ANALISA TEKNIS PENENTUAN SPESIFIKASI KANTUNG UDARA (AIRBAG) SEBAGAI SARANA UNTUK PELUNCURAN TONGKANG

Transkripsi

1 ANALISA TEKNIS PENENTUAN SPESIFIKASI KANTUNG UDARA (AIRBAG) SEBAGAI SARANA UNTUK PELUNCURAN TONGKANG Alex Prastyawan*, Ir Heri Supomo, M.Sc** *Mahasiswa Jurusan Teknik Perkapalan **Dosen Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknologi Sepuluh Nopember Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)-Surabaya Sukolilo-Surabaya Abstrak Peluncuran merupakan salah satu proses produksi yang cukup penting. Metode yang digunakan mengalami perkembangan untuk mempermudah dan meningkatkan keamanan dalam proses peluncuran. Metode yang mulai banyak digunakan adalah peluncuran dengan sarana airbag dimana pada saat proses peluncurannya, bergerak dengan memutar sehingga tidak terdapat gesekan seperti yang terjadi pada metode peluncuran end launching. Perhitungan teknis dan penentuan spesifikasi airbag tentu sangat dibutuhkan. Perhitungan teknis yang di tinjau adalah dari 2 sisi yaitu segi tongkang dan airbag tersebut. Dari segi tongkang menentukan tegangan yang terjadi akibat pembebanan berat tongkang dan airbag sebagai penumpu, kemudian dibandingkan dengan tegangan ijin dari BKI. Sedangkan dari segi airbag ditinjau dari gaya reaksi yang diterima oleh airbag dan kapasitas airbag dalam menahan beban tersebut. Selama pergerakan juga perlu untuk dianalisa karena gerakan tongkang dan gerakan airbag tidak sama dimana tongkang bergerak dua kali lebih cepat daripada gerakan airbag. Akibatnya perancangan letak awal airbag tidak sama ketika tongkang mulai meluncur. Dengan memvariasi tongkang sebanyak 4 yaitu tongkang dengan panjang 300 feet, 276 feet, 250 feet dan 200 feet, variasi jarak antar airbag 4 meter, 5 meter, dan 6 meter, dan 3 variasi airbag berdasarkan spesifikasinya, maka kombinasi dari tiga variasi diatas dapat dipilih spesifikasi airbag yang dapat digunakan dan yang paling efektif. Dari ketiga spesifikasi yang dapat digunakan untuk keempat tongkang adalah airbag yang mempunyai kapasitas terbesar yaitu kn/m dan jarak antar airbag untuk tongkang 200 feet adalah 4 meter sedangkan yang lainnya 5 meter. Kata kunci : Tegangan, Peluncuran, Kantung udara I. Latar Belakang Peluncuran merupakan salah satu rangkaian proses produksi yang tidak bisa diabaikan yang bertujuan untuk memindahkan berat kapal dari darat ke perairan. Peluncuran dengan memggunakan bantuan kantung udara (airbag) mempunyai prinsip gerak yang berbeda dibandingkan dengan peluncuran yang umum dipakai yaitu peluncuran dengan metode memanjang. Pergerakan kapal pada metode peluncuran memanjang yaitu gerak geser, pergeseran antara sepatu luncur dan landasan luncur (slipway). Sedangkan peluncuran dengan menggunakan airbag pergerakannya merupakan gerak memutar atau rotasi dari airbag akibatnya tidak adanya gaya gesek. Dalam peluncuran dengan menggunakan airbag beban yang diterima airbag dari berat konstruksi tongkang dan tegangan kapal yang terjadi merupakan parameter teknis keberhasilan peluncuran dengan metode ini. Saat ini penentuan jumlah dan spesifikasi kantung udara ditentukan oleh perusahaan pembuat kantung udara. Hal ini yang mendasari perlunya adanya penelitian atau kajian. Dengan penelitian ini akan diperoleh bagaimana teknis dan perhitungan peluncuran ini untuk mengetahui kefektifitasan dan keamanannya. Dan Mengetahui bagaimana menentukan spesifikasi (Diameter, Tekanan, Kapasitas perunit dan Panjang ) dan jumlah kantung udara yang diperlukan. II. Metodologi Dalam melakukan penelitian ini dengan cara memvariasikan 3 variabel yaitu panjang 1

2 tongkang, spesifikasi airbag dan jaraka antar airbag. Dalam penelitian ini diperlukan 4 variasi kapal tongkang berdasarkan panjang tongkang. Perbedaan panjang tongkang akan mempengaruhi ukuran utama lainnya. Selain mendapatkan ukuran utama. diperlukan juga gambar gambar untuk setiap variasi kapal.gambar gambar tersebut diperlukan untuk perhitungan penyebaran berat tongkang. Gambar gambar yang diperlukan adalah sebagai berikut: a. Gambar Rencana umum (General Arragement) b. Gambar Rencana garis (Lines Plan) c. Gamar Rencana Kontrukti (Construction profile) d. Gambar Bukaan Kulit (Shell Expand) Mementukan Variasi spesifikasi kantung udara dengan jumlah 3 variasi. Dalam menentukan spesifikasi kantung uadara, menggunakan spesifikasi dari perusahaan pembuat kantung udara sebagai acuan. Spesifikasi kantung udara yang yang dimaksud adalah sebagai berikut - Diameter (m) - Tekanan (Mpa) - Kapasitas perunit (ton/m) - Panjang (m) - Total Kapasitas (ton) = Panjang x kapasitas per unit Variabel yang terakhir adalah Jarak antar airbag dimana sangat mempengaruhi terhadap jumlah airbag. Untuk itu diperlukan memvariasikan jarak antar kantung udara yaitu jarak a= 4 meter, jarak b=5 meter dan jarak c= 6 meter Setelah Menentukan ketiga variasi tersebut yaitu empat variasi panjang tongkang, tiga variasi spesifikasi tongkang dan tiga variasi jarak antar kantung udara. Selanjutnya adalah mendapatkan kombinasi dari ketiga variasi tersebut. Pada tabel 3.3 merupakan kombinasi untuk panjang kapal tongkang 200 feet dimana untuk panjang tersebut diperoleh 9 kombinasi. Begitu pula untuk kapal tongkang dengan panjang 250 feet, 276 feet dan 300 feet akan mendapatkan 9 kombinasi untuk setiap variasi panjang kapal. Sehingga akan diperoleh 36 kombinasi. III. Perancangan Awal Pada posisi perancangan awal airbag semua variasi mempunyai gaya lintang dan momen lentur yang berbeda sepanjang tongkang. Nilai gaya lintang yang ekstrem terjadi pada posisi airbag depan dan belakang untuk tongkang 300 feet, 276 feet dan 250 feet. Sedangkan untuk tongkang 200 feet nilai ektrem terjadi pada posisi airbag didepan ( T14 untuk jarak antar airbag 4 meter, T12 untuk jarak airbag 5 meter dan T10 untuk jarak antar airbag 6 meter). Untuk kapal 300 feet, 276 feet dan 250 feet terjadi karena letak airbag pada ujung depan dan belakang mempunyai jarak tertentu dari ujung depan dan belakang kapal akibat dari bentuk kapal yang terdapat transom dan haluan yang tidak bisa disangga airbag, sedangkan untuk tongkang 200 feet perencanaan awal letak airbag dimulai dari ujung belakang tongkang karena bentuk transom (ujung belakang tongkang) seperti bagian tengah (midship) tongkang sehingga nilai yang ektrem pada tongkang ini terdapat pada ujung depan airbag. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 5.1 dan jaraknya dapat dilihat pada tabel 5.2 dibawah ini. Tabel 5.2 jarak airbag dari ujung tongkang panjang kapal Letak airbag a b satuan 300 feet meter 276 feet meter 250 feet meter 200 feet meter Gambar 5.1 letak ujung airbag pada tongkang Seperti terlihat dalam tabel diatas bahwa a dan b mempunyai jarak yang lebih besar dari jarak antar airbag yaitu 4 meter, 5 meter dan 6 meter sehinngga pada titik inilah gaya lintang mempunyai nilai yang ekstrem. Karena airbag pada ujung depan dan belakang harus menahan beban yang lebih besar daripada airbag diantara mereka, kecuali untuk tongkang panjang 200 feet hanya ujung depan airbag yang mempunyai nilai ekstrem. Nilai gaya lintang ektrem pada semua variasi dapat terlihat dalam tabel 5.3 berikut 2

3 Tabel 5.3 gaya lintang maksimum Gaya lintang maksimum (N) panjang kapal 4 meter 5 meter 6 meter T1 Tn T1 Tn T1 Tn 300 feet feet feet feet ket T1 berada di bagian belakang tongkang Tn berada di bagian depan tongkang Gaya lintang lebih besar di Tn karena dapat dilihat pada tabel 5.3 jarak b lebih besar daripada jarak a. Gaya lintang T1 untuk semua panjang kapal nilainya meningkat dari yang terkecil 4 meter sampai yang terbesar 6 meter karena beban yang diterima pada T1 lebih besar. Sedangkan gaya lintang diantara ujung depan dan belakang airbag mempunyai nilai yang merata dan relatif lebih kecil daripada nilai maksimumnya. Berdasarkan grafik diagram gaya lintang untuk semua variasi terlihat bahwa bentuknya berulang dan nilainya untuk tiap panjang kapal meningkat dari yang terkecil 4 meter sampai dengan 6 meter. Momen lentur maksimum positif dan negatif di suatu balok dapat terjadi pada lokasi dimana terjadi perubahan tanda pada gaya lintang dan penampang di mana gaya lintang sama dengan nol. Hal ini dapat dilihat dari grafik pada bab IV untuk semua variasi. Sedangkan maksimum positif dan negatif yang ekstrem terjadi pada lokasi yang sama dengan gaya lintang yang ekstrem. Hal ini terjadi karena pada lokasi tersebut terjadi perubahan nlai gaya lintang yang negatif menjadi gaya lintang positif dengan perubahan yang besar. Sedangkan momen lentur diantaranya mempunyai nilai maksimum dan minimum yang relatif kecil dibandingkan dengan momen lentur ekstremnya. Untuk lebih jelasnya diambil contoh diagram momen lentur untuk tongkang dengan panjang 200 feet Newton.meter Momen Lentur 200 feet 4 meter Panjang Tongkang (m) gambar 5.2 diagram momen lentur untuk tongkang 200 feet dengan jarak antar airbag 4 meter Newton.meter Newton.meter Momen Lentur 200 feet 5 meter Panjang Tongkang (m) gambar 5.3 diagram momen lentur untuk tongkang 200feet dengan jarak antar airbag 5 meter Momen Lentur 200 feet 6 meter Panjang Tongkang (m) gambar 5.4 diagram momen lentur untuk tongkang 200 feet dengan jarak antar airbag 6 meter Dari diagram momen lentur diatas terlihat bahwa momen lentur ekstrem terjadi di ujung depan tongkang dengan nilai semakin meningkat dari jarak 4 meter sampai dengan 6 meter, sedangkan diujung depan tidak terjadi. Momen lentur yang berada diantaranya mempunyai bentuk pengulangan seperti terlihat pada ketiga diagram momen diatas. Hal ini dikarenakan berat tongkang yang hampir merata disepanjang tongkang. Sedangkan pembandingan momen lentur antara tongkang dengan panjang 200 feet dengan jarak antar airbag 4 meter, 5 meter dan 6 meter terlihat bahwa nilai maksimum dan minimumnya yang paling besar adalah pada jarak 6 meter dan terlihat landai pada jarak 4 meter. Untuk tongkang 300 feet, 276 feet dan 250 feet mempunyai kecenderungan yang sama dengan tongkang 200 feet, hanya berbeda di ujung belakang tongkang. Dengan begitu akan mempengaruhi besar tegangan yang terjadi pada tongkang. Tegangan merupakan salah satu besaran yang dapat mengetahui perilaku mekanis pada sruktur. Dengan mengetahui tegangan akibat beban-beban yang bekerja padanya akan berguna untuk memastikan bawa rancangan suatu struktur dalam kondisi yang aman. Tegangan diperoleh dari persamaan, menunjukkan bahwa tegangan berbanding lurus dengan momen lentur dan berbanding terbalik dengan momen inersia penampang. Maka tegangan maksimum atau minimum terjadi pada posisi dimana besar momen lentur yang ektrem yaitu terletak di ujung depan dan belakang airbag ditempatkan, kecuali untuk kapal dengan panjang 200 feet tegangan 3

4 terbesar hanya berada di ujung depan tongkang. Tabel 5.4 tegangan maksimum tegangan maksimum (N/mm 2 ) panjang tongkang 4 meter 5 meter 6 meter σ bottom σ deck σ bottom σ deck σ bottom σ deck 300 feet feet feet feet Tegangan maksimum dan minimum di semua rancangan terletak di airbag diujung depan tongkang, baik untuk tegangan bottom maupun tegangan di deck. Pada lokasi tersebut semua rancangan tegangan bottom bernilai minimum dan tegangan di deck bernilai maksimum. Hal ini karena pada lokasi ini momen bernilai negatif. Hal ini menunjukkan bahwa pada lokasi tersebut deck mengalami tarik sedangkan bottom mengalami tekan. Dengan nilai tegangan baik maksimum maupun minimum tidak lebih dari 8.4 N/mm2 dan tidak kurang dari N/mm2, nilai nilai tersebut tidak lebih dan idak kurang dari tegangan yang diijinkan BKI yaitu 175 N/mm2 maka dapat disimpulkan bahwa kondisi tongkang untuk semua jenis panjang tongkang dan semua jarak baik 4 meter, 5 meter dan 6 meter dalam kondisi yang aman. Bahkan tegangan yang terjadi relatif kecil dibandingkan dengan tegangan ijin. Setelah peninjauan perilaku mekanis tongkang dengan cara menghitung tegangannya, maka selanjutnya meninjau airbag dalam kemampuannya menerima beban akibat berat konstruksi dari tongkang. Dengan mengetahui beban yang bakal diterima airbag yang dimodelkan sebagai tumpuan rol kemudian dibandingkan dengan kapasitas airbag maka akan dapat menentukan apakah airbag tersebut mampu menahan tongkang atau mengalami kerusakan (pecah) saat menahan tongkang. Berikut adalah tabel kapasitas airbag yang dipakai dalam penelitian ini dan beban maksimum yang diterima oleh airbag dari perhitungan. Tabel 5.5 kapasitas dan panjang airbag yang digunakan kapasitas panjang airbag (m) kapasitas (N) Jenis kn/m 300 feet 276 feet 250 feet 200 feet 24 meter 15 meter airbag airbag airbag Tabel 5.6 Beban maksimum yang diterima airbag Beban maksimum (N) tongkang 4 meter (N) 5 meter 6 meter T1 Tn T1 Tn T1 Tn 300 feet feet feet feet ket T1 berada di bagian belakang tongkang Tn berada di bagian depan tongkang Untuk tongkang 300 feet, 276 feet dan 250 feet menggunakan tongkang dengan panjang 24 meter karena lebar tongkang adalah meter (80 feet), sedangkan tongkang 200 feet yang mempunyai lebar sebesar meter (50 feet) maka menggunakan panjang airbag 15 meter. Berdasarkan hal tersebut lebar kapal menentukan panjang airbag yang dapat digunakan. Dengan mengetahui kapasitas airbag per unit per meternya (kn/m) dan telah menentukan panjang airbag yang digunakan maka dapat mengetahui kapasitas airbag seluruhnya per unit dengan mengkalikan kapasitas perunit permeter dengan panjang airbag yang digunakan seperti terlihat pada tabel diatas. Pada tabel 5.6 menunjukkan T1 lebih kecil daripada Tn menunjukkan bahwa beban yang diterima oleh Tn lebih besar. Hal ini terjadi karena bentuk bagian depan dan belakang kapal sesuai dengan penjelasan pada bagian atas. Terlihat pula nilai beban maksimum berdasarkan jarak antar airbag meningkat dari 4 meter sampai 6 meter. Dengan membandingkan kedua tabel diatas maka untuk posisi awal perancangan jenis airbag 1 tidak dapat digunakan karena kapasitas airbag 1 tidak mampu menahan beban yang akan diterimanya untuk semua tongkang dan variasi jarak antar airbag. Sedangkan airbag jenis 2 dan 3 masih mampu menahan beban yang akan diterimanya. IV. Pergerakan Tongkang Pergerakan tongkang dan airbag tidak sama mengakibatkan ketika tongkang dan airbag mulai meluncur maka posisi airbag perancangan awal tidak sama lagi dengan posisi ketika airbag dan tongkang\mulai bergerak. Kecepatan translasi tongkang yang berada diatas airbag lebih cepat dua kali 4

5 daripada kecepatan traslasi airbag. Sehingga sangat penting untuk dilakukan perhitungan ketika meluncur dengan perhitungan statis dimana telah ditentukan berupa langkah 0, langkah 20 meter, langkah 40 meter, langkah 60 meter dan langkah 80 meter. Perhitungannya bertujuan untuk menentukan beban yang diterima oleh airbag dan tegangan tongkang. Hasilnya akan dianalisa dengan kapasitas airbag dan tegangan ijin dari BKI seperti halnya analisa pada sub bab 5.1. Pergerakan 0 meter (langkah 0) terjadi ketika airbag telah menyentuh permukaan perairan. Pada langkah ini merupakan rancangan awal posisi airbag tetapi dalam posisi miring 3 derajat sesuai dengan kemiringan slipway. Sehingga beban yang diterima oleh airbag dan tegangan yang terjadi pada tongkang mempunyai nilai yang hamper sama dengan perhitungan bab sub bab sebelumnya. Dari langkah ini dapat disimpulkan bahwa tegangan yang terjadi lebih kecil dari tegangan ijin BKI dan airbag yang masih dapat digunakan adalah airbag jenis 2 dan 3. Langkah 20 meter berarti tongkang telah bergerak sejauh 20 meter dari posisi awal dan airbag bergerak 10 meter dari posisi awal. Pada posisi ini semua variasi belum ada bagian dari tongkang yang tercelup dalam air sehingga pada kondisi ini bagian belakang airbag (T1) akan mengalami beban yang lebih besar daripada beban belakang airbag pada posisi awal. Sedangkan beban pada airbag lainnya mempunyai nilai yang relatif sama dengan pada saat kondisi awal (langkah 0) dan airbag yang berada di ujung depan telah tertinggal. Dari langkah ini dapat disimpulkan bahwa tegangan yang terjadi lebih kecil dari tegangan ijin BKI dan airbag yang dapat digunakan adalah airbag jenis 3 dan jarak yang dapat dipakai adalah 4 meter dan 5 meter untuk tongkang dengan panjang 300 feet, 276 feet dan 200 feet. Sedangkan untuk tongkang 200 feet yang dapat digunakan adalah airbag jenis 3 dengan jarak antar airbag 5 meter. Langkah 40 meter berarti tongkang bergerak sejauh 40 meter dari posisi awal dan airbag bergerak 20 meter. Pada posisi ini airbag di ujung depan lebih banyak yang tertinggal daripada pada langkah 20 meter. Walaupun airbag yang menyangga tongkang lebih sedikit tetapi ada bagian tongkang yang telah tercelup dalam air sehingga tongkang telah mendapatkan gaya angkat (bouyancy). Beban yang diterima oleh airbag maksimum lebih kecil daripada pada langkah 20 meter dan tegangan tongkang lebih kecil dari tegangan ijin BKI. Maka airbag yang masih dapat digunakan sama dengan pada langkah 20 meter. Langkah 60 meter dan langkah 80 meter berarti tongkang bergerak 60 meter dan 80 meter sedangkan airbag bergerak 30 meter dan 40 meter. Pada kedua langkah tersebut airbag di bagian belakang (T1) telah meninggalkan landasan sedangkan ada beberapa airbag di bagian depan ada banyak yang tertinggal. Walaupun begitu pada langkah tersebut tongkang telah mengalami stern lift sehingga beban tongkang telah banyak di tahan oleh air. Hasilnya, beban yang diterima oleh airbag maksimum lebih kecil daripada pada langkah 20 meter dan tegangan tongkang lebih kecil dari tegangan ijin BKI. Maka airbag yang masih dapat digunakan sama dengan pada langkah 20 meter. V. Penentuan Spesifikasi Airbag Setelah menganalisa tegangan dari segi kapal yang menunjukkan bahwa tegangan nilai yang relative kecil dibandingkan dengan tegangan ijin BKI untuk semua langkah dan airbag yaitu kapasitas airbag dalam menerima beban maka spesifikasi airbag yang dapat digunakan untuk peluncuran tongkang dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 5.7 spesifikasi airbag yang dapat digunakan jarak antar airbag Tongkang jenis panjang 4 meter 5 meter 6 meter 300 feet airbag 3 24 m bisa bisa tidak 276 feet airbag 3 24 m bisa bisa tidak 250 feet airbag 3 24 m bisa bisa tidak 200 feet airbag 3 15 m bisa tidak tidak Untuk tongkang dengan panjang 300 feet, 276 feet dan 250 feet, airbag yang mempunyai panjang 24 meter tidak tersedia maka digunakan airbag dengan panjang 12 meteran dan jarak airbag yang digunakan adalah 5 meter karena dilihat dari segi ekonomis jarak tersebutr jumlah airbag yang dipakai lebih sedikit daripada menggunakan jarak airbag 4 meter. Sedangkan tongkang dengan panjang 200 feet tetap menggunakan airbag dengan panjang 15 meter dan jarak antar airbag tidak bisa memilih karena yang 5

6 mampu menahan berat tongkang 200 feet hanya menggunakan airbag jenis 3 dengan jarak antar airbag 4 meter. Berikut ini adalah tabel spesifikasi airbag yang dipilih untuk peluncuran untuk tiap panjang kapal/ Tabel 5.8 Spesifikasi airbag yang dipilih diameter tekanan kapasitas panjang jumlah Tongkang jenis (m) (Mpa) (kn/m) (m) (buah) 300 feet airbag feet airbag feet airbag feet airbag VI. Gambar Rancangan Awal Peluncuran Seperti yang telah ditentukan diatas bahwa airbag yang paling efektif dan digunakan untuk tiap tongkang sesuai pada tabel 5.8 dari diameter, tekanan, kapasitas, panjang dan jumlah airbag yang digunakan. Berikut ini adalah gambar rancangan awal peletakan airbag tiap tongkang. Dimana tongkang dengan panjang 300 feet, 276 feet dan 250 feet jarak antar airbag sebesar 5 meter sedangkan tongkang dengan panjang 200 feet jarak antar airbag sebesar 4 meter. 6

7 7

8 8

9 9

10 10

11 VII. Kesimpulan dan Saran 7.1 Kesimpulan 1. Batasan dari segi teknis yang digunakan untuk menentukan bahwa peluncuran dalam kondisi aman yaitu Tegangan yang terjadi pada tongkang nilainya sangat kecil dibandingkan dengan tegangan ijin dari BKI dari posisi awal airbag sampai dengan proses pergerakannya Ketika tongkang telah mendapatkan gaya angkat beban yang diterima airbag mengalami penurunan sehingga yang perlu diperhatikan adalah ketika tongkang mulai bergerak dan belum mendapatkan gaya angkat. Penentuan beban yang diterima airbag lebih menentukan keamanan peluncuran dengan metode ini daripada tegangannya. 2. Hubungan dimensi tongkang dengan spesifikasi airbag Bentuk badan kapal yaitu transom mempengaruhi beban yang diterima pada ujung depan dan belakang airbag dan pada akhirnya mempengeruhi spesifikasi airbag Dimensi kapal yaitu panjang dan lebar kapal mempengaruhi jumlah dan panjang airbag yang digunakan. Pada tongkang yag mempunyai bentuk yang hampir sama yaitu 250 feet, 276 feet dan 300 feet menggunakan spesifikasi yang sama dan hanya berbeda pada jumlah yang digunakan. 3. Spesifikasi airbag yang dipilih untuk setiap kapal adalah sebagai berikut mendapatkan jarak antar airbag yang paling maksimum yang dapat digunakan. Tongkang jenis diameter tekanan kapasitas panjang jumlah (m) (Mpa) (kn/m) (m) (buah) 300 feet airbag feet airbag feet airbag feet airbag Saran Dalam penelitian ini ada terdapat kekukarangan yang dapat digunakan untuk penelitian selanjutnya yaitu perhitungan peluncuran dengan sarana airbag untuk jenis kapal bertipe V atau Cb dibawah 0.6 dan perhitungan peluncuran kapal dengan spesifikasi airbag yang telah ditentukan untuk 11