Getaran pada kapal

Kali ini saya akan menjelaskan Getaran pada kapal. Efisiensi kapal erat hubungannya dengan mesin utama. Mesin kapal utama adalah jantung dari suatu kapal yang dapat memanfaatkan lebih dari satu mesin. Pada dasarnya parameter suatu mesin adalah kekuatan dan putaran. Kekuatan dan putaran tersebut tergantung dengan kecepatan kapal yang diingikan dan hambatan yang timbul pada pergerakan kapal. Pada sistem transmisi mesin tidak semua daya yang dihasilkan mesin diserap oleh semua menjadi gerak, banyak energi yang terbuang dalam bentuk panas dan getaran.

Getaran kapal merupakan salah satu bagian dari keseluruhan masalah yang tercakup dalam dinamika kapal (ship dynamic).Getaran adalah gerakn bolak-balik yang ada di sekitar titik keseimbangan di mana kuat lemahnya dipengaruhi bear kecilnya energi yang diberikan. Dalam dunia perkapalan, getaran paling besar terjadi pada ruang mesin Karena pada ruang mesin terdapat mesin utama (main engine) yang bekerja sebagai penggerak utama kapal. Konsep getaran pun mengikuti bunyi Hukum II Newton, yaitu “Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda, sebanding dan searah dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda”.

Adapun pembagian secara garis besar tentang lingkup umum dinamika kapal adalah

• Getaran kapal

Lenturan badan kapal akibat gelombang yang terutama disebabkan oleh gelombang dan baling-baling; getaran local sistem konstruksi maupun komponen-komponen mesin

• Seakeeping

Adalah respons kapal sebagai benda tegar akibat gerakan air laut.

• Maneuvering

Mempelajari tentang gerakan kapal dari kemampuannya dalam melakukan maneuver.

Getaran yang terjadi pada badan kapal mengakibatkan beberapa hal sebagai berikut:

• Menciptakan gangguan hingga mengurangi kemampuan operasi atau bahkan menimbulkan kerusakan pada komponen kapal
• Objek dari kapal yang bergerak dengan frekuensi tinggi dapat menimbulkan kebisingan
• Menjadi gangguan kenyamanan crew dan penumpang

Secara umum ada dua macam getaran pada kapal, yaitu:

• Free vibration (getaran bebas), yaitu jika getaran berosilasi Karena bekerjanya gaya yang ada dalam system itu sendiri tanpa ada pengaruh gaya dari luar

• Forced vibration (getaran paksa), yaitu getaran pada kapal yang terjadi Karena rangsangan gaya luar (exciting force). Bila rangsangan gaya luar berosilasi, maka sistem tersebut bergetar pada frekuensi rangsangan itu. Jika salah satu frekuensi natural tersebut sama dengan frekuensi rangsangan, maka akan terjadi resonansi atau bunyi.

*Frekuensi: getaran pada kapal yang dilakukan dalam waktu 1 detik

Adapun macam-macam getaran pada kapal yang terjadi di kapal, antar lain:

• Getaran vertical (getaran lentur), yaitu getaran yang menimbulkan getaran 2 node dan mempunyai frekuensi natural yang sangat rendah (±100 rpm), mendekati frekuensi putaran mesin utama sehingga menyebabkan resonansi yang menimbulkan kebisingan dan rasa tidak nyaman bagi ABK maupun penumpang yang berada diatas kapal
• Getaran horizontal, yaitu frekuensi getaran yang pada umumnya 2-3 kali frekuensi getaran vertical sehingga tidak menimbulkan masalah pada kapal
• Getaran torsi, yaitu getaran yang terjadi pada saat bagian tengah dianggap tetap sedangkan bgian haluan dan buritan bergetar berlawanan yang mengakibatkan terjadinya momen torsi
• Getaran local, yaitu getaran yang terjadi pada bagian-bagian kapal, seperti deck/geladakn, anjungan, frame diruang mesin, poros propeller, bulkhead, stren frame, dll
• Getaran resonansi, yaitu getaran yang terjadi apabilan frekuensi dari exciting force mendekati frekuensi massa sistem tersebut

Berikut beberapa penyebab terjadinya getaran pada kapal

1. Getaran yang berasal dari kapal itu sendiri
2. Disebabkan Karena adanya perbedaan frekuensi dari main engine (mesin utama) dan auxiliary engine (mesin-mesin bantu, maka akan timbul unbalanced force yang mengakibatkan terjadinya getaran
3. Pembuatan daun propeller yang tidak sempurna yang mengakibatkan titik berat dari propeller tersebut tidak tepat pada garis senternya sehingga timnul unbalanced force (gaya dorong yang tidak merata) pada putaran propeller

• Pembuatan daun propeller sudah sempurna dengan titik berat berada pada centernya tetapi pitch pada masing-masing daunnya tidak sama sehingga gaya dorong terhadap air pada tiap-tiap daun tidak merata

1. Pembuatan propeller sempurna baik titik berat maupun pitchnya tetapi aligment/pemasangannya tidak sempurna sehingga terjadi momen torsi
2. Pada kapal yang memakai twin screw terjadi getaran apabila aliran fulida pada masing-masing propeller dan hull tidak sama
3. Terjadi aliran vortex (pusaran air) baik pada daun propeller maupun pada kemudi

• Besarnya daun propeller yang tidak seimbang dengan bentuk hull pada bagian buritan yang mengakibatkan tekanan air terlalu besar

1. Getaran yang berasal dari gelombang (ship motion)
2. Karena hempasan gelombang yang dapat mengakibatkan terjadinya slamming, bow flare, shipping green (wave impact yang mengakibatkan whipping vinration)
3. Karena alunan gelombang (wave induced ship hull vinration) yang dialami oleh kapal mengakibatkan terjadinya springing vibration dan dapat menimbulkan resonansi

1. Getaran yang berasal dari kamar mesin

Hal ini disebabkan pada ruanhh mesin terdapat main engine yang sangat besar dimana mesin ini sebagai mesin utama kapal untuk bergerak

Berikut adalah metode pengukuran getaran, antara lain:

• Metode Impact

Teknik pengukuran jenis ini digunakan untuk menentukan frekuensi alami dari materi struktur dan peralatan tertenti. Biasanya digunakan untuk melakukan pengecekan pada perancangan plat, panel dan penegar pada bangunan atas dan dinding tangki di area kamar mesin sebelum kapal selesai dikerjakan secara total.

Struktur alat biasanya di bagian atasnya terdapat dua sampai delapan accelerometer yang telah dipasang sebelum diberi magnet dengan tangan. Dipukul secara tidak berirama dengan palu, palu tersebut dipasangi bantalan karet pada permukaan pukulnya dan terdapat peralatan tambahan berupa accelerometers untuk pengukuran benturan paksa. Sebagai hasilnya, komponen mendapatkan local defect dan bergetar pada frekuensi naturalnya. Melekat dengan transfer function, dan secara terus menerus dimonitor pada FFT anlyser, menandai ketika pengukuran bisa dihentikan

• Electronic System

Pengukuran getaran yang menggunakan suatu sistem elektronik yang menghasilkan suatu rekaman yang bersifat permanen. Alat transducers memungkinkan untuk menghasilkan sinyal yang proposional atau sebanding untuk akselerasi, percepatan atau pergantian jarak (displacement). Perekam pada sistem elektronik ini dapat dibuat baik dari magnetic tape, kertas osilograf, atau di dalam format digital (computer).

Pengginaan kertas osilograf selama pengetesan getaran dimaksudkan agar jejak getaran bisa diperiksa secara langsung dan hal tersebut akan sangat menolong dalam mengevaluasi getaran yang ada. Ketika displacement daripada percepatan dan akselerasi direkam, sinyal frekuensi rendah yang diingikan berhubungan dengan gerakan suatu getaran yang penting adalah komponen utama yang harus direkam. Lalu, rekaman sap di evaluasi sejak dibawah kemungkinan frekuensi tinggi dengan amplituso displacement yang rendah. Perlengkapan harus tersedia untuk pengendaliaan sistem yang sesuai guna mengakomodasi range amplitude yang lebar.

• Vibration Analyzer

Suatu alternative dengan biaya yang cukup murah dalam pemantauan secara kontinu sinyal getaran adalah dengan mengambil data getaran dari mesin pada interval waktu ruitn melalui alat vibration analyzer genggam yang dapat menampilkan output Analisa getaran langsung ditempat seperti nilai puncak, filter, RMS dan lainnya, serta spectrum FFT. Alat genggam ini dilengkapi dengan sebuah accelerometer vibration pick-up, sehingga teknisi pemeliharaan dapat secara aman menyentuh bangian yang akan dipantau pada tiap mesin pemeriksaan rutin.

sumber: Diktat Geataran Sistem Perkapalan

Bapak Alamsyah, S.T., M.T.