A. PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Transkripsi

1 Analisa Korelasi Kebutuhan Daya Engine, Ukuran Utama Dan Thrust Propeller Terhadap Kemampuan Bollard Pull Pada Kapal Tug Boat Dengan Menggunakan Bantuan Perangkat Lunak Febrina Ikaningrum*, Irfan Syarif Arief**, Surdjo W. Adji.*** Department of Marine Engineering, Faculty of Marine Technology, Sepuluh Nopember Institute of Technology ABSTRACT Ability Bollard pull tug boat on the ship is very interesting to determine how big the boat load, it is most associated with the function of the tug boat pulled the boat and other expenses. The most important thing that influences the ability of Bollard pull is the dimension of the vessel (the primary measure of the ship) and the propeller. The method used in completing this thesis by using the analysis of statistical data used in correlation determines engine power requirements, dimensions (L b T) and the thrust of Bollard pull. Microsoft Visual Basic (often abbreviated as VB only) is a programming language that offers Integrated Development Environment (IDE) to create a visual software program Microsoft Windows-based operating system by using a programming model (COM). KEY WORDS: Bollard pull, Tug boat, Microsoft Visual Basic PENDAHULUAN Tug boat adalah sebuah kapal yang digunakan sebagai penarik dan pendorong kapal. Pada dasarnya tug boat digunakan untuk melayani kapal-kapal besar yang akan bersandar di pelabuhan ataupun dari bersandar di pelabuhan yang akan berlabuh dan juga melayani kapal-kapal pengangkut hasil tambang. Tug boat memiliki maneuver yang baik sehingga dibutuhkan untuk melayani kapal-kapal tersebut karena kapal-kapal besar maneuvernya terbatas dan gelombang yang dihasilkan dapat mengganggu daerah sekitarnya. Tug boat memiliki konstruksi yang sangat kuat serta kemampuan daya engine yang besar. Tug boat tidak memerlukan kecepatan yang tinggi, tetapi lebih menitik beratkan pada kemampuan daya yang terpasang dan kemampuan bollard pull untuk menarik ataupun mendorong suatu kapal(beban yang ditarik/didorong). Bollard pull adalah kemampuan daya tarik tug boat menarik suatu beban. Bollard pull dihasilkan dari daya engine yang dikombinasikan dengan thrust propeller(daya Dorong Baling-baling). Pada kondisi riil, sering terjadi ketidaksesuaian kemampuan bollard pull antara permintaan bollard pull oleh owner dengan hasil yang dicapai setelah dilakukan bollard pull test(test Bollard Pull/Uji Tarik). Ketidaksesuaian ini selain karena tidak ada kesesuaian antara daya engine yang terpasang dengan thrust propeller yang dihasilkan, juga karena ketidaksesuaian bentuk kontur lambung atau bentuk badan kapal yang dipengaruhi dengan ukuran utama kapal. Bentuk badan kapal yang tidak sesuai akan menghasilakn aliran air yang dapat menghambat supply propeller. Pada saat mendesain tug boat seharusnya kemampuan bollard pull paling tidak dapat menghasilkan kinerja yang mampu berkorelasi secara optimal sesuai dengan ukuran utama tug boat, kapasitas daya engine yang terpasang serta thrust propeller yang dihasilkan. Di era industri galangan saat ini, masih belum banyak aplikasi penggunaan bantuan perangkat lunak atau software untuk mendapatkan estimasi korelasi kemampuan bollard pull yang optimal pada tug boat terhadap ukuran utama tug boat, kapasitas daya engine yang dibutuhkan dan thrust propeller yang dihasilkan. Dengan mendapatkan korelasi menggunakan pendekatan bantuan perangkat lunak atau software dari database yang sudah di olah akan sesuai dengan permintaan owner dengan kata lain tidak akan menyimpang jauh dari keinginan owner. TINJAUAN PUSTAKA Berdasarkan tempat dan sifat kerja, penggunaan tug boat dibedakan dalam 3 jenis, yaitu tug boat untuk pelayaran bebas(ocean going), tug boat untuk pelabuhan (Harbour tug) dan tug boat perairan dangkal dan sungai (River tug). Pada tug boat, kemampuan daya engine sangat besar karena sesuai fungsinya sebagai penarik ataupun pendorong kapal. Daya yang digunakan untuk menggerakkan kapal memiliki arah yang berlawanan dengan gaya hambat yang disebabkan oleh fluida. Gaya hambat tersebut dikatakan sebagai resistance atau tahanan kapal. Tahanan kapal adalah sebuah gaya fluida yang bekerja pada kapal dimana arah gaya tersebut berlawanan dengan gerakan kapal pada kecepatan tertentu. Untuk mengetahui besarnya daya yang dibutuhkan, secara matematis dan praktis dapat menggunakan beberapa metode yang telah ada, salah satunya yaitu dengan Metode Harvald. Bollard pull merupakan kemampuan daya tarik pada tug boat. Istilah bollard didapat karena pada saat pengujian, tali towing yang terhubung dengan towing hook pada tug boat diikatkan pada bollard yang tertanam di dermaga. Kemudian daya tarik tug boat di uji sampai berapa ton kemampuan daya tariknya. Bollard pull dihasilkan oleh daya engine yang dikombinasikan dengan propeller(thrust Propeller) tertentu sehingga mendapatkan torsi yang diinginkan. Gambar 1. Gambar persiapan tug boat sebelum test dilakukan, tali towing terhubung dengan towing hook pada tug boat diikatkan pada bollard yang tertanam di dermaga Gambar 2. Gambar tug boat menguji daya tarik berapa ton kemampuan daya tariknya

2 dari kapal-kapal tug boat yang sudah beroperasi. Data tersebut kemudian diolah dengan bantuan software untuk disajikan hasilnya dan dianalisa. Dari hasil data-data yang telah didapat maka dapat di analisa korelasi horse power kebutuhan daya engine, ukuran utama kapal dan thrust terhadap kemampuan bollard pull yang sudah diolah dengan menggunakan bantuan software. Gambar 3. Gambar alat yang menunjukkan besaran daya tarik tug boat(gambar Lingkaran Putih) Berdasarkan gaya yang berlawanan dengan arah gerak kapal. Gaya yang berlawanan tersebut harus diatasi dengan gaya dorong ke depan yang diberikan oleh suatu mekanisme penghasil gaya dorong. Propeller merupakan jenis propulsor yang biasa digunakan sebagai bagian dari sistem penggerak kapal. Dalam perkembangannya, penggerak kapal tidak selalu menggunakan propeller, ada yang menggunakan tipe lain seperti waterjet, reactor nuclear, gas turbine dan lainlainnya. Pada saat mendesain tug boat seharusnya kemampuan bollard pull paling tidak dapat menghasilkan kinerja yang mampu berkorelasi secara optimal sesuai dengan ukuran utama tug boat, kapasitas daya engine yang terpasang serta thrust propeller yang dihasilkan. Pada kondisi riil, sering terjadi ketidaksesuaian. Ketidaksesuaian ini selain karena tidak ada kesesuaian antara daya engine yang terpasang dengan thrust propeller yang dihasilkan, juga karena ketidaksesuaian bentuk kontur lambung atau bentuk badan kapal yang dipengaruhi dengan ukuran utama kapal. Bentuk badan kapal atau dimensi kapal(ukuran utama kapal )yang tidak sesuai akan menghasilakn aliran air yang dapat menghambat supply propeller. METODOLOGI Metode penelitian ini dimulai dari mengidentifikasi dan merumuskan permasalahan yang ada. Permasalahan yang diambil yaitu menganalisa kesesuaian korelasi kebtuhan daya dorong kapal tug boat terhadap kemampuan bollard pull. Tahapan kedua adalah mendeskripsikan batasan skrips agar pokok permasalahan bisa fokus dan tidak melebar. Hal ini dilakukan dengan analisa data kebutuhan daya engine, dimensi kapal dan kemampuan bollard pull yang sudah di operasikan dan hanya untuk kapal tug boat jenis tug boat untuk pelabuhan (Harbour tug) yang berfungsi menarik. Studi literatur merupakan tahap pembelajaran mengenai teoriteori dasar yang akan dibahas. Studi literatur didapatkan dari pencarian pada sumber referensi yang dapat berupa buku, paper, internet,tutorial dan lain-lain yang mendukung bahasan skripsi ini. Selain study literatur akan dilakukan pula tutorial terhadap software yang akan digunakan dalam simulasi. Pengumpulan data dilakukan untuk mendapatkan informasi mengenai kapal tug boat meliputi dimensi kapal, daya main engine dan bollard pull. Data-data tersebut merupakan data Gambar 4. Flow Chart Penelitian A. PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA BOLLARD PULL Dalam perhitungan menentukan bollard pull pada tug boat terdapat beberapa persamaan-persamaan rumusan yang digunakan. Tabel 1 merupakan rumusan pendekatan untuk perhitungan bollard-pull :

3 KETERANGAN Tabel 1. Rumusan Perhitungan Bollard-Pull RUMUSAN PERHITUNGAN BOLLARD PULL Persamaan I (Capt. P. Zahalka, Association of Hanseatic Marine Underwriters) [(D 2/3 x ν 3 ) (Cmw x B x D 1 )] x K Persamaan II (Capt. P. Zahalka, Association of Hanseatic Marine Underwriters) BHP = D⅔ x ν Persamaan III(Capt. P. Zahalka, Association of Hanseatic Marine Underwriters) Persamaan IV(Capt. P. Zahalka, Association of Hanseatic Marine Underwriters) Tug dilengkapi dengan fixed pitch propeller: (Freewheeling) BHP x 0,9 x 1,1 / 100 Tug dilengkapi dengan fixed pitch propeller dan Kort-Nozzle: BHP x 0,9 x 1,2 / 100 Tug dilengkapi dengan controllable pitch propeller: (Freewheeling) BHP x 0,9 x 1,25 / 100 Tug dilengkapi dengan controllable pitch propeller dan Kort-Nozzle: BHP x 0,9 x 1,40 / 100 Persamaan V, didapat dari pelaku teknis lapangan Dari persamaan-persamaan yang ada, akan dilakukan uji apakah linear atau tidak antara nilai bollard pull dari data lapangan yang sudah ada dengan hasil rumusan-rumusan yang ada. Dari hasil uji yang sudah dilakukan, persamaan yang menunjukkan linear dengan data lapangan yang ada yang digunakan dalam perhitungan menggunakan bantuan perangkat lunak. DAYA ENGINE Daya engine dibutuhkan untuk menggerakkan kapal pada kecepatan yang diinginkan. Berikut adalah urutan rumusan persamaan dalam perhitungan daya(bhp) yang akan digunakan pada perangkat lunak(software): Tabel 2. Rumusan Perhitungan Daya Engine Volume Displacement = L X B X T X C b Displacement = X ρ Permukaan Basah S = ρ X L X (C b X B + 1,7 X T) Froude Number V s / (g X L wl ) 1/2 (F n ) Reynold Number (R n ) Koefisien Tahanan Sisa (C r ) L wl = [1+3%] X L (v s X L WL ) / ۷ L WL / ⅓ Adanya Boss baling-baling, (1+5%)XC r Adanya Poros baling-baling, (1+6%)XC r Koefisien Tahanan Gesek C f = 0,075 / (log R n 2) 2 Koefisien Tahanan C a = log Tambahan Tahanan Kemudi C as = 0,00004 Tahanan Udara C aa = 0,0007 Tahanan TOTAL (R t ) RT air + RT udara R T Dinas EHP DHP SHP BHP RT air =C t X0,5Xρ air XV 2 s XS C t =[C r +C f +C a +C as ] RT udara =C t Xρ udara XV 2 s XS udara S udara =ρ udara XLX(B+1,7X((Ht)+(4X2,5)) C t = C aa R t X %,Sea Margin R T Dinas X V s 1 knot = 0,5144 m/s EHP / PC PC = η rr Xη p Xη H η H = (1-t)/(1-w) t = 0,5 C p 0,12 C p = C b / C m w = 0,5 X C p DHP / η s η b BHP scr =SHP / η g BHP mcr = BHP scr / 0,85 hp.kw 1 hp = 0,746 kw THRUST PROPELLER Propeller merupakan jenis propulsor yang biasa digunakan sebagai bagian dari sistem penggerak kapal. Berikut adalah urutan rumusan persamaan dalam perhitungan thrust yang

4 akan digunakan pada perangkat lunak(software): TAMPILAN FORM(BOLLARD CALCULATION) T = T = T = dimana, t = 0,5 C p 0,12 dan w = 0,5 C p. DIMENSI KAPAL Untuk aplikasi penggunaan bantuan perangkat lunak, dimensi atau ukuran utama kapal dalam perhitungan rumusan yang terkandung nilai C b, C m dan C p akan di asumsikan berdasarkan tabel koefisien bentuk kapal untuk tug boat sebagai berikut : Tabel 3. Koefisien bentuk kapal untuk tug boat Gambar 5. Tampilan Form Bollard Calculation PEMBUATAN FORM(BOLLARD CALCULATION) Form ini sebagai tempat masukkan data input berupa bollard pull, Vs(kecepatan), Cb(koefisien block) dan Cm(koefisien midship). A. Design Program Dasar pemikiran desain program adalah bagaimana progam dapat menghasilkan korelasi antara kebutuhan daya engine, dimensi kapal (L B T) dan thrust propeller terhadap kemampuan bollard pull. Untuk dapat mewujudkannya diperlukan parameter-parameter program. Desain program sistem monitoring ini menggunakan software Microsoft Visual Basic 6.0. Parameter-parameter program yang dimaksud adalah semua variabel/ketentuan yang menghasilkan korelasi tersebut. Bollard pull sebagai parameter program utama karena bollard pull merupakan obyek utama dalam pembuatan program ini. Letak bollard pull yang akan dikendalikan dapat ditampilkan dalam program. Bagaimana bollard pull dapat menghasilkan korelasinya? Bollard pull melakukan perhitungan dari rumusan thrust yang akan menghasilkan nilai THP, nilai THP tersebut untuk mendapatkan Rt(tahanan total) yang kemudian dapat digunakan untuk perhitungan rumusan displacement dimana dari rumusan displacement tersebut akan mendapatkan nilai dimensi kapal (L B T) dan BHP. Bollard pull dapat mengambil keputusan dalam pemilihan nilai Cb dan Cm, manakah yang akan digunakan dalam perhitungan program. Kecepatan merupakan parameter yang akan berpengaruh pada perhitungan displacement dimana displacement tersebut yang menghasilkan nilai L, B dan T (dimensi kapal) untuk mendapatkan korelasi yang ideal. Untuk kecepatan akan diasumsikan 12 knots. Cb dan Cm merupakan sebuah pengambil keputusan dari beberapa nilai Cb dan Cm yang ada. Nilai Cb dan Cm sudah mengacu pada nilai optimal Cb dan Cm sbuah kapal tugboat pelabuhan. Gambar 6. Alur Pembuatan Form Bollard calculation

5 Process Bollard Pull Vs Cb Cm Melakukan Perhitungan EHP Perhitungan Rt(Tahanan Total) Perhitungan Displacement Tidak Tidak Korelasi Bollard terhadap Thrust Perhitungan THP Koreksi Bollard terhadap L,B,T Tidak Ya Koreksi Bollard terhadap BHP Ya Ya Output Output Output Finish B. Hasil Analisa Pengolahan data Pengolahan Hasil Perhitungan Software Pengolahan analisa hasil perhitungan yang dilakukan untuk mendapatkan range korelasi antara kebutuhan daya engine, dimensi(l B T) dan thrust terhadap kemampuan bollard pull. Dalam perhitungan software, input untuk nilai bollard pull berdasarkan range dari data yang didapat adalah : a. 25 BP < 40 b. 40 BP < 55 c. 55 BP < 70 d. 70 BP < 85 Selain nilai input dari bollard pull, untuk hasil perhitungan software juga memasukkan nilai Vs(kecepatan) yang diasumsikan sebanyak tiga varian yaitu knots. Untuk pengaplikasian didalam bantuan perangkat lunak(software), nilai Cb yang akan ditampilkan(di inputkan) pilihannya adalah 0,45 0,50 dan 0,55. Untuk pengaplikasian didalam bantuan perangkat lunak(software), nilai Cm untuk mencapai nilai Cp yang akan ditampilkan(di inputkan) pilihannya adalah 0,55 0,60 0,65 0,70 dan 0,75. Gambar 7. Alur Process Form Bollard calculation Tabel 4. Hasil Perhitungan Software BP L B T BHP Thrust Cb = 0.45 Cm = Vs 12 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 11 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 10 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 12 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 11 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 10 Knot Cb = 0.45 Cm =

6 BP L B T BHP Thrust Vs 12 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 11 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 10 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 12 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 11 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 10 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 12 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 11 Knot Cb = 0.45 Cm = Vs 10 Knot Jun Bollard - Pull L B T BHP Thrust Cb = 0.5 Cm = Vs 12 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 11 Knot

7 BP L B T BHP Thrust Cb = 0.5 Cm = Vs 10 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 12 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 11 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 10 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 12 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 11 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 10 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 12 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 11 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 10 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 12 Knot Cb = 0.5 Cm =

8 BP L B T BHP Thrust Vs 11 Knot Cb = 0.5 Cm = Vs 10 Knot Bollard - Pull L B T BHP Thrust Cb = 0.55 Cm = Vs 12 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 11 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 10 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 12 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 11 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 10 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 12 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 11 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 10 knot

9 BP L B T BHP Thrust Cb = 0.55 Cm = Vs 12 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 11 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 10 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 12 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 11 knot Cb = 0.55 Cm = Vs 10 knot C. Hasil Analisa Perbandingan Perhitungan Software dengan Data dan Inputan dari BP(Bollard Pull) data Berikut adalah perbandingan hasil perhitungan software dengan data yang sudah ada dimana data tersebut tidak diketahui nilai Cb dan Cm-nya, maka tabel berikut akan berisi perbandingan range yang dihasilkan oleh software terhadap data tug boat yang sudah ada dengan hasil inputan baru pada software berupa inputan bollard. Tabel 5. Perbandingan Hasil Perhitungan Software Dengan Data Dan Inputan Baru Dari BP(Bollard Pull) Data Range Software Data Input BP data Range Software Data Input BP data BP Cb = 0.45 Cm =0.55 L B Vs 10 Knot 10 T BHP Nilai diluar Range Nilai Sesuai Range BP Cb = 0.45 Cm = L B Vs 12 Knot 7.8 T BHP Range Software Data Input BP data BP Cb = L Cm = B Vs 11 Knot 8.9 T BHP

10 KESIMPULAN Dari hasil perhitungan dan analisa data yang telah disimulasikan yang bertujuan menghasilkan korelasi antara kebutuhan daya engine, dimensi kapal(l B T) dan thrust propeller terhadap kemampuan bollard pull, dapat disimpulkan bahwa : 1. Pada pengolahan data rumusan persamaan-persamaan dalam perhitungan bollard pull, setelah dilakukan uji linear antara hasil perhitungan bollard pull dari persamaan rumusan dengan bollard pull yang terdata, semua rumusan persamaan bias digunakan sebagai acuan perhitungan bollard pull. Pada penggunaan bantuan perangkat ini, rumusan persamaan yang digunakan sebagai input program yaitu (BHP x 1,4)/ Dari pengolahan rumusan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak(software), didapatkan range korelasi kebutuhan daya engine, dimensi(l b T) dan thrust terhadap bollard pull. Salah satu range hasil perhitungan software dengan Cb = 0,45 ; Cm = 0,55 dan Vs = 12 knots yaitu : Bollard L B T BHP Thrust Pull Hasil perbandingan perhitungan software terhadap data tug boat yang sudah ada dan dengan inputan baru menggunakan data BP(bollard pull) yang ada, menunjukkan bahwa korelasi kebutuhan daya engine, ukuran utama(l B T) dan thrust propeller terhadap kemampuan bollard pull pada tug boat dengan menggunakan bantuan perangkat lunak(software) dipengaruhi dengan inputan nilai Cb(koefisien block) dan Cm(koefisien midship) DAFTAR PUSTAKA [1] K.J Rawson and E.C Tupper, Basic Ship Theory 5 th Edition Volume 2 Ship Dynamics and Design, Plant a Tree 2001 [2] Watson D. G. M, Practical Ship design, Ocean Engineering Series Volume 1, Elsevier 1998 [3] Tupper. E. C, Introduction to Naval Architecture, Third edition, Butterworth-Heinemann,1996 [4] Edward V. Lewis, Principles of Naval Architecture, Second Revision, Volume 2, November, 1988 [5] Moch. Safi i., dan Indra Kusna Teknik Konstruksi Kapal Baja. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.