PENGARUH BENTUK LAMBUNG KAPAL TERHADAP TAHANAN KAPAL

Transkripsi

1 PROSIDING HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK PENGARUH BENTUK LAMBUNG KAPAL TERHADAP TAHANAN KAPAL Jurusan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. Perintis Kemerdekaan Km.10 Tamalanrea Makassar, Telp/Fax: (0411) Abstrak Kapal Feri adalah salah satu angkutan penyeberangan yang merupakan angkutan yang berfungsi sebagai jembatan yang menghubungkan jaringan jalan yang dipisahkan oleh perairan untuk mengangkut penumpang dan kendaraan beserta muatannya. Kapal Feri RoRo sekarang utamanya berfungsi untuk pengangkutan kendaraan dengan berbagai tipe dan jumlah penumpang yang banyak untuk menghubungkan dua tempat pada satu jalur pelayaran tertentu yang berjauhan jaraknya. Dalam merencanakan sebuah kapal feri, pekerjaan tahap pertama dalam proses teknis kapal adalah menentukan ukuran dan para bentuk kapal. Namun besarnya ukuran panjang, lebar, sarat air dan koefisien bentuk yang sudah ditentukan ternyata masih dapat dibuat berbagai bentuk kapal yang berbeda, tidak semua kemungkinan akan membawa pengaruh baik, karena faktor umum yang memegang peranan penting adalah tahanan yang akan dialami oleh kapal pada waktu berlayar yang akan berpengaruh terhadap kecepatan dan penentuan daya mesin kapal. Tujuan dari Penelitian ini adalah menganalisis pengaruh bentuk lambung terhadap tahanan kapal dengan mempertimbangkan perubahan letak titik tekan dengan displasmen tetap melalui konsep simulasi komputer dengan menggunakan program Software Maxsurf Pro versi 9.0. Dengan metode Holtrop untuk menentukan nilai tahanan. adapun hasilnya adalah Perubahan nilai tahanan total kapal yang terjadi, mulai pada kecepatan 8 sampai 17 knot sangat kecil yaitu rata-rata meningkat sekitar 7%, sedang pada kecepatan 17 sampai 18 knot meningkat secara signifikan sampai 20%. Letak titik tekan kapal yang mempunyai nilai tahanan yang paling kecil adalah pada posisi 0,5% di belakang midship. Kata Kunci: kapal feri, bentuk lambung, CAD, tahanan PENDAHULUAN Kapal Feri adalah salah satu angkutan penyeberangan yang merupakan angkutan yang berfungsi sebagai jembatan yang menghubungkan jaringan jalan yang dipisahkan oleh perairan untuk mengangkut penumpang dan kendaraan beserta muatannya. Kapal Feri Ro-Ro sekarang utamanya berfungsi untuk pengangkutan kendaraan dengan berbagai tipe dan jumlah penumpang yang banyak untuk menghubungkan dua tempat pada satu jalur pelayaran tertentu yang berjauhan jaraknya. Dalam merencanakan sebuah kapal, pekerjaan tahap pertama dalam proses teknis kapal adalah menentukan ukuran dan para bentuk kapal. Namun besarnya ukuran panjang, lebar, sarat air dan koefisien bentuk yang sudah ditentukan ternyata masih dapat dibuat berbagai bentuk kapal yang berbeda, tidak semua kemungkinan akan membawa pengaruh baik, karena faktor umum yang memegang peranan penting adalah tahanan yang akan dialami oleh kapal pada waktu berlayar yang akan berpengaruh terhadap kecepatan dan penentuan daya mesin kapal. Kecepatan kapal merupakan persyaratan operasi yang ditentukan berdasarkan waktu berlayar. Kapal berkecepatan sedang adalah kapal yang mampu melayani lintasan dengan kecepatan maksimal sampai dengan 18 knot. Tahanan kapal tergantung pada ukuran bentuk badan kapal dan kecepatan yang diinginkan Bentuk badan kapal yang langsing akan memperkecil nilai tahanan kapal, artinya dengan daya mesin yang tetap akan memperoleh kecepatan yang lebih besar. Tujuan penelitian ini akan mengsimulasi perubahan bentuk lambung kapal untuk mendapatkan nilai tahanan yang kecil dengan pertimbangan letak titik tekan yang sesuai. TP3-1

2 Pengaruh Bentuk Lambung Kapal Dalam Penelitian ini menganalisa perubahan bentuk badan kapal untuk memperkecil nilai Tahanan Kapal melalui konsep simulasi komputer dengan menggunakan program Software Maxsurf Pro versi 9.0. Pengertian Kapal Feri Kapal feri adalah kapal khusus yang dibuat atau dibangun untuk penyeberangan barang dan penumpang, dengan jarak pelayaran yang pendek dan dekat dengan melintasi sungai, kawasan pelabuhan juga sepanjang pantai atau pulau. Kapal feri beroperasi sepanjang pantai suatu pulau dan atau antar pulau yang hanya membawa sedikit kendaraan dan penumpang. Secara garis besar tipe/ jenis kapal feri dapat dibagi: - Kapal feri pengangkutan K.A (ferry train) - Kapal feri pengangkutan kendaraan - Kapal feri pengangkutan penumpang atau kombinasi kapal tersebut tergantung jenis muatan yang akan diangkut Karakteristik Bagunan Kapal Feri Kapal feri Ro-ro adalah kapal yang dibangun untuk penyebrangan kendaraan dan penumpang dengan jarak yang pendek dalam melintasi sungai atau pantai suatu pulau atau antar pulau. Sebagai produk teknologi transportasi, maka kapal feri Ro-Ro mempunyai ciri-ciri umum sebagai berikut: 1. Geladak Diisyaratkan dengan lebar yang cukup besar untuk pengangkutan kendaraan agar arus masuk keluarnya kendaraan menjadi cepat. 2. Mempunyai geladak kendaraan/ mobil sebagai deck kekuatan utama 3. Di atas geladak kendaraan terdapat geladak untuk muatan penumpang 4. Penempatan kendaraan sedemikian rupa sehingga terlindungi dari air laut 5. Mempunyai Pintu Rampa(Rampdoor) baik itu di depan dan belakang maupun di samping. 6. Untuk mencukupi lebar kapal yang besar. Kapal di lengkapi dengan balok pelintang yang cukup dan juga di lengkapi dengan fender untuk mencegah terjadinya shock. 7. Karakteristik yang lebih spesifik dari kapal feri Ro-Ro yaitu dimana bongkar muat secara horisontal dengan menggunakan roda dari luar dan kedalam kapal melalui rampa jembatan kapal. Kapal ini selain mengangkut barang juga mengangkut penumpang. Tahanan Kapal Tahanan kapal merupakan ilmu yang mempelajari reaksi fluida akibat gerakan kapal yang melalui fluida tersebut. Dalam istilah hidrodinamika kapal, tahanan/resistance/drag adalah besarnya gaya fluida yang bekerja pada kapal sedemikian rupa sehingga melawan gerakan kapal tersebut. Tahanan tersebut sama dengan komponen gaya yang bekerja sejajar dengan sumbu gerakan kecepatan kapal. Tahanan kapal pada suatu kecepatan merupakan gaya fluida yang bekerja pada kapal sehingga dapat melawan arah gerakan kapal. Tahanan ini dipengaruhi oleh kecepatan, displasmen dan bentuk lambung kapal. Adanya tahanan ini menyebabkan kecepatan operasi kapal menurun. Sedangkan suatu tahanan kapal ini adalah sama dengan suatu gaya dan karena dihasilkan oleh air, maka ini disebut gaya hidrodinamika. Gaya hidrodinamika ini semata-mata disebabkan oleh gerakan relatif kapal terhadap air. Tahanan kapal mempunyai kurva C Fn, dimana koordinat horizontalnya adalah angka froude: = (1) Sedangkan ordinatnya adalah koefisien tahanan kapal yang didefenisikan sebagai: = 0,5 (2) TP3-2

3 PROSIDING HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Pada dasarnya hambatan kapal di bagi menjadi dua bagian besar yaitu: 1. Hambatan udara adalah hambatan yang bekerja pada bagian kapal yang berada di atas permukaan air. 2. Hambatan air adalah hambatan yang bekerja pada bagian kapal yang berada di bawah permukaan air. Dalam membuat usulan awal untuk kapal baru atau melakukan studi tentang transportasi, pertanyaan yang sering di hadapi adalah berapa besar daya yang diperlukan untuk menggerakkan kapal yang direncanakan. Hal ini dapat ditentukan dengan menggunakan tiga kelompok metode yaitu: a. Metode kapal pembanding Jika menggunakan metode kapal pembanding maka harus di pilih suatu kapal pembanding yang merupakan jenis yang sama dengan kapal yang direncanakan serta ukuran utama dan kecepatan yang tidak terlaluh jauh berbeda. b. Metode statistik Pada metode statistik maka data propulsi dari seperangkat kapal dikumpulkan dan di pelajari statistiknya. Hasilnya dapat diberikan berupa program untuk perhitungan atau seperangkat diagram yang menyatakan daya sebagai fungsi dari koofisien blok, displasemen, dan rasio panjang-displasemen. c. Metode satu persatu Pada metode satu persatu, tahanan kapal ditentukan dengan menggunakan data-data kapal lain yang sudah ada. Dalam metode ini banyak ahli yang melakukan penelitian dengan berbagai sudut pandang yang ada pada dasarnya adalah sama, di antaranya metode Guldhammer. Pada dasarnya hambatan kapal di bagi menjadi dua bagian besar yaitu: 1. Hambatan udara adalah hambatan yang bekerja pada bagian kapal yang berada di atas permukaan air. 2. Hambatan air adalah hambatan yang bekerja pada bagian kapal yang berada di bawah permukaan air. Metode Numerik Pada bagian ini dijelaskan metode yang digunakan dengan bantuan software Maxsurf adalah salah satu program pemodelan 3 dimensi yang dapat digunakan untuk mendisain bentuk lambung yang kompleks disertai perhitungan hidrostatik, stabilitas dan lain-lain. Maxsurf Pro adalah program yang digunakan oleh Marine Engineer untuk membuat model (Lines Plan). Pembuatan Lines Plan ini merupakan kunci utama suksesnya perancangan desain sebelum model dilakukan analisa hidrodinamika, kekuatan struktur dan pendetailan lebih lanjut. Seringkali pembuatan model dan analisa ini selalu berubah karena ketidaksesuaian antara desain dan analisanya, sehingga proses desain dapat digambarkan sebagai desain spiral yang saling menyempurnakan. Maxsurf menggunakan teknik yang disebut pemodelan permukaan untuk benar-benar mendefinisikan bentuk luar kapal. Teknik ini mengibaratkan lambung adalah bagian yang sangat tipis dan fleksibel sehingga dengan mudah dapat menggeser poin. Geladak,bangunan atas, tiang, lunas, dan kemudi dapat dimodelkan dengan cara ini.keuntungan menggunakan teknik ini adalah mampu menghasilkan model yang akurat hanya dengan menggunakan beberapa poin. Tetapi bila ingin mendapatkan hasil yang maksimal dari teknik ini perlu mamahami beberapa prinsip dasarnya. Dasar pembangunan model pada Maxsurf Pro menggunakan surface (seperti karpet) yang dapat ditarik dan dibentangkan sehingga bisa menjadi model yang utuh. Untuk dapat menguasai Maxsurf Pro terlebih dahulu harus mengenal lembar kerja (gambar 1), tools dan cara penggunaanya. Lembar kerja ini didalamnya terdapat tools yang digunakan membuat model. Selanjutnya diperlukan latihan-latihan, diskusi dan buku-buku penujang. Uji Tahanan dan Power Model pada Hullspeed Hullspeed adalah program yang digunakan untuk menguji tahanan dan power model. Hasil uji ini akan ditampilkan dalam bentuk angka dan grafik, disamping itu juga kita bisa menentukan besarnya kecepatan maksimal dan besarnya efisiensi yang ingin kita hitung. Ada beberapa metode tahanan yang digunakan untuk TP3-3

4 Pengaruh Bentuk Lambung Kapal pengujian antara lain: Savitsky pre-planing,savitsky planing, Latiharju, Holtrop, van Oortmerssent, Series 60, dan Delft,I,II,III. Dimana masing-masing metode dapat ditampilkan dalam satu grafik. Gambar 1. Lembar Kerja Maxsurf Pro Jenis Penelitian ini yakni kuantitatif, non eksperimental dengan menggunakan Metode Numerik dengan menggunakan software Maxsurf. Jenis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah Data sekunder, yaitu data berupa ukuran utama kapal dan gambar lines plan kapal yang telah ada sebelumnya. Tabel 1. Ukuran Utama Kapal No Item LOA LWL LBP B H T Cb Cp LCB Vs Ukuran Kapal 50,070 48,596 46,780 13,800 4,140 2, , ,305 Satuan 3 knot Analisa dan Bahasan Dalam pembuatan desain kapal dalam penelitian ini, dibuat model tanpa bangunan atas. Sebagai contoh desain kapal yang telah dibuat pada program Maxsurf, terlihat pada Gambar Modifikasi Lambung Menjadi Beberapa Alternatif Sebagai kapal sampel adalah kapal Feri di mana lambungnya dimodifikasi menjadi beberapa bentuk. Selanjutnya menghitung tahanan tiap perubahan bentuk badan menggunakan Software Maxsurf. perhitungan dilakukan dengan kecepatan 8 knot sampai 18 knot. Hasil dari proses perhitungan tahanan menjadi bahan perbandingan dalam menganalisa seberapa besar tingkat pengaruh rasio tahapan ini, antara bentuk lambung dan tahanan kapal hubungannya dengan letak LCB. 2. Variasi LCB Kapal Berdasarkan Perubahan Bentuk Lambung Dengan adanya perubahan beberapa bentuk lambung kapal, maka dengan sendirinya letak LCB akan berubah. Untuk variasi letak LCB kapal hubungannya dengan perubah lambung kapal, dengan asumsi bahwa variabelvariabel yang tetap adalah volume kapal ( ), koefisien blok (Cb), serta koefisien prismatik (Cp). Cara sederhana merubah letak LCB kapal adalah dengan merubah bentuk lambung di buritan kapal ataupun haluan kapal. Apabila TP3-4

5 PROSIDING HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK bentuk lambung haluan kapal lebih besar maka letak LCB akan berada di depan midship (Ф). Letak LCB kapal yang akan ditinjau nilai tahanannya adalah LCB berada di 0,189 m di belakang midship dan 1,750 m di depan midship. Variasi perubahan bentuk lambung dengan letak LCB terlihat pada tabel 2. Gambar 2. Model Ferry Ro-Ro 600 GT pada Program Maxsurf Letak LCB di ukur dari midship (Ф), tanda negatif (-) artinya letak LCB di belakang midship (Ф), sedangkan tanda positif (+) artinya LCB berada di depan midship. Untuk letak LCB di belakang midship hanya dilakukan dengan 1 (satu) kali variasi dikarenakan bentuk buritan ferry ro-ro yang hampir berbentuk kotak. Modifikasi lambung dilakukan sebanyak 10 kali perubahan bentuk. Tabel 2. Letak LCB untuk Beberapa Variasi Lambung Model Cb Cp Cm Cw I II III IV V VI VII VIII IX X 0,905 0,897 0,895 0,894 0,895 0,895 0,897 0,898 0,898 0,900 m , , , , , , , , , ,354 LCB m -0,087 0,000 0,116 0,233 0,305 0,349 0,466 0,582 0,699 0,815 LCB % -0,189 0,000 0,250 0,500 0,674 0,750 1,000 1,250 1,500 1,750 Sumber: Hasil Olahan 3. Perhitungan Tahanan Kapal Berdasarkan Perubahan Letak LCB Perhitungan tahanan menggunakan metode Metode Holtrop, dengan range kecepatan mulai dari 8 sampai 18 knot. TP3-5

6 Pengaruh Bentuk Lambung Kapal Tabel 3. Nilai Tahanan Kapal untuk Variasi Letak LCB Vs 8,00 8,25 8,50 8,75 9,00 9,25 9,50 9,75 10,00 10,25 10,50 10,75 11,00 11,25 11,50 11,75 12,00 12,25 12,50 12,75 13,00 13,25 13,50 13,75 14,00 14,25 14,50 14,75 15,00 15,25 15,50 15,75 16,00 16,25 16,50 16,75 17,00 17,25 17,50 17,75 18,00-0,189 20,840 22,520 24,370 26,410 28,680 31,200 33,960 36,970 40,330 44,190 48,640 53,630 58,930 64,240 69,480 74,840 80,750 87,780 96, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,730 22,410 24,250 26,290 28,560 31,070 33,820 36,830 40,180 44,030 48,490 53,480 58,770 64,080 69,320 74,670 80,580 87,610 96, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,460 0,25 20,670 22,350 24,190 26,230 28,490 31,000 33,750 36,750 40,100 43,960 48,410 53,400 58,690 64,000 69,240 74,580 80,490 87,530 96, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,030 0,5 20,660 22,330 24,180 26,220 28,490 31,000 33,760 36,770 40,130 44,000 48,470 53,480 58,790 64,120 69,380 74,750 80,680 87,750 96, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,910 Resistance (kn) LCB (%) 0,674 0,75 20,670 20,670 22,350 22,350 24,200 24,200 26,240 26,250 28,520 28,530 31,040 31,060 33,800 33,830 36,820 36,850 40,190 40,230 44,070 44,120 48,550 48,610 53,580 53,660 58,910 59,000 64,260 64,370 69,530 69,660 74,920 75,060 80,870 81,030 87,970 88,150 96,780 96, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,700 22,390 24,250 26,300 28,590 31,140 33,930 36,970 40,380 44,300 48,830 53,910 59,300 64,720 70,050 75,500 81,530 88,720 97, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,910 1,25 20,710 22,400 24,260 26,320 28,620 31,170 33,960 37,020 40,430 44,360 48,910 54,010 59,420 64,850 70,210 75,680 81,720 88,940 97, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,880 1,5 20,700 22,390 24,260 26,320 28,620 31,180 33,980 37,050 40,470 44,420 48,980 54,110 59,540 65,000 70,370 75,860 81,940 89,180 98, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,040 1,75 20,700 22,390 24,260 26,320 28,620 31,170 33,970 37,040 40,460 44,400 48,960 54,070 59,490 64,940 70,300 75,790 81,850 89,090 98, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,250 Gambar 3. Hubungan Kecepatan dengan Tahanan Kapal TP3-6

7 PROSIDING HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Perubahan bentuk lambung untuk mendapatkan variasi LCB dengan asumsi bahwa volume, koefisien blok serta koefisien prismatik yang tetap, ternyata diperoleh bahwa tahanan total kapal tidak mengalami perubahan yang signifikan. Dapat lihat dari kurva gambar 1, bahwa dari 10 (sepuluh) kali variasi LCB, semua kurva berimpit, artinya bahwa dengan kecepatan yang sama walaupun telah dilakukan pergeseran letak LCB, nilai tahanan total kapal cenderung sama. Untuk perubahan nilai tahanan total kapal yang terjadi, mulai pada kecepatan (8-17) knot sangat kecil yaitu ratarata 7%, sedang pada kecepatan 17 sampai 18 knot meningkat secara signifikan sampai 20%. Gambar 4. Kurva Hubungan Letak LCB dengan Nilai Tahanan Kapal Perubahan letak titik tekan makin ke depan ataupun ke belakang midship kapal, akan memberikan pengaruh terhadap besarnya nilai tahanan total kapal. Namun dari hasil perhitungan pada penelitian ini, dengan kecepatan yang sama nilai tahanan total kapal terbesar berada pada letak LCB di belakang midship. Letak LCB dari = 0,189% x Lbp sampai dengan LCB = 0,5% x Lbp dengan kecepatan yang sama, di mana nilai tahanan total kapal cenderung turun yakni RT = 906,990 sampai 20,660 kn. Dan kembali naik pada nilai LCB di atas = 0,5% x Lbp sampai dengan LCB = 1,75% x Lbp, dimana besarnya tahanan total berkisar antara 20, ,250 kn. Sehingga peneliti menyarankan agar pada Ferry Ro-Ro 600 GT sebaiknya letak LCB kapal berkisar antara LCB = 0,25% x Lbp sampai dengan LCB = 0,674% x Lbp. Yang paling disarankan adalah LCB = 0,5% x Lbp karena pada letak LCB ini nilai tahanan total terkecil. SIMPULAN 1. Perubahan bentuk lambung kapal akan berpengaruh pada letak titik tekan dan tahanan kapal, dimana letak titik tekan makin kebelakang midship, maka nilai tahanan kapal juga akan semakin besar. 2. Perubahan nilai tahanan total kapal yang terjadi, mulai pada kecepatan 8 sampai 17 knot sangat kecil yaitu rata-rata bertambah sekitar 7%, sedang pada kecepatan 17 sampai 18 knot meningkat secara signifikan sampai 20%. 3. Letak titik tekan kapal yang mempunyai nilai tahanan yang paling kecil adalah pada posisi 0,5% Lbp di belakang midship. DAFTAR PUSTAKA Djoko Lukmanto, 2010, MetodeNumerik,Bahan Kuliah Metode Numerik Jurusan Teknik FT UGM, Yogyakarta. Indra Kusna Jaya, 2008, Teknik Konstruksi Kapal Baja, Jilid 2Direktorat Pembinaan Sekolah Kejuruan, Direktorat Jenderal manajemen Pendidikna dasar dan menengah, Departemen Pendidikna Nasional David G.M. Watson. 1998, Practical Ship Design. Dr. Ir. J. D. Van Manen dan Ir. A. J. W. Lap, 1956, Fundamental of Ship Resistance and Propulsion. The Netherland Society of Engineers and Ship Builders. H. E. Guldhamer And Sv. Aa. Harvald Ship Resistance. Akademisk Forlag Copenhagen. Faltinsen O.M, 2005, Hydrodinamics of High Speed Marine Vechicles, Cmbridge Univesrity Press, Cambridge, UK. TP3-7

8 Pengaruh Bentuk Lambung Kapal John La Dage and Lee Van Gemert, Stability and Trim for The Ship s Officer Jusuf Sutomo, Ir.,M.Sc. oleh Sv. Aa. Harvald Tahanan dan Propulsi Kapal. Airlangga University Press. Surabaya. TP3-8