KONSTRUKSI KAMAR MESIN KAPAL

KONSTRUKSI KAMAR MESIN KAPAL

Kamar mesin adalah kompartemen yang sangat penting pada sebuah kapal. Di tempat inilah terdapat mesin penggerak kapal yang biasanya dinamakan mesin induk atau mesin utama. Di kamar mesin pula terletaksumber tenaga untuk membangkitkan listrik yang berupa generator listrik, pompa-pompa, dan bermacam-macam peralatan kerja yang menunjangpengoperasian kapal. Konstruksi kamar mesin dibuat khusus karena adanya beban-beban tambahan yang bersifat tetap, seperti berputarnya mesin utama dan mesin lainnya.Situasi umum di dalam kamar mesin dapat dilihat pada Gambar 1. Pada Gambar ini dapat dilihat mesin utama menggerakkan baling-baling tunggal.

gambar1. Kamar Mesin yang Tidak Terletak di Belakang1. Ambang palka 2. Terowongan poros3. Ruang mesin 4. Cerobong
5. Baling-baling 6. Kemudi

Untuk poros antara yang melalui ruang muat, dibuat terowongan poros baling-baling di bagian bawah ruang muat. Selain itu ada lagi tipe kapal yang mempunyai kamar mesin langsung di belakang, maksudnya tanpa ruang palka di antara kamar mesin dengan ceruk buritan. Kamar mesin di tengah jarang sekali digunakan. Untuk kamar mesin di belakang dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar2. Konstruksi Kamar Mesin di Belakang

1. Mesin utama, 2. Generator,3. Wrang kamar mesin, 4. Tangki pelumas cadangan,5. Poros antara, 6. Poros baling-baling, 7. Baling-baling, 8. Kemudi, 9. Tangki air tawar, 10. Cerobong asap

Kamar mesin pada kapal-kapal besar biasanya lebih dari dua lantai. Pada lantai pertama atau lantai alas dalam terletak mesin utama dan pada lantai kedua terletak generator pembangkit tenaga listrik. Jumlah generator lebih dari satu, dan umumnya dua atau tiga. Hal tersebut dimaksudkan sebagai cadangan, jika salah satu generatornya rusak atau sedang dalam perbaikan.

Pada Gambar 3 diperlihatkan pandangan atas dari sebuah kamar mesin. Di sini dapat dilihat bahwa mesin utama terletak tepat pada bidang simetri kapal dan tiga buah generator listrik terletak pada lantai yang sama.

Gambar 3 Pandangan Atas Kamar Mesin

Gambar pandangan atas kamar mesin dibuat berdasarkan pandanganatas dari lantai kamar mesin dan dinamakan gambar rencana tata letak kamar mesin.

Gambar-gambar lain yang lebih detail dari kamar mesin berpedoman pada gambar rencana tata letak kamar mesin, misalnya gambar fondasi mesin pompa-pompa, botol angin, keran-keran, dan sistem pipa pada kamar mesin.

A. Wrang pada Kamar Mesin

Wrang pada kamar mesin pada umumnya dipasang secara melintang.Ada kalanya di kamar mesin dipakai konstruksi dasar ganda. Hal tersebut mengingat ruang-ruang yang tersedia di antara wrang dapat dimanfaatkan sebagai tangki-tangki, seperti tangki bahan bakar dan minyak pelumas. Tetapi, dalam hal ini tidak berarti konstruksi alas tunggal sama sekali tidak dipakai. Di antara penumpu bujur fondasi mesin, modulus penampang Wrang alas boleh diperkecil sampai 40%. Tinggi pelat bilah wrang alas di sekitar fondasi mesin sedapat mungkin diperbesar, artinya tidak terlalu kecil jika dibandingkan dengan tinggi wrang. Tinggi wrang alas yang disambung ke gading-gading sarang harus dibuat sama dengan tinggi penumpu bujur fondasi. Tebal pelat tegak wrang alas tidak boleh kurang dari :

t = h/100 + 4 (mm)

di mana :

h = 55 B - 45 (mm).
B = Lebar kapal (m).
h minimum = 180 mm.

Pada dasar ganda, lubang-lubang peringan di sekitar fondasi mesin dibuat sekecil mungkin. Bila lubang peringan ini berfungsi pula sebagai jalan masuk orang, harus diperhitungkan dengan besar badan orang rata-rata. Tepi lubang peringan sebaiknya diberi pelat hadap atau bidang pelatnya diperlebar dengan penguat - penguat, bila tinggi lubang peringan lebih besar dari ½ kali tinggi wrang. Dasar ganda dalam kamar mesin harus dipasang wrang alas penuh pada setiap gading-gading. Tebal wrang di kamar mesin diperkuat sebesar (3,6 + N/500)% dari wrang di ruang muat. minimal 5% maksimal 15% dan N adalah daya mesin (kW). Penumpu samping yang membujur di bawah pelat hadap fondasi yang dimasukkan kedalam alas dalam harus setebal penumpu bujur fondasi di atas alas dalam. Hal ini sesuai dengan Gambar 6.4 dan perhitungan fondasi. Di dalam dasar ganda di bawah penumpu bujur fondasi, dipasang penumpu samping setebal wrang alas yang diperkuat setinggi alas ganda sesuai denganperhitungan tebal pelat tegak wrang alas. Jika pada setiap sisi mesin ada dua penumpu bujur fondasi untuk mesin sampai 3.000 kW, salah satu penumpunsamping boleh dibuat setengah tinggi bawah alas dalam. Penumpu samping yang menjadi satu dengan penumpu bujur fondasi, pemasangannya harus diperpanjang dua sampai empat kali jarak gading melewati sekat ujung kamar mesin. Perpanjangan dua sampai empat kali tersebut dihubungkan dengan sistem konstruksi alas dari ruang yang berhubungan. Di antara dua penumpu bujur fondasi, alas dalam harus dipertebal 3 mm dari yang direncanakan. Ketebalan ini diteruskan tiga sampai lima kali jarak gading dari ujung-ujung fondasi mesin.

B. Fondasi Kamar Mesin

Fondasi kamar mesin merupakan suatu sarana pengikat agar mesin tersebut tetap tegak dan tegar pada posisi yang telah ditetapkan atau supaya mesin menjadi satu kesatuan dengan kapalnya sendiri. Pemasangan fondasi mesin dibuat sedemikian rupa sehingga kelurusan sumbu poros mesin dengan poros baling-baling tetap terjamin. Hubungan antara mesin utama, fondasi mesin, dan wrang.

Kekakuan fondasi mesin dan konstruksi dasar ganda di bawahnya harus mencukupi persyaratan. Hal ini dimaksudkan agar deformasi konstruksi masih dalam batas-batas yang diizinkan. Mulai dari tahap perencanaan dan pembuatan fondasi mesin harus dipikirkan penyaluran gaya-gayanya, baik kearah melintang maupun ke arah membujur kapal.
Ketebalan pelat penumpu bujur fondasi tidak boleh kurang dari :
t = N/15 + 6 (mm), untuk N < t =" N/750" t =" N/1.875" n =" Kapal" style="text-align: justify;"> Jika pada setiap sisi motor dipasang dua penumpu bujur, tebal penumpu bujur tersebut dapat dikurangi 4 mm. Tebal dan lebar pelat hadap fondasi mesin harus disesuaikan dengan tinggi fondasi dan tipe mesin yang dipakai, sehingga pengikatan dan kedudukan mesin dapat dijamin sempurna. Tebal pelat hadap paling sedikit harus sama dengan diameter baut pas, penampang pelat hadap tidak boleh kurang dari :
F1 = N/15 + (30 cm2), untuk N 750 kW.
F1 = N/75 + 70 (cm2) N > 750 kW.
Penumpu bujur fondasi mesin harus ditumpu oleh wrang. Untuk pengikatan dengan las, pelat hadap dihubungkan dengan penumpu bujur dan penumpu lintang dengan kampuh K. Hal tersebut jika penumpu bujur lebih besar dari 15 mm.

C. Gading dan Senta di Kamar Mesin

Perencanaan dan pemasangan gading-gading di kamar mesin pada pokoknya sama dengan pemasangan pada bagian-bagian kapal lainnya. Jadi, untuk perhitungan gading-gading di kamar mesin masih menggunakan peraturan untuk gading-gading di ruang muat. Oleh karena kamar mesin merupakan tempat khusus yang mendapat beban tambahan, antara lain bangunan atas atau rumah konstruksi khusus yang dapat menyalurkan bebanbeban tersebut. Konstruksi tersebut berupa perbanyakan gading-gading besar atau sarang dan senta lambung. Gading-gading besar dipasang di kamar mesin dan ruang ketel, bila ada ruang ketel. Adapun pemasangannya ke atas sampai ke geladak menerus teratas. Jika tinggi sisi 4 m, jarak rata-rata gading besar adalah 3,5 m dan jika tinggi sisi 14 m, jarak rata-rata gading besar adalah 4,5 m. Gading-gading besar dipasang pada ujung depan dan ujung belakang mesin motor bakar, jika motor bakar mempunyai daya mesin sampai kira-kira 400 kW. Dan jika motor bakar berdaya kuda antara 400 – 1.500 kW, dipasang sebuah gading besar tambahan pada pertengahan panjang motor. Untuk tenaga yang lebih besar lagi dayanya, minimal ditambah 2 buah gading besar lagi.

Jika motor bakar dipasang di buritan kapal, harus dipasang senta di dalam kamar mesin, sejarak 2,6 m. Letak senta diusahakan segaris dengan senta di dalam ceruk buritan, jika ada, atau gading-gading besar tersebut harus diperkuat. Jika tinggi sampai geladak yang terendah kurang dari 4 m, minimum dipasang sebuah senta. Ukuran senta tersebut sama dengan ukuran gading besar. Untuk menentukan modulus penampang gading-gading besar, ukuran penampangnya tidak boleh kurang dari :
W = K 0,8 e I Ps (cm3),
Di mana :
e = Jarak antara gading besar (m).
I = Panjang yang tidak ditumpu (m).
Ps = beban pada sisi kapal (kN/m2).

Momen kelembaman atau momen inersia gading-gading besar tidakboleh kurang dari :
J = H (4,5 H – 3,75) c 102 (cm4), untuk 3 m H 10 m.
J = H (7,25 H – 31) c 102 (cm4), untuk H > 10 m.
c = 1 + (Hu - 4) 0,07
di mana :
Hu = Tinggi sampai geladak terbawah (m)

Adapun Pelat bila Gading - Gading besar dihitung dengan rumus sebagai berikut :

h = 50 H (mm), dengan h minimum = 250 mm.
t = h (mm), dengan t minimum = 8,0 mm.
Kapal-kapal dengan tinggi kurang dari 3 m harus mempunyai gadinggading besar dengan ukuran tidak boleh kurang dari 250 kali 8 mm dan luas penampang pelat hadapnya minimum 12 cm2.

D. Selubung Kamar Mesin

Dengan proses pembangunan kapal, sewaktu bangunan atas dan rumah geladak belum dipasang, mesin utama sudah harus dimasukkan. Untuk memasukkan mesin ke dalam kamar mesin, dibuat lubang khusus di atas kamar mesin yang berupa bukaan dan dinamakan selubung kamar mesin. Bukaan di atas kamar mesin dan kamar ketel tidak boleh lebih besar dari kebutuhan yang ada. Dan, kebutuhan di sekitar selubung tersebut harus diperhatikan cukup tidaknya komponen konstruksi melintang yang dipasang. Pada ujung-ujung harus dibundarkan dan jika perlu diberi penguatanpenguatan khusus. Potongan melintang kamar mesin dengan selubung.

Pada Gambar 4 dapat dilihat pandangan samping keseluruan kamar mesin, mulai dari dasar ganda sampai ke cerobong asap.

Gambar 4 Pandangan Samping Seluruh Isi Kamar Mesin
1. Pondasi mesin
2. Mesin utama
3. Dinding selubung kamar mesin
4. Jendela atas
5. Cerobong asap
6. Sekat depan kamar mesin
7. Sekat belakang kamar mesin
8. Pipa gas buang
9. Pelat alas
10. Geladak utama
11. geladak kimbul
12. Geladak sekoci

Menurut BKI, tinggi selubung diatas geladak / tidak boleh kurang dari 1,8 m, dengan catatan L tidak melebihi 75 m dan tidak kurang dari 2,3 m. Jika L sama dengan 125 m atau lebih, harga-harga diantaranya diperoleh interpolasi. Ukuran-ukuran penegar, tebal pelat dan penutup selubung yang terbuka sama dengan untuk sekat ujung bangunan atas dan untuk rumah geladak. Ketinggian selubung di atas geladak bangunan atas sedikitnya 760 mm, sedangkan ketebalan pelatnya boleh 0,5 mm lebih tebal dan perhitungan di atas dengan jarak penegar satu sama lain, yaitu 750 mm. Ketinggian bilah 75 mm dan ketebalan penegar harus sama dengan tebal pelat selubung. Pada selubung kamar mesin dan ketel yang berada di bawah geladak lambung timbul atau di dalam bangunan atas tertutup, tebal pelatnya harus 5 mm. Jika terletak di dalam ruang muat, tebalnya 6,5 mm. Pemasangan pelat ambang tersebut harus diteruskan sampai ke pinggir bawah balok geladak. Jika selubung kamar mesin diberi pintu, terutama di atas geladak terbuka dan di dalam bangunan atas yang terbuka, bahan pintu tersebut harus dibuat dari baja. Pintu tersebut harus diberi penguat dan engsel yang baik, dan dapat dibuka atau ditutup dari kedua sisi dan kedap cuaca dengan pengedap karet atau pasak putar. Persyaratan lain untuk pintu ini mempunyai tinggi ambang pintu 600 m di atas geladak posisi 1 (di atas geladak lambung timbul) dan 380 mm di atas geladak posisi 2 (di atas geladak bangunan atas). Pintu tersebut harus mempunyai kekuatan yang sama dengan dinding selubung tempat pintu dipasang.

E. Terowongan Poros

Pada kapal – kapal yang mempunyai kamar mesin tidak terletak di belakang, poros baling-baling akan melewati ruangan di belakang kamar mesin tersebut. Untuk melindungi poros baling - baling diperlukan suatu ruangan yang disebut Terowongan Poros (Shaft Tunnel). Terowongan poros dibuat kedap air dan membujur dari sekat belakang kamar mesin sampai sekat ceruk buritan. Ukuran terowongan harus cukup untuk dilewati orang. Hal ini supaya orang masih dapat memeriksa, memperbaiki, dan memeliharanya. Ada dua tipe terowongan poros yang sering digunakan, yaitu terowongan yang berbentuk melengkung dan yang berbentuk datar sisi
atasnya. inding-dinding terowongan poros dibuat dari pelat dan diperkuat dengan penegar-penegar. Sesuai dengan ketentuan dari BKI, tebal dinding terowongan dibuat sama dengan tebal pelat kedap air dan ukuran penegar juga dibuat sama dengan prenegar sekat kedap air. Apabila dinding terowongan digunakan sebagai tangki, ukuran pelat dan penegar harus memenuhi persyaratan untuk dinding tangki. Tipe terowongan yang mempunyai atap melengkung mempunyai konstruksi yang lebih kuat dibandingkan dengan tipe terowongan datar, sehingga tebal pelat dapat dikurangi sampai 10% dari ketentuan. Penegar penegar atap dibuat mengikuti kelelengkungan atap dan disambung lurus dengan penegar dinding terowongan. Pada tipe terowongan poros atap datar, penegar-penegar dinding terowongan dengan pelat lutut. Jarak penegarpenegar trowongan poros pada umunnya dibuat sama dengan jarak gading atau wrang.

Pada bagian atas terowongan poros dapat pula dipasang papanpapan pelindung yang berguna untuk menahan kerusakan yang di akibatkan oleh muatan.
Terowongan poros dapat juga dimanfaatkan untuk penempatan instalasi pipa. Pipa-pipa tersebut diletakkan di bawah tempat untuk berjalan di dalam terowongan poros. Di terowongan ini terdapat pula pintu kedap air, yaitu untuk menghubungkan terowongan dengan kamar mesin.

F. UKURAN KAMAR MESIN

1. Panjang Kamar Mesin, Sebagai Dasar Pertimbangan Pemasangan Mesin Kapal Dan Perlengkapan Kapal Satu hal penting pada tahap awal perancangan adalah menentukan panjang kamar mesin, karena ukuran ini menentukan panjang kapal secara keseluruhan, yang selanjutnya juga mempengaruhi bentukkapal, performance, struktur dan sebagainya. Diluar pertimbangan kemudahan akses dan perawatan, panjang kamar mesin sebaiknya sependek mungkin, karena makin panjang kamar mesin, makin besar berat konstruksi, dan makin kecil kapasitas / ruang muat.
2. Tinggi Kamar Mesin. Engine casing harus dibuat cukup tinggi untuk perawatan dan overhaul mesin induk secara priodik diadakan perawatan dan penggantian sehinggaperlu untuk di keluarkan, untuk keperluan pengeluaran piston ini dibutuhkanruang yang cukup atau tinggi engine casing harus cukup menunjang pekerjaan ini.

G. LAYOUT KAMAR MESIN

Seperti yang telah disebutkan dimuka bahwa sangat penting membuat layout perencanaan awal untuk menentukan akibat dari pemilihan tenaga penggerak terhadap konfigurasi atau susunan ruang untuk permesinan. Didalam buku peraturan Klasifikasi Indonesia Volume III untuk MachineryConstruction bagian satu B tentang Documents for approval menyatakan :

1. Before the start of manufacture, drawings showing the general lay out of the machinery installation together with all drawing of parts subject to mandatory testing, to the extent specified in the following sections ofVolume III, are each to be submitted in triplicate to the society.
2. The drawings must contain all the data necessary for checking thedesign, the loads and the stresses imposed. Where necessary, design calculations relating to components and descriptions of the plant are also to be supplied.

Untuk merencanakan kamar mesin seluruh kebutuhan system harus ditentukan secara detail. Di dalam pertimbangan perancangan kamar mesin bukan hanya Meminimumkan volume ruang mesin atau panjang kamar mesin namun harus di pertimbangkan pencapaian layout yang rational untuk mesin utama dan mesin bantu. Juga harus dipertimbangkan kemungkinan untuk pemasangan, pengoperasian, perawatan praktis, reparasi maupun penggantian.

1. PLATFROM
Di dalam merancang platform di dalam kamar mesin, beberapa pertimbangan perlu diambil yang antara lain adalah sebagai berikut :

• Luas platform diusahakan sekecil mungkin, sesuai dengan kebutuhan.
• Peralatan yang berat diusahakan tidak diletakkan di platform, agar konstruksi platform tidak menjadi terlalu berat dan titik berat kapal tidak bergeser keatas.
• Salah satu platform kamar mesin sebaiknya dibuat sama tinggi dengan platform tertinggi mesin induk untuk memudahkan perawatan dan overhaul mesin.
• Untuk platform yang lain harus dipertimbangkan tinggi untuk perpipaandan pengkabelan, demikian juga kemungkinan overhaul permesinan yang besar seperti diesel generator dan sebagainya. Harus diperhatikan juga bahwa clearance ( tinggi ) minimum untuk lewat adalah sekitar 2 meter.

2. PEMASANGAN POSISI MESIN INDUK
Pada kapal dengan kamar mesin di belakang, posisi mesin induk harus diusahakan sejauh mungkin kebelakang untuk memperkecil panjang kamar mesin. Hal – hal yang harus diperhatikan untuk menetapkan posisi mesin induk adalah seperti berikut :

• Tempat untuk intermediate shaft ( poros antara ).
  Poros propeler harus dicabut dan diperiksa secara periodik, karenaitu dibelakang mesin induk harus ada tempat yang cukup untuk mencabutnya.Jarak antara ujung belakang poros engkol mesin dan ujung depan tabung poros ( stren tube ) harus lebih panjang dari panjang poros propeler. Biasanya diberikan margin sebesar 500 – 1000 mm seperti telah disebutkan dimuka.
• Tempat untuk lewat dan perpiaan.
  Di sisi – sisi ujung belakang mesin induk harus ada tempat yang cukup untuk orang lewat maupun penempatan perpipaan di bawah floor.
• Tempat untuk cadangan poros propeler.
  Kalau kapal membawa cadangan poros propeler, tempatnya biasanya disisi poros antara ini harus dipastikan pada saat menetapkan posisi mesin induk. Untuk menggantung poros cadangan tersebut, ruang diatasnya sekitar 2 meter harus bebas agar dapat menempatkan takal pengangkat ( chain block ). Untuk prosedur pencabutan poros propeler dan pengikatan poros cadangan, dianjurkan untuk berkonsultasi dengan perencana system poros.
• Tempat untuk pengencangan baut pengikat.
  Disekitar baut pengikat dan baut pas mesin induk harus tersedia ruang bebas agar orang bisa mengencangkan dan memeriksa baut pengikat mesin induk dengan leluasa. Karena itu tempat diatas baut – baut tersebut juga harus bebas dari perpipaan. Biasanya sisi dalam dari blok “ B “ ( side girder ) dibawah floor juga harus bebas.
• Tempat untuk membuka tutup poros engkol ( deksel ).
  Kedua sisi mesin induk pada ketinggian floor harus bebas dari penempatan peralatan untuk memudahkan pembukaan deksel. Biasanya tempat sekitar 600 mm di sekeliling mesin induk pada ketinggian floor dianggap cukup sekaligus untuk jalan ABK.
• Grating mesin induk.
  Untuk memudahkan perawatan dan pengawasan grating mesin induk tidak boleh dipotong. Kalau hal itu terpaksa dilakukan, misalnya untuk memudahkan pengangkatan peralatan dari floor ke atas, sebaiknya hal itu dikonsultasikan pihak produsen mesin. Lebar Engine Casing sebaiknya cukup untuk memasukkan mesin induk lengkap dengan gratingnya.
• Pengikatan bagian atas mesin induk.
  Untuk tipe mesin tertentu seperti Mitsuib & W l90GFCA dan L80GFCA, harus dibuat sejumlah alat pengikat. Untuk ini balok grating mesin dihubungkan dengan balok pengikat ke struktur kapal. Jumlah balok pengikat yang dibuat harus dengan persetujuan pihak produsen mesin. Karena fungsi pengikat ( top bracing ) ini untuk menghilangkan getaran, maka struktur kapal tempat pengikat ini harus betul – betul rigid. Karena itu juga sebaiknya platform kapal dibuat pada ketinggian grating mesin induk. Dalam merancang peletakan tangga, perpipaan, ducting ventilasi dll. Harus diperhatikan adanya batang – batang pengikat ini.
• Manifold gas buang.
  Manifold gas buang mesin induk setelah turbocharger harus diikat pada struktur kapal dengan penyangga yang kuat. Penyangga ini harus begitu kuat sehingga mampu menahan getaran yang kuat serta tahan terhadap ekspansi termal akibat temperatur gas buang yang tinggi. Struktur kapal tempat penyangga ini tentu saja harus sama kuat dengan penyangganya. Untuk mengatasi tegangan akibat ekspansi termal, pada pipa gas buang harus dipasang beberapa expansion joint. Pada tahap awal perancangan, penempatan dan pengikatan pipa gas buang ini harus dirancang sebaik baiknya. Pengaturannya harus sedemikian sehingga kerugian tekanan bisa diperkecil dengan cara :
  
  1. Sedikit mungkin jumlah bengkokan.
  2. Radius belokan tidak lebih kecil dari diameter pipa.
  3. Total panjang pipa harus sependek mungkin.
  4. Sudut persilangan harus seruncing mungkin.
  Kerugian tekanan yang di ijinkan untuk seluruh panjang pipa adalah 300 mm.