View Full Version : 101- Marine Engine, Marinized Ex-Truck & Vessel Propulsion - Baca sebelum bertanya
Guys,
Sudah lama saya mau sumbang tulisan ini tetapi baru sempet sekarang.
Saya mau ulas sedikit soal marine diesel engine, self-marinized marine engine dan sedikit soal propulsion.
Karena saya lihat popularitas mesin ex-truck di pakai di kapal cukup lumayan, biar Pak John tidak cape jawab melulu pertanyaan yang sama, saya buat 101 ini. Kalo bisa di sticky kan pake power glue lebih baik.
Mesin truck ( yang PK atau HP kecil ) atau mesin genset atau mesin marine, banyak yang base engine nya sama. Contoh Caterpillar 3116 series atau Cummins 6BT series.
Untuk mesin MAN D28 family. Kita bicara yang 10 silinder lah. Ini ada di pake di industry ada yang jadi genset ada yang marine engine. Ini D2840 bisa sampe 1,100 HP dalam konfigurasi maksimalnya yang pakai common rail di marine engine.
Jarang marine engine di design dari Day 1 sebagai mesin marine, kecuali yang kelas kapal besar di atas sekian ribu PK. Biasanya untuk generator dan industrial dulu sebab selain untuk testing ground, marine engine perlu tambahan lagi di cooling system nya, jadi cari jam terbang dulu di darat sebab user nya lebih banyak.
Ada yang produsen yang benar-benar ada divisi marine, genset dan darat
( industry/highway/mining ), contoh Caterpillar.
Kalo MAN ada darat & marine , tapi kalo untuk genset mereka jual engine doank biasanya sebagai industrial engine. Nanti agen genset yang kawinkan ke alternator/dinamo, jadi deh genset.
Saya agak kesulitan cari data mesin bekas ex-truck sebab database saya banyak nya di marine engine.
Apa sih Marine Engine itu ?
Seperti nama nya jelaskan, yah mesin yang untuk di pakai di kapal laut, bisa untuk commercial kayak tug boat, bisa untuk ferry, bisa untuk yacht.
Perbedaan yang paling signifikan untuk mesin marine dibanding mesin darat adalah komponen tambahan supaya mesin bisa di dinginkan oleh air laut dan bisa berfungsi baik di laut. Kalau soal fuel system parameter berapa beda, saya tidak tau detailnya.
Yang jelas semua mesin menghasilkan sebuah power curve nya, antara lain, dari design diesel fuel injection system nya. Power curve menentukan applikasi apa yang cocok untuk mesin ini, maka logikanya fuel system nya bisa berbeda antara marine dan darat, to profile kerja nya beda.
Contoh power curve berbeda yang gampang di jelaskan di mesin bensin EFI untuk mobil adalah, ECM ( Electronic Control Module ) kita mapping ulang untuk pulsa injector nya, kuantitas BBM di jeksi ke cylinder nya, timing nya dan lain-lain untuk di sesuaikan kepada keperluan si tukang oprek2 nya. Orang yang demen rally akan cari torsi bawah yang bagus, orang yang demen top speed cari torsi atas yang baik. Orang yang demen drag, beda lagi.
Kalo mesin diesel tidak bisa di mapping semudah ini sebab yang kita bahas adalah yang mekanikal governor bukan yang full electronic diesel injection system.
01. Heat Exchanger / Keel Cooler
Sistim pendingin radiator udara versi truk di buang, di ganti ama heat exchanger. Air laut dinginkan air radiator mesin, bukan pake udara lagi kayak truk. Kipas angin di buang, pasang sea water pump atau pompa air laut. Prinsip kerja sama ajah, kalo mesin darat buang panas mesin via air radiator lalu via udara, mesin marine gunakan air radiator dan di transfer panas nya ke air laut melalui alat tukar panas = Heat Exchanger.
Ini photo MAN D2848 ( 8 silinder ) yang di jadikan genset, lihat ada radiator angin nya.
http://farm3.static.flickr.com/2567/3904785555_9817a258c5_o.jpg
Ini photo MAN D2848 yang di jadikan mesin marine, lihat radiator di rubah jadi heat exchanger.
http://farm3.static.flickr.com/2560/3905567370_79f0d561a1_o.jpg
AKAN BERSAMBUNG.......beta latihan tempel photo dulu yah.
SP
Ada juga mesin marine yang tidak pake heat exchanger, tapi pake keel cooler (umumnya kapal pelan). Jadi “radiator-khusus” seolah-olah di pindahkan posisi, diletakan di lunas kapal atau lambung biar kena air laut langsung tanpa perlu heat exchanger yang lebih mahal dan tidak perlu pompa air laut tersebut. Ini juga cocok untuk lokasi yang sendimentasi nya tinggi, kayak sungai di lokasi tertentu yang pasir atau lumpurnya nya seabrek-abrek. Kalo sea water pump kena pasir atau lumpur terus, bisa cepat haus dan jalur/lubang air di heat exchanger bisa berantakan kena tersumbat.
Keel Cooler
http://farm3.static.flickr.com/2515/3905567592_19324a7e39_o.jpg
http://farm3.static.flickr.com/2615/3905567724_0f49be7638_o.jpg
Mana lebih baik, yah tergantung aplikasi. Yang jelas mesin dengan pendinginan keel cooler biasanya pakai kenalpot kering. Semua tergantung kebutuhan kapal dan wilayah operasional.
AKAN BERSAMBUNG
02. Water Jacketed Exhaust Manifold
Karena ruang mesin kapal tertutup walaupun ada blower ventilasi, panas mesin harus bisa di buang dengan baik supaya suhu di ruang mesin tidak melebihi +15 derajat dari ambient.
Jika suhu ruang mesin anda di atas 40* C , ada mesin yang bisa/harus kena de-rating up to 10%, sayangkan hilang power 10% dan jadilah overload 10% saat di operasikan di full load....ck ck ck. Udara ambient panas atau high altitude ( gunung nan tinggi ) adalah musuh mesin.
Mesin di truk kayak apapun panas nya, tetap udara nafas nya udara ambient yang lebih sejuk di banding dari udara di engine bay nya. Apalagi truk yang ada snorkel nya. Kalo mesin kapal sedot udara kan dari ruang mesin, yah kalo panas dapat panas juga. Apalagi banyak kapal yang tidak gunakan forced ventilation blower atau kekecilan ukuran blower nya, atau hanya mengandalkan celah-celah ventilasi natural doank.
Ini exhaust manifold kering dan turbo kering
http://farm4.static.flickr.com/3475/3901432798_a96d9b2bab_o.jpg
Bisa berapa panas exhaust manifold kering dan turbo kering, ini photo genset sedang di loading 60%. Photo tidak bisa terlalu terang, maklum saya tidak bawa tripod jadi photo nya susah neh kalo slow frame speed.
Nah bayangkan panas itu di ruang mesin kapal....bisa buat pisang bakar..:-D. Mau kecil atau gede kek mesin, panas mesin di exhaust manifold dan turbo suhu nya sama ajah.
http://farm4.static.flickr.com/3502/3905631652_64574efd05_o.jpg
Marine engine akan di lengkapi dengan water jacketed exhaust manifold* atau sistim kenalpot basah. Mesin internal combustion itu kan kerja nya sebenarnya melakukan controlled-explosion. Solar di ledakan, piston turun dorong crankshaft untuk berputar. Crankshaft berputar sambung ke roda gila, roda gila di kopelkan ke transmissi lalu di oper ke ban ( atau baling2 )…gelinding deh tuh truk atau gerak lah tuh kapal. Karena sumber panas mesin paling tinggi di mana ada pembakaran BBM, maka mau tak mau exhaust manifold truk yang kering di ganti dengan exhaust manifold yang ada jaket air, biar adem.
Ini wet exhaust manifold yang ada gallery air untuk dinginkan suhu logam dari manifoldnya sendiri. Mesin nya sama MAN D2840 , 10 silinder. Yang photo atas versi genset, ini versi marine asli dari MAN. Karena pendinginan pakai air radiator tuh mesin, maka suhu logam exhaust manifold tidak bisa lebih panas dari suhu air pendingin/coolant/radiator mesin ini. Yah bedahnya bisa 300+ *Celsius ama yang versi darat exhaust manifold kering...yep..PANAS NEH !!!!!
http://farm3.static.flickr.com/2447/3900652217_bca7a7f34a_o.jpg
Ini barang kagak murah. Buat sendiri juga susah dan belum tentu bagus sebab buat gallery untuk air nya susah, kecuali bisa jual banyak dan modal cetakan kembali…kalo kagak mahal neh. Kalo di Caterpillar 3208 dulu ajah harga nya 30jt, karena ia V8, maka pake 2 manifold= 60jt, ini asli dari Caterpillar/Trakindo.
AKAN BERSAMBUNG
03. Water jacketed turbocharger
Mesin diesel banyak yang pake turbo, karena turbo sebetulnya adalah heat recovery device, maka itu suhu di logam turbo panas bener…… bisa nyalah merah kayak oven bakery...terbukti di photo.
Kalo di truk , turbo kering tak masaalah, angin segar dan kenceng masuk ke engine bay, bisa lebih adem, kalo di ruang mesin kapal..mau kemana itu panas ? Mesin marine model lama emang ada yang turbo kering, maklum cari murah…sekarang orang tidak mau di marine engine pake turbo kering, semua udah water jacket turbocharger atau wet turbo*.
Pertama, berbahaya…. sebab ke semprot solar dikit ajah itu turbo bisa kebakaran. Kedua, kapal banyak yang ruang mesin nya sempit dan karena turbo posisinya rata-rata tinggi atau paling tinggi di mesin, plafon ruang mesin umumnya adalah lantai dari ruang tamu kapal…turbo kering orang ogah pake di yacht. Dengan clearance cuma 1 atau 2 jengkal dari turbo ke plafon, emang serem pake turbo kering di kapal yang engine room nya kecil. Mana ada yacht yang kecuali 20+ meter atau yang tipe slow long range punya ruang mesin gede dan tinggi. Space itu mahal di yacht, maka engine room sering sekali tempat paling sengsara untuk kerja, apalagi ukuran yacht dibawah 16 meter…wah bisa kram badan kudu yoga pletot sini pletot sana. Saya sekarang udah kagak sanggup lama-lama kerja di engine room sebuah yacht, apalagi yang tidak bisa saya diri tegak…pegel coy.
* Cilakanya adalah, wet turbo harus di kawinkan dengan water jacketed exhaust manifold sebab kan turbo downstream dari exhaust manifold, jadi ini pasangan Romeo dan Juliet yang tidak boleh di pisahkan. Wet Turbo juga mahal, di atas 50jt bisa loh, untuk kelas mesin 400HP an.
04. Water Injected exhaust elbow.
Kenalpot setelah turbo menyalurkan gas buang, gas buang selalu di jeksi air supaya sejuk dan redam suara. Ada kapal yang pilih exhaust kering, tapi ini sangat jarang sebab kalo sportfishing yacht tidak ada yang mau pakai kenalpot kering. Kalo slow long range cruiser 7 knot kayak Nordhaven, banyak yang pilih kenalpot kering dan di buang ke atas kayak pabrik... atau kapal kommersial. Saya tidak mau bahas kenapa ada yang mau kenalpot kering, ntar ke panjangan.
Dari turbo ke water injected elbow anda bisa lihat insulasi panas khusus yang warna hitam kayak aspal. Ini salah satu insulasi terbaik yang saya pernah coba. Jauh lebih baik daripada yang umum seperti kain fiberglass membungkus pipa lalu dibalut kain tahan api....udah mana tebal dan gede jelek. Belum suka rontok dikit-dikit yang model lama itu. Untuk mesin marine ini lah porsi terpanas yang handle gas kenalpot dan pipa nya kering. Semakin panjang ini pipa kering, semakin panas ruang mesin.
Ini insulasi hitam saat kapal lagi di pacu, kalo kena tangan tidak melepuh alias bisa di pegang-pegang bentar.
http://farm3.static.flickr.com/2497/3900652957_f50d295aab_o.jpg
Ini water injected exhaust elbow tanpa insulasi.
Di lubang finalnya nya, diameter dalam adalah di mana gas buang akan keluar, diameter luar yang semprot air laut. Design dari water injected elbow penting untuk dapat yang bagus sebab disini back pressure akan jadi hambatan mesin jika design buruk. Jika anda beli mesin marine asli yang branded, saat commissioining back pressure akan di ukur, jika terlalu banyak hambatan, warranty akan di cabut sebab parameter operasional di anggap tidak layak.
http://farm3.static.flickr.com/2549/3900653137_582d603d69_o.jpg
Khusus untuk yang bikin alat ini, tolong dicatat bahwa welding nya pake TIG jauh lebih baik. Kalau pakai las listrik, nanti akan bocor halus sebab fusion nya tidak baik. Yang jago las tau lah, saya tidak paham las. Saya cuma tau bahwa sifat korosif air laut pada suhu extreem ( bentuk uap ) itu biang sadis dan pernah saya buat alat ini di Jakarta, saya kena pin hole leak di beberapa ttik setelah 100 jam operasional. Meler sini sana beberapa tetes...malu malu in ajah, udah mana mahal lageee. Kalau cuma SS316L belum tentu tahan lama, kadang kadang harus pakai logam yang lebih baik.
Ini elbow di photo adalah elbow bekas, saya ganti setelah 2,000 jam operasional dan setelah +-10 tahun. Bocor parah atau patah tidak, cuma meler beberapa tetes per menit...dikit banget deh. Tapi boat owner satu ini tidak terima istilah meler berapa tetes pun. Kalo baru kagak meler, yah kalo meler ganti baru.
AKAN BERSAMBUNG
Sportfisherman
10-09-2009, 09:11
Pak Surya ,
Fantastic descriptions dari marine engine , sekarang saya tau harus kemana bertanya kalau saya ada masalah dgn mesin diesel saya , mucho gracias .
Jon .
Sama sama Thank You Pak John...:-D
Tenang, saya masih cinta ama marine engine asli kok....:-D cuma berapa tahun ini emang kalo suruh meletot-letot di tempat sempit gaya ahli yoga cek ini ono tidak se flexible dulu....umur neh...cuma 42 tapi lebih banyak troubleshooting dari luar, emang ini yang penting sih...kik kik kik.
Regards,
Surya
LANJUT..........
HORSEPOWER RULES ? HHHmmmm….NOT REALLY.
HP atau PK adalah daya yang di kerluarkan mesin.
Tergantung mau di pakai sebagai mesin penggerak apa itu mesin diesel, pembuat mesin bisa atur yang terbaik, walaupun belum tentu yang paling bandel.
Kalo di genset agak gampang sebab Kwe atau kilowat listrik mudah di hitung terhadap Kw mesin penggerak nya. Tinggal di hitung loss nya di kipas angin dan radiator berapa, contoh kalo genset rating 400Kw, loss di engine coolling system bisa sampai sekitar 12kw. Lalu dinamo/alternator listriknya sendiri efficiency nya biasanya 80% atau di sebut power factor bla2. Lalu mau duty rating nya Prime Power atau Stand By bla2….ujung ujungnya adalah makin gede power yang di keluarkan oleh sih mesin, makin pendek umurnya….nggak ada yang gratis. Semua udah OK, pasang MCB dan diprogram sekian ampere akan jepret…aman deh.
Mesin marine diesel di pasaran juga bisa di bagi dalam banyak kelas, kelas kambing ada…kelas mendingan ada…kelas balap lain lagi…kelas branded juga ada.
Tiga rating utama dari sebuah mesin marine yang umum berdasarkan non- electronic engine dan bukan common rail injection system, mari kita pakai : MAN D2840 – 10 Silinder
LIGHT DUTY
2,300 RPM - Pleasure Craft = maksimum power, pake nya low hours
Adalah 860 HP @2,300 RPM
Adalah 762HP @ 1,800 RPM
MEDIUM DUTY
2,100 RPM - Intermediate Rating, kayak ferry, semi high hours
860 HP jadi cuma 560 HP @2,100 RPM
CONTINUOS DUTY
1,800 RPM – Continuos Rating, kayak tug boat
860 HP jadi cuma 496 HP @1,800 RPM
GENSET DUTY 60hz, 1,800 RPM – USA/Japan Voltage
Kalo Prime Rating, tergantung varian nya, ada yang 515Kw ( 690HP ) atau 565Kw (757 HP).
Duty nya 4,000 jam setahun dan rekomendasi loading cuma 70% ( 483HP atau 529HP )
Ini kilowatt atau PK bicara di flywheel ( roda gila ), bukan Kw electrical.
Mesin yang di design untuk 2,300RPM tidak berarti akan se-awet mesin yang di design untuk 1,800RPM walaupun kita pakai nya di 1,800 RPM. Power curve nya sengaja di buat beda dari design awal. Lihat contoh atas. Pokoknya tidak ada ilmu engineering apa pun yang bisa berikan power extra…..tanpa umur operasional di pendekan. ..titik.
Khusus untuk kapal planning hull, power curve mesin, atau tepatnya torque curve si mesin harus sesuai dengan ciri-ciri lambung ini saat dari kecepatan displacement mau masuk ke kecepatan planning. Kondisi kerja mesin berat di zona ini sebab saat RPM masih di putaran rendah, mesin belum bisa outputkan torsi memadai. Untuk kapal pelan atau displacement hull, tidak terlalu pusing soal kekuatan torsi pada putaran mesin di RPM yang “rawan” ini , sebab tidak ada keperluan planning.
Dari displacement speed untuk lompat ke planning speed, itu wilayah kecepatan yang lompat sekitar +3-4 knot doank, torque mesin perlu lebih dari 200%+ increase nya. Makanya mesin suka ngebul di speed zone ini, emang sedang agak overloaded. Kalo udah lewat "speed hump" ini, baru lah mesin enak kerja nya. Biasanya di kapal bermesin 2,300 RPM, planning speed mulai masuk saat mesin di 1,200-1300 RPM untuk kapal yang bisa 33 knot.
Planning adalah “to-plane” atau setengah melayang-layang di air dengan sekitar 40% dari lambung yang kena air, sisah nya di atas air. Hanya dengan cara ini lah kapal bisa lari kencang karena permukaan lambung yang kena air ( wetted surface area ) tidak 100%. Dynamic lift terjadi di lambung belakang kapal pada kecepatan planning.
Pernah roda mobil anda kena aqua-planing oleh genangan air di jalan raya saat mobil lagi kencang tidak ? Itu sama teorinya, kalo cukup cepat, kita bisa "skimming" on the water surface, kayak orang main ski air.
Planing speed sebuah kapal akan tergantung dari hull speed kapal tersebut dan ini tidak bisa ditawar…oprek oprek dikit bisa tapi batasan ilmu fisika nya jelas.
Torsi atau Torque adalah kekuatan yang sebenarnya memutar baling-baling bukan HP atau horse power. Tetapi HP dan Torsi ini satu kesatuan yang tidak bisa di pisahkan.
Cara hitung torsi pada RPM maksimal :
...................Torque x RPM
Horsepower = ___________
........................5252
..............Horsepower x RPM
Torque = _______________
........................5252
Coba yang engineer, kalo mau tambahkan...monggo...
Jadi tidak perlu tau torsinya berapa, nilai torque nya pada HP tertinggi nya pasti sama di semua tipe mesin asal RPM dan HP nya sama. Nah, lalu apa bedanya mesin diesel marine dan mesin diesel truk dan mesin bensin mobil ?
Yang paling beda adalah, berapa bagus torsi nya pada RPM yang lebih rendah…ini kunci nya. Mana mungkin mesin kita geber mesin pada RPM 100% terus menerus. Kalo kapal plannning hull, torsi pada RPM rendah sangat penting. Untuk ombak besar, mesin dengan torsi rendah yang kuat adalah "raja" dan lebih aman.
Kalo mesin bensin karena RPM nya relatif tinggi, maka untuk kapal berat tidak cocok.
Lagipula overall efficiency mesin bensin kalah sama mesin diesel, apalagi dibanding diesel yang common rail. Efficiency yang di maksud adalah 1 liter BBM itu nilai nya berapa kalori nya, lalu di bakar di mesin dan output mesin nya di hitung dalam kalori ........nanti dapat efficiency nya.
Secara design juga mesin diesel ( apalagi yang common rail ) lebih efficient dari mesin bensin, jadi bukan karena tipe BBM nya ajah.
Secara garis besar, mesin diesel marine karena kebutuhan nya berbeda sama mesin darat, design nya di fokus kepada mampu nya hasilkan torsi bagus di RPM serendah mungkin, malah ada mesin yang mampu keluarkan torsi terbaiknya pada sekitar 60-70% putaran maksimal tuh mesin. Ingat horsepower adalah unit yang kita familiar, tetapi yang kerja sebetulnya torsi. Karena horsepower selalu di sebut pada puncak nya atau pada RPM tertinggi, data ini tidak terlalu berguna tanpa kita ketaui torque chart nya tuh mesin.
Torque chart lah yang di perlukan untuk hitung2 propeller power curve atau propeller power demand. Tanpa ada torque chart, yang bikin propeller cuma meraba-raba dan biasanya di bikin ringan sekalian dan hasilnya kapal tidak bisa pakai daya mesin secara maksimal atau kalo salah overload deh.
AKAN BERSAMBUNG
Rudy 007
10-09-2009, 10:35
Luar biasa p Surya, penjelasan yg sangat menarik dan mudah di cerna, terima kasih.
JADI PAKE MESIN BEKAS TRUK ATAU TIDAK ?
Untuk mesin bekas ex-truk apakah cocok atau tidak jadi mesin kapal tergantung oleh applikasi nya dan spec nya, di luar dari perlu nya marinization yang bagus/sempurna. Saya tidak mau bahas kemungkinan tidak terlalu cocok dari segi power curve nya, saya tidak ada power/torque chart nya mesin ex-truck ……jadi no-com