Jenis Jenis Kapal Berdasarkan Motor Penggerak Utamanya

Pada waktu beroperasi di laut, kapal harus memiliki kemampuan untuk mempertahankan kecepatan dinas (Vs) seperti yang direncanakan. Hal ini menunjukkan bahwa, kapal haruslah mempunyai rancangan sistem propulsi (penggerak) yang dapat mengatasi keseluruhan gaya-gaya yang menghambat / tahanan kapal (total resistance) yang terjadi agar dapat memenuhi kecepatan dinas yang telah direncanakan.

Secara umum, Sistem Propulsi Kapal terdiri dari 3 (tiga) komponen utama, yaitu :

1. Motor / Mesin Penggerak Utama (main engine);
2. Sistem Transmisi; dan
3.  Alat Gerak (propulsor).

Ketiga komponen utama tersebut merupakan suatu kesatuan yang didalam proses perencanaannya tidak dapat direncanakan secara terpisah. Kesalahan didalam perancangan, dimungkinkan akan membawa akibat seperti : tidak tercapainya kecepatan dinas kapal yang direncanakankonsumsi bahan bakar yang tidak efisien, tingkat getaran (vibrasi) yang tidak sesuai standard yang telah ditetapkan, yang pada kahirnya akan mengakibatkan turunnya nilai ekonomis dari kapal tersebut.

Konfigurasi dari ketiga komponen utama sistem propulsi ini sangat dipengaruhi oleh rancangan fungsi kapal itu sendiri, serta bagaimana misi yang harus dijalankan dalam operasionalnya di laut. Sebagai contoh, kapal ikan (Trawlers/fishing vessels) pada umumnya memiliki 3 (tiga) pola operasional di laut, yaitu :

1. Pencarian ikan; Kapal ikan sedang mencari posisi ‘gerombolan ikan’ yang ada di lingkungan sekitarnya/terdekat, biasanya kapal beroperasi dengan kecepatan servis berkisar 8 – 12 knots,
2. Pengejaran ikan; Kapal ikan bergerak lebih cepat menuju titik posisi ‘fishing ground’, biasanya kecepatan servis kapal mencapai 16 – 20 knots,
3. Penangkapan ikan; Kapal sedang menarik jaring tangkapannya, saat itu kapal bergerak dengan kecepatan yang relatif rendah (sekitar 6 knots).

Berdasarkan penjelasan tersebut diatas, terlihat bahwa tingkat fleksibilitas (terutama dalam kecepatan kapal) dalam operasional kapal ikan adalah sangat tinggi. Sehingga untuk memenuhi kebutuhan tersebut, maka kapal haruslah memiliki konfigurasi sistem propulsi yang handal dan yang mampu memberikan ‘ruang fleksibilitas’ secara optimal sesuai dengan cakupan teknis dan ekonomis kapal.

Sementara itu pada kapal-kapal komersial lainnya (seperti kapal tanker, kapal kargo, kapal container, dsb) terlihat bahwa kebutuhan akan tingkat fleksibilitas operasionalnya tidak begitu kompleks. Umumnya, pola operasional kapal-kapal general cargo adalah cukup dengan satu kondisi designed speed saja. Sehingga, sistem propulsi yang dirancang adalah hanya untuk memenuhi satu tuntutan kecepatan servis yang direncanakan.

Jenis Jenis Motor Penggerak Utama Kapal

Beberapa faktor ekonomis dan faktor-faktor design akan menentukan dalam menentukan perencanaan mesin tipe apa yang cocok untuk dipasang pada suatu kelas tertentu dari sebuah kapal. Di dalam sejarah perkembangan mesin / motor penggerak kapal terdapat beberapa tipe diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Kapal dengan motor penggerak utama mesin uap torak (Reciprocating Steam Engine)

Mesin tipe ini banyak digunakan di dunia perkapalan hingga sekitar tahun 1910-an. Keunggulannya adalah mudah pemakaian dan pengontrolan, mudah berputar balik (reversing) dan mempunyai kecepatan putar yang sama dengan perputaran propeller.

Sedangkan kelemahannya adalah pada konstruksi dan instalasinya yang relatif berat, kebutuhan ruangan yang besar dan juga output power per cylinder-nya masih sangat terbatas. Selain itu kebutuhan konsumsi bahan bakar yang tinggi, sebagai gambaran bahwa untuk triple-expansion engine memerlukan superheated steam yang mengkonsumsi bahan bakar (oil) hingga ± 0.70 kg per kWh.

2. Kapal dengan motor penggerak utama turbine uap (Marine steam turbine)

Kapal dengan penggerak tipe ini, pertama kali digunakan oleh oleh Sir Charles Parsons ke kapal Turbinia pada tahun 1894. Kapal dengan mesin penggerak utama menggunakan turbine uap mengalami kemajuan pesat hingga pada tahun 1906, yang mana salah satunya digunakan sebagai tenaga penggerak pada kapal perang HMS. Dreadnought dan kapal Atlantic Liner – Mauretania.

Keunggulan mesin tipe ini adalah tenaga yang dihasilkan sangat rata dan uniform serta pemakaian uap sangat efisien baik pada tekanan tinggi ataupun rendah. Vibration yang dihasilkan sangat kecil dan pemakaian bahan bakar lebih rendah jika dibandingkan dengan mesin uap torak. Kebutuhan bahan bakar (fuel consumption) secara rata-rata untuk suatu turbin uap yang besar adalah 0.30 kg per kWh. Mesin turbin uap ini dapat dibuat bertenaga sangat besar, oleh karena itu digunakan untuk kapal yang membutuhkan tenaga besar.

Namun demikian, keunggulan segi ekonomis tersebut mengalami suatu tantangan, yaitu tidak dapat berputar balik atau non reversible sehingga diperlukan reversing turbine yang secara terpisah diinstal ke sistem. Juga putarannya sangat tinggi sehingga, maka diperlukan adanya mechanical geared untuk menurunkan putaran output turbines khususnya untuk alat gerak kapal berjenis screw propeller, sehingga hal itu menyebabkan terjadinya power loss berkisar 2 hingga 4 persen.

Penurunan putaran turbines (rpm) ke propeller shaft (poros propeller), dapat juga diatasi dengan dengan meng-couple secara langsung antara turbine dengan generator yang mana keduanya samasama memiliki operasional yang lebih efisien bila dalam kondisi putaran tinggi. Kemudian, generator men-supply listrik ke electric motor yang dihubungkan dengan poros propeller. Hal ini memberikan kelonggaran pada masalah lay-out engine room yang mana pengaruh hubungan poros secara langsung dari turbine ke propulsor dapat dieleminasi. Turbo-electric Drive juga memberikan keuntungan terhadap pengurangan untuk reversed gear mechanism serta fleksibilitas dalam operasinya. Namun demikian, power loss akibat transmisi tenaga serta investment perlu dipertimbangkan.

3. Kapal dengan motor penggerak utama motor pembakaran dalam (internal combustion engine).

Motorakaran dalam yang digunakan dalam system propulsi kapal, pada umumnya adalah Reciprocating engines yang beroperasi dengan prinsip-prinsip diesel (compression ignation) yang kemudian dikenal dengan nama Diesel Engines. Berbagai ukuran untuk Diesel Engines ini kemudian dibuat, mulai dari kebutuhan untuk kapal kecil hingga ke kapal raksasa seperti kapal tanker VLCC. Torsi yang diproduksi oleh Diesel Engine dibatasi oleh maximum pressure dari masing-masing silinder-nya. Sehingga ketika engine memproduksi maximum torque, maka artinya maximum power hanya dapat dicapai pada kondisi maximum RPM.

Penggerak kapal tipe ini lah yang paling banyak digunakan di industry perkapalan. Keuntungannya dari mesin ini adalah dapat langsung diputar balik dan dapat dipakai dengan cara kombinasi dengan beberapa unit kecil. Untuk tenaga yang sama, jika dibandingkan dengan mesin uap akan lebih kecil ukurannya. Dengan adanya kemajuan dalam pemakaian turbo charger untuk supercharging maka beratnyapun dapat diperkecil dan penghasilan tenaga dapat dilipat gandakan.

4. Kapal dengan motor penggerak utama Gas turbine.

Gas Turbine juga telah dikembangkan dalam dunia ship propulsion. Secara sederhana prinsip kerja dari mesin ini adalah bahan bakar (fuel) dibakar melalui proses udara yang dikompresikan, dan gas panas hasil pembakaran tersebut digunakan untuk memutar turbine. Gas turbine umumnya diaplikasikan pada dunia kedirgantaraan, dan perkembangannya sangat tergantung pada teknologi metal yang mampu menahan terhadap tekanan dan temperatur yang tinggi.

Keunggulan dari gas turbine ini terletak pada ukuran dan kapasitas power yang dihasilkan dibandingkan dengan tenaga penggerak lainnya. Selain itu, kesiapannya untuk beroperasi pada kondisi fullload
sangat cepat, yaitu berkisar 15 menit untuk warming-up period. Marine Gas Turbine sangat jarang dijumpai pada kapal-kapal niaga, hal ini disebabkan karena operasi dan investasinya yang relatif mahal. Penelitian mengenai mesin ini masih banyak dilakukan.

5. Kapal dengan motor penggerak utama Nuclear Engine

Kapal ini menggunakan rekator air bertekanan atau PWR (Presurizer water reactor) sebagai sumber tenaga untuk memutar turbin utama yang menggerakkan baling baling serta motor listrik pengisi baterai yang menghasilkan listrik untuk berbagai keperluan kapal. Uranium sebagai bahan bakar dari reactor dapat diganti setelah kurang lebih 3 tahun pemakaian. Motor penggerak utama ini hanya dipakai pada kapal-kapal besar non komersil seperti kapal induk, kapal perang, dan kapal selam. Sehingga kapal yang memakainya masih terbatas.

Itulah tadi jenis jenis kapal berdasarkan motor penggerak utamanya. Tentunya semakin berkembangnya teknologi, tidak menutup kemungkinan lahirnya motor penggerak utama kapal dengan inovasi terbaru.