COMBINED DIESEL AND GAS (CODAG)

                  OLEH :

MUHAMMAD ABDILLAH

D331 12 267

SISTEM PERKAPALAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 KATA PENGANTAR

Assalamu alaikum Wr.Wb

Puji syukur kita panjatkan atas kehadirat Allah SWT, karena atas berkat limpahan rahmat dan karunia-Nya lah sehingga kami masih diberi kesehatan serta kesempatan untuk dapat menyelesaikan makalah  yang merupakan  salah  satu  tugas dari mata kuliah permesinan kapal yang pada akhirnya dapat terselesaikan..

Adapun makalah yang dibuat untuk membahas mengenai kombinasi mesin diesel dan mesin turbin uap pada system penggerak kapal.

Kami menyadari bahwa didalam makalah ini masih terdapat beberapa kekurangan. Untuk itu, kami akan senantiasa menerima kritikan dan saran-saran dari teman-teman yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini.

Akhir kata melalui makalah  ini penulis berharap kedepannya, kiranya  tugas mata kuliah Instalasi mesin kapal  ini dapat bermanfaat bagi kami dan bagi semua pihak.  Amin.

Waalaikum salam Wr. Wb

Makassar, 21 April 2013

Penulis

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

DAFTAR ISI

Kata pengantar …………………………………………………….1

Pendahuluan ……………………………………………………….2

Pembahasan ………………………………………………………..5

Penutup …………………………………………………………...13

 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

BAB I

PENDAHULUAN

Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan Teknologi, maka kemajuan di bidang industri terutama dalam bidang permesinan, berbagai alat diciptakan untuk mempermudah dan menambah kenyamanan manusia dalam memenuhi kebutuhan. Salah satunya adalah di bidang otomotif, dimana dalam penggunaanya diperlukan pengetahuan tentang mesin tersebut dengan baik supaya selama pengoperasian mesin dapat berjalan seefektif dan seefisien mungkin.

Diesel berasal dari nama seorang insinyur dari Jerman yang menemukan mesin ini pada tahun 1893, yaitu Dr. Rudolf Diesel. Pada waktu itu mesin tersebut tergantung pada panas yang dihasilkan ketika kompresi untuk menyalakan bahan bakar. Bahan bakar ini diteruskan ke silinder oleh tekanan udara pada akhir kompresi. Pada tahun 1924, Robert Bosch, seorang insinyur dari Jerman, mencoba mengembangkan pompa injeksi daripada menggunakan metode tekanan udara yang akhirnya berhasil menyempurnakan ide dari Rudolf Diesel. Keberhasilan Robert Bosch dengan mesin dieselnya tersebut sampai saat ini digunakan oleh masyarakat.

Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran

fluida.Turbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak, "asembli rotorblade".Fluida yang bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi untuk menggerakkan rotor.Turbin Uap Termasuk Mesin- mesin Konversi energi yang mengubah  energi potensial uap menjadi energi kinetis pada nozel dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis pada sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros turbin. Energi mekanis yang dihasilkan dalam bentuk putaran poros turbin dapat secara langsung atau dengan bantuan roda gigi reduksi dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Untuk menghasilkan energi listrik, mekanisme yang digerakkan adalah poros generator.

Gabungan diesel dan gas (CODAG) adalah jenis sistem propulsi untuk kapal yang membutuhkan kecepatan maksimal yang jauh lebih cepat daripada kecepatan jelajah mereka, terutama kapal perang seperti frigat modern atau korvet. CODAG terdiri dari mesin diesel untuk berlayar dan gas turbin yang dapat diaktifkan untuk transit kecepatan tinggi. Dalam kebanyakan kasus perbedaan output daya dari mesin diesel sendiri untuk diesel dan listrik turbin gabungan terlalu besar untuk baling-baling lapangan dikontrol untuk membatasi rotasi sehingga mesin diesel dapat terus beroperasi tanpa mengubah rasio gigi transmisi mereka. Karena itu, khusus gearbox multi-kecepatan diperlukan.

 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

BAB II

PEMBAHASAN

1. Diesel engine ( Mesin Diesel )

          Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Penggunaan motor diesel bertujuan untuk mendapatkan tenaga mekanik dari energi panas yang ditimbulkan oleh energi kimiawi bahan bakar, energi kimiawi tersebut diperoleh dari proses pembakaran antara bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar.

Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih tergantung pada tujuan perancangan, dan dalam satu silinder dapat terdiri dari satu atau dua torak.

Tekanan gas hasil pembakaran akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol. Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.

Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan siklus diesel sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus otto.

         

·        Prinsip Kerja

Mesin/motor diesel (diesel engine) merupakan salah satu bentuk motor pembakaran dalam (internal combustion engine) di samping motor bensin dan turbin gas. Motor diesel disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression ignition engine)  karena penyalaan bahan bakarnya diakibatkan oleh suhu kompresi udara dalam ruang bakar. Dilain pihak motor bensin disebut motor penyalaan busi (spark ignition engine) karena penyalaan bahan bakar diakibatkan oleh percikan bunga api listrik dari busi.

Meskipun untuk mesin diesel tidak diperlukan sistem pengapian seperti halnya pada motor bensin, namun dalam mesin diesel diperlukan sistem injeksi bahan bakar yang berupa pompa injeksi (injection pump) dan pengabut (injector) serta perlengkapan bantu lain. Bahan bakar yang disemprotkan harus mempunyai sifat dapat terbakar sendiri (self ignition).

2. Gas Turbine ( Turbin Gas )

          Turbin gas adalah turbin dengan gas sebagai fluida kerjanya gas diperoleh dari pembakaran bahan bakar cair yang mudah terbakar. System turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen utama, yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin, yang disusun menjadi system yang kompak.

          Tiga proses pokok yang terjadi di dalam turbin gas untuk memproduksi energy yaitu :

1. Proses penekanan udara

2. Proses pembakaran udara + bahan bakar.

3. Proses pengembangan atau ekspansi gas hasil pembakaran

3. CODAG (Combined Diesel and Gas)

Dewasa ini telah banyak jenis sitem penggerak kapal yang di gunakan untuk menambah kecepatan kapal. Sepeti CODAG (Combined diesel and Gas ), CODOG (Combined Diesel or Gas) , CODAD (Combined Diesel and Diesel) dan lain-lain. Pada pembahsan ini, kita akan membahas mengenai CODAG (Combined Diesel and Gas).

Gabungan diesel dan gas (CODAG) adalah jenis sistem propulsi untuk kapal yang membutuhkan kecepatan maksimal yang jauh lebih cepat daripada kecepatan jelajah mereka, terutama kapal perang seperti frigat modern atau korvet. CODAG terdiri dari mesin diesel untuk berlayar dan gas turbin yang dapat diaktifkan untuk transit kecepatan tinggi.

Dalam kebanyakan kasus perbedaan output daya dari mesin diesel sendiri untuk diesel dan listrik turbin gabungan terlalu besar untuk baling-baling lapangan dikontrol untuk membatasi rotasi sehingga mesin diesel dapat terus beroperasi tanpa mengubah rasio gigi transmisi mereka.

Karena itu, khusus gearbox kecepatan ganda diperlukan. Hal ini kontras dengan sistem CODOG, yang beberapa mesin diesel dengan sederhana, rasio gearbox tetap pada poros, tetapi disengages ketika turbin diaktifkan.

Misalnya untuk CODAG Fridtjof Nansen kelas fregat dari Royal Norwegian Navy, rasio gigi untuk mesin diesel berubah dari sekitar 1:7.7 (engine: propeller) untuk diesel-hanya untuk 1:5.3 ketika dalam mode diesel-dan-turbin . Beberapa kapal bahkan memiliki tiga rasio yang berbeda gigi untuk mesin diesel: masing-masing untuk diesel tunggal dan kapal pesiar diesel ganda dan ketiga ketika turbin gas bergerak.

          Sistem propulsi tersebut memiliki footprint yang lebih kecil daripada diesel-satunya pembangkit listrik dengan output daya yang sama maksimal, karena mesin yang lebih kecil dapat digunakan dan turbin gas dan gearbox tidak membutuhkan ruang tambahan banyak. Masih mempertahankan efisiensi bahan bakar yang tinggi dari mesin diesel saat jelajah, memungkinkan rentang yang lebih besar dan biaya bahan bakar yang lebih rendah dibandingkan dengan turbin gas saja. Di sisi lain, gearing yang lebih kompleks, berat dan merepotkan diperlukan.

CODAG merupakan hasil dari pengembangan lebih lanjut dalam sistem propulsi, CODOG terutama derivedfrom. Sebuah integrasi sistem CODAG sempurna dilakukan di Jerman pada 1990-an. Pertama Angkatan Laut Jerman F124 Frigate dengan CODAG propulsi (Gambar 2) dimasukkan ke dalam operasi pada tahun 2001.

Faktor utama dalam keberhasilan pengembangan rencana F124 CODAG adalah sebagai berikut:...

1.     Pengalaman yang berasal dari CODOG dan CODAD aplikasi, misalnya, sinkronisasi diri menduduki kopling ringan dibuat casing dan carburized gigi heliks ganda;

2.     Dioptimalkan multi-disk yang pengaturan kopling dengan kontrol hidrolik, pelumasan dan perakitan pada satu poros umum;

3.     Sistem kontrol kapal dan peralatan sub - kontrol berikut terbaru standardsare elektronik sempurna terintegrasi dengan menggunakan unit kontrol programmable logic (PLC) untuk operasi, menjaga dan pertukaran data BUS. Pemantauan dan operasi lokal difasilitasi dengan nyaman melalui layar sentuh PLC.             

The Lockheed Martin SKB jenis monohull (kelas Freedom) dari Angkatan Laut AS memiliki teknologi propulsi kereta yang sama sekali berbeda. Empat jet air didorong oleh dua sistem simetris diatur CODAG, di mana kecepatan tinggi yang menggabungkan gigi dan gigi splitter kecepatan rendah secara terpisah diinstal, dihubungkan oleh poros menengah panjang masing-masing, lihat Gambar .

Turbin gas dan mesin diesel dapat terlibat secara terpisah di kapal pesiar atau mode kecepatan tinggi propulsi, atau bersama-sama mendorong jet air mencapai kecepatan tertinggi lebih dari 40 knot dalam mode CODAG ini. Untuk mencocokkan dengan kecepatan air jet yang berbeda diperlukan, input mesin diesel dilengkapi dengan dua tahap di mana gigi gear ratio yang memadai dipilih melalui keterlibatan multi-disc clutch.

4. Pengaplikasian CODAG (Kombiasi diesel dan gas) Pada kapal patroli 60 meter

Setelah sukses membuat kapal aluminium 40 meter, TNI – AL berusaha untuk menambah armada kapal perangnya dengan membuat kapal perang aluminium dengan panjang 60 meter. Keunggulan kapal patrol cepat 60m aluminium berbahan aluminium, adalah kapal lebih ringan sehingga kapal dapat melaju lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan bahan baja.

Telah diketahui bahwa kapal yang menggunakan sistem CODAG mempunyai berat yang lebih ringan 38,88% dan power yang lebih besar sekitar 31,18% bila dibandingkan dengan diesel konvensional. Dari segi ekonomis investasi yang ditanamkan cukup besar yaitu berkisar 30% lebih mahal bila dibandingkan dengan diesel konvensional, tetapi untuk

biaya perbaikan dan operasional lebih kecil bila dibandingkan dengan diesel konvensional.

Dengan power 2 X 3650 Hp, motor penggerak diesel  yang digunakan dalam kapal ini memiliki berat 28 ton, sehingga  dikhawatirkan akan mempengaruhi stabilitas dari kapal patroli.  Dalam perancangan, digunakan CODAG (combine Diesel and Gas Turbine) sebagai penggerak kapal, hal ini disebabkan karena gas turbine memiliki ukuran dan berat yang lebih kecil dan ringan, dengan power yang sama.

Pada pola operasional sistemCODAG (Combine Diesel and Gas turbin), diesel hanya digunakan pada saat kapal berjalan pada kecepatan ekonomis 15 knot, dan pada kecepatan maksimal 28 knot maka menggunakan gas turbine dan diesel engine sebagai motor penggeraknya.

5. Manfaat CODAG ( Combined Diesel and Gas ) dari beberapa segi

1. Dilihat dari segi teknis:

 Sistem CODAG memiliki banyak kelebihan bila dibandingkan dengan sistemdiesel konvensional. Kelebihan-kelebiahan tersebut antara lain:

a.  memiliki berat yang lebih ringan, yaitu 38,88%  bila dibandingkan dengan diesel konvensional,  tanpa menggunakan CODAG gearbox. 86

b.  Memiliki tenaga yang besar, yaitu 31,18% bila dibandingkan dengan diesel konvensional.

2. Dilihat dari segi ekonomis

Dari segi ekonomisnya dpata kita lihat pada Penggunaan CODAG pada kapal patroli cepat 60m  alluminium:

a.  Dari sisi investasi.

Lebih mahal dibandingkan dengan menggunakan mesin diesel dengan power yang sama. Selisih harga = Rp 55.000.000.000–Rp 38.000.000.000 = Rp 17.000.000 (30,90%)

Untuk CODAG sistem masih belum ditambah harga  CODAG gearbox

b.  Dari sisi konstruksi:

Dari sisi konstruksi tidak diperhitungkan karena nilai dari konstruksi hanya berkisar 1% - 2% dari harga mesin  yang akan dipasang.

c.  Dari sisi perawatan:

Dari sisi perawatan sistem CODAG lebih murah bila dibandingkan dengan sistem diesel, karena pada sistem CODAG gas turbine hanya digunakan pada saat kapal bergerak pada kecepatan maksimal, sehingga Time Between Overhaul (TBO) dari gas turbin dicapai dalam waktu yang relatif lebih lama dibandingkan dengan sistem diesel konvensional. 88

d.  Dari sisi operasional :

Selisih perbedaan harga bahan bakar, untuk tangki berkapasitas 110 ton antara CODAG sistem dengan sistem Diesel konvensional adalah:

Harga MDO dan kerosene bersubsidi pada sistem CODAG:

= Rp 317.293.100,-

Haraga MDO pada sistem Diesel:

=`Rp 443.792.800,-

Selisih harga  = Rp 443.792.800 – Rp 317.239.100

= Rp 126.553.700,-

CODAG sitem 28,51% lebih murah jika dibandingkan  dengan Diesel konvensional, tetapi untuk jarak yang ditempuh  oleh kapal patroli cepat 60 meter aluminium, Diesel konvensional lebih jauh dibandingkan dengan CODAG sistem.

 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

BAB III

PENUTUP

III.1 Kesimpulan

                   Dari pembahsan diatas dapat kita ambil kesimpulan sebagai berikut :

         

·        Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Penggunaan motor diesel bertujuan untuk mendapatkan tenaga mekanik dari energi panas yang ditimbulkan oleh energi kimiawi bahan bakar, energi kimiawi tersebut diperoleh dari proses pembakaran antara bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar.

·        Turbin gas adalah turbin dengan gas sebagai fluida kerjanya gas diperoleh dari pembakaran bahan bakar cair yang mudah terbakar. System turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen utama, yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin, yang disusun menjadi system yang kompak.

·         CODAG (Combined Diesel and Gas) Gabungan diesel dan gas adalah jenis sistem propulsi untuk kapal yang membutuhkan kecepatan maksimal yang jauh lebih cepat daripada kecepatan jelajah mereka, terutama kapal perang seperti frigat modern atau korvet. CODAG terdiri dari mesin diesel untuk berlayar dan gas turbin yang dapat diaktifkan untuk transit kecepatan tinggi.

·        Manfaat dari Codag

1.              Dari segi teknis ,  CODAG memiliki berat yang lebih ringan, yaitu 38,88%  dan Memiliki tenaga yang besar, yaitu 31,18% bila dibandingkan dengan diesel konvensional.

2.               Dari segi ekonomis, dapat kita lihat pada penggunaan CODAG pada kapal patroli 60 m. CODAG sitem 28,51% lebih murah jika dibandingkan  dengan Diesel konvensional, tetapi untuk jarak yang ditempuh  oleh kapal patroli cepat 60 meter aluminium, Diesel konvensional lebih jauh dibandingkan dengan CODAG sistem.

III.2 Saran

1. Untuk pemilihan gas turbine diharapkan menggunakan single  gas turbine, karena lebih murah dan juga bisa lebih ringan.

2. Untuk effisiensi bahan bakar dan memaksimalakan jarak pelayaran disarankan menggunakan CODOG sebagai sistem pada motor penggeraknya.

 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

DAFTAR PUSTAKA

http://digilib.its.ac.id/studi-perbandingan-teknis-dan-ekonomis-kapal-patroli-cepat-60-meter-aluminium-antara-sistem-codag-combine-diesel-and-gas-turbine-dengan-diesel-7069.html ( diakses 10 april 2014 .)

http://en.wikipedia.org/wiki/Combined_diesel_and_gas ( diakses 10 april 2014 )

Pinnekamp, By B. dkk. 2012. Combined MarinePropulsion Systems:Optimization and Validation by Simulation.pdf