam proses perhitungan tahanan kapal dalam pembangunan kapal di galangan kapal Semarang. Berdasarkan hasil percobaan sea trial , saat ini kapal model ini dapat menjadi salah satu alternatif kapal untuk pelayaran laut dalam
yang  menuju  ke  daerah-  daerah  pedalaman.  Adapun  tipe  mesin  ini  sudah  memiliki  standart  untuk  regulasi  IMO  dan memiliki  konsumsi  bahan  bakar  yang  ideal  dengan  ukuran  tangki  bahan  bakar  yang  terdapat  pada  desain  kapal kontainer  100  Teus.  Tipe  tangki  bahan  bakar  yang  digunakan  pada  akhirnya  juga  menyesuaikan  berdasarkan penggunaan model mesin yang digunakan. Tangki bahan bakar dengan pengaplikasian heater sebagai pemanas Fuel Oil sangat diperlukan dalam memberikan performa kinerja ijector mesin.

## Ucapan terima kasih
Terima  kasih  kepada  seluruh  pihak  yang  telah  mendukung  secara  materi  dan  sumber  dana  untuk penulisan  penelitian ini.

## Daftar Pustaka
1.   Andric  J,  Prebeg  P,  Palaversa  M,  Zanic  V.  Influence  of  different  topological  variants  on  optimized  structural scantlings of passenger ship. Mar Struct. 2021;78:102981.
2.   Liu  Y,  Gong  Q.  Numerical  investigation  on  the  flow  characteristics  and  hydrodynamic  performance  of  tandem propeller. Appl Ocean Res. 2020;101:102292.
3.   Sigmund S, el Moctar O. Numerical and experimental investigation of added resistance of different ship types in short and long waves. Ocean Eng. 2018;147:51–67.
4.   Seok  J,  Park  J-C.  Numerical  simulation  of  resistance  performance  according  to  surface  roughness  in  container ships. Int J Nav Archit Ocean Eng. 2020;12:11–9.
5.   Feng  D,  Yu  J,  He  R,  Zhang  Z,  Wang  X.  Improved  body  force  propulsion  model  for  ship  propeller  simulation. Appl Ocean Res . 2020;104:102328.
6.   Kim  Y-G,  Kim  U-K.  Design  and  analysis  of  the  propulsion  shafting  system  in  a  ship  with  single  stern  tube bearing. J Mar Sci Technol. 2020;25(2):536–48.
7.   Chen  X,  Li  F,  Jia  B,  Wu  J,  Gao  Z,  Liu  R.  Optimizing  storage  location  assignment  in  an  automotive  Ro-Ro terminal. Transp Res Part B Methodol. 2021;143:249–81.
8.   Jafaryeganeh H, Ventura M, Guedes Soares C. Application of multi-criteria decision making methods for selection of ship internal layout design from a Pareto optimal set. Ocean Eng. 2020;202:107151.
9.   Esmailian E, Steen S. A new method for optimal ship design in real sea states using the ship power profile. Ocean Eng. 2022;259:111893.
10.   Sharma P, Sahoo BB. An ANFIS-RSM based modeling and multi-objective optimization of syngas powered dual- fuel engine. Int J Hydrogen Energy. 2022;47(44):19298–318.
11.   Kaidi S, Lefrançois E, Smaoui H. Numerical modelling of the muddy layer effect on Ship’s resistance and squat. Ocean Eng. 2020;199:106939.
12.   Dogrul  A,  Song  S,  Demirel  YK.  Scale  effect  on  ship  resistance  components  and  form  factor.  Ocean  Eng. 2020;209:107428.
13.   Holt  P,  Nielsen  UD.  Preliminary  assessment  of  increased  main  engine  load  as  a  consequence  of  added  wave
resistance in the light of minimum propulsion power. Appl Ocean Res. 2021;108:102543.
14.   Zhang  F,  Chen  B,  Liao  G,  E  J.  Performance  assessment  and  comparative  study  on  novel  carbon  dioxide  based power cycles for the cascade engine waste heat recovery. Appl Therm Eng. 2022;214:118764.
15.   Tillig  F,  Ringsberg  JW.  Design,  operation  and  analysis  of  wind-assisted  cargo  ships.  Ocean  Eng. 2020;211:107603.