Perancangan Sistem Kendali Lintasan Kapal pada Alur Pelayaran Sempit dan Dangkal berbasis Kepakaran

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Peancangan Sistem Kendali Lintasan Kapal pada Alu Pelayaan Sempit dan Dangkal bebasis Kepakaan Agni Rohmana Anggaini ( ) Dosen Pembimbing D. I. AA. Masoei, M.Eng dan Inda Ranu Kusuma. ST. M.Sc Juusan Teknik Sistem Pekapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopembe (ITS) Jl. Aief Rahman Hakim, Suabaya dosen_pembimbing@juusan.its.ac.id Abstak Tujuan dai Tugas Akhi ini adalah meancang sebuah sistem kendali lintasan kapal bebasis kepakaan untuk. Dengan menentukan lintasan kapal pada daeah yang sempit dan dangk al dihaapkan dapat membantu kapal kapal yang melintas di aea tesebut dengan menggunakan bebeapa pealatan misalnya udde, satelit PS seta dapat meningkatkan maneuve kapal. Disini menggunakan wilayah Kepulauan Riau, kaena 95% wilayahnya adalah lautan dan meupakan jalu padat pelayaan. Peancangan kendali lintasan ini menggunakan 3 masukan yaitu tinggi aus, eo yaw, yawate, dan 1 keluaan yaitu sinyal command udde. Simulasi dilakukan tehadap kendali lintasan yang telah diancang dengan dipengauhi gangguan gelombang sesuai kondisi lautan di Kepulauan Riau. Bedasakan hasil simulasi, kendali yang telah diancang mampu memenuhi lintasan sesuai yang diinginkan, Sistem pengendalian yang telah diancang dapat pula digunakan untuk simulasi dengan bebagai koodinat lintasan, tidak hanya di Kepualaun Riau. Kata Kunci aus,sistem paka,lintasan kapal,udde. I. PENDAHULUAN Alu pelayaan di peaian Indonesia sangat befaiasai ditinjau kedalaman dan leba alunya. Kapal yang melewati peaian yang dangkal dan sempit membatasi kemampuan manuve yang baik. Dalam angka meningkatkan keselamatan kapal khususnya kapal yang belaya pada aea yang dangkal dan sempit. Skipsi ini akan meancang sebuah system kendali lintasan kapal sehingga kapal selalu pada tayeksi yang telah ditentukan. Dengan adanya pekembangan ilmu dan teknologi saat ini maka sangat dipelukan sebuah upaya untuk meancang system kendali dimana system kendali ini dapat beopeasi pada alu pelayaan sempit dan dangkal. Alu pelayaan mempunyai fungsi untuk membei jalan kepada kapal untuk memasuki wilayah pelabuhan dengan aman dan mudah dalam memasuki kolam pelabuhan. Fungsi lain dai alu pelayaan adalah untuk menghilangkan kesulitan yang akan timbul kaena geakan kapal keaah atas (minimum ships maneuve activity) dan gangguan alam, maka pelu bagi peencanaan untuk mempehatikan keadaan alu pelayaan (ship channel) dan mulut pelabuhan (pot entance). Alu pelayaan haus mempehatikan besa kapal yang akan dilayani (panjang, leba, beat, dan kecepatan kapal), jumlah jalu lalu lintas, bentuk lengkung alu yang bekaitan dengan besa jai jai alu tesebut. Kaena pebedaan antaa pekiaan dan ealisasi seing tejadi, maka penyediaan alu pelu dilakukan untuk mengantisipasi kehadian kapal-kapal besa. Suatu penelitian tentang kaakteistik alu pelu di evaluasi tehadap pegeakan tafik yang ada, pengauh cuaca, opeasi dai kapal nelayan, dan kaakteistik alu tesebut. Dengan semakin meningkatnya peekonomian dunia maka penggunaan tanspotasi laut semakin padat, khususnya pada daeah sempit, sepeti selat dan kanal, ataupun daeah yang tekonsentasi sepeti pelabuhan dan pesilangan lintasan lalu lintas pelayaan yang dapat menimbulkan esiko tinggi untuk tejadinya kecelakaan pelayaan, baik beupa tabakan sesama kapal ataupun bahaya pelayaan lainnya sepeti bangkai kapal atau kandas di kedalaman yang dangkal. Lintasan diasumsikan sudah bedasakan jalu pelayaan Dinas Pelayaan setempat dan vaiable yang dikendalikan adalah posisi kapal sehingga mampu memenuhi pencapaian taget pemenuhan lintasan (tack keeping), selain itu juga beguna untuk meminimalisasi tejadinya kecelakaan kapal, sehingga kedepannya nanti dapat digunakan untuk kemajuan dibidang tekno;ogi teutama pada bidang kemaitiman indonesia. 1. Tinjauan Pustaka 1.1. Fungsi Alih dai Dinamika Kapal Dengan vv [uu, vv, ] ττ yang meupakan bentuk vekto kecepatan. M dan D meupakan matik inesia dan edaman yang dipeoleh dai linieisasi pesamaan gaya dan momen pada aah suge, sway, dan yaw. Pesamaan kecepatan dan system kemudi kapal akan sesuai bedasakan bebeapa asumsi yaitu: M ν + Dυ τ L (1) a. Distibusi masa homogen dan bidang xz simetis (I xy I yz 0) b. Mode heave, oll and pitch dapat diabaikan (ω p q ω p q 0 )

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Kemudian gunakan asumsi diatas ke dalam pesamaan : Suge : m( u ν x 2 ) X (2) Sway : m(ν +u+ x ) Y (3) Yaw : I z + mx (ν + u) N (4) 2.2 Fungsi alih dai kapal Model Plant dai dinamika manuveing kapal didapatkan dai pendekatan yang dilakukan oleh Nomoto (1957) sebagai bentuk matematis ode 1 dan 2. Di bawah ini adalah fungsi alih dai model Nomoto : dai ψ δ ( s) s K R ( 1+ T3s) ( 1+ T s)( 1+ T s) R 1 2 (5) Paamete paamete dai fungsi alih diatas dipeoleh ( M ) ( N ) det T1 T2 det (6) n11m22 + n22m11 n12m21 n21m12 T1 + T2 (7) n21b1 n11b2 K R (8) K R m21b1 m11b2 T3 (9) (10) Dimana elemen m ij, n ij dan b i ( i 1,2 dan j 1,2) didapatkan dai matiks beikut: M Y b N m Y mx Y N(u o ) N υ δ δ υ mx mu mx I 0 u z Y Y 0 (11) (12) Dimana elemenpaamete dalam penentuan gain kendali yang dituunkan Nomoto bedasakan linieisasi dai model Davidson dan Schiff (1946), dimana bentuk pesamaan gain kendali Nomoto adalah : n21b2 n11b1 K dengan det (N) Y ( N mx u) ( mu Y ) v v (13) 0 (14) dt(m)( m Y )( I ) ( mx )( mx Y ) n 11 (15) z Yv, n 21 N v (16) ( I ) Y ( mx Y ) z δ Nδ b1 (17) det M b 2 ( m Y ) Nδ ( mx ) Yδ (18) det M Pada matiks M dan N diatas mengandung paamete hidodinamika kapal, dimana m massa kapal, Yv tuunan gaya aah sway tehadap, Y tuunan gaya yaw tehadap, N tuunan momen yaw tehadap, Y v tuunan gaya aah sway tehadap v, Y tuunan gaya aah yaw tehadap, N v tuunan momen sway tehadap v, Nv tuunan momen sway tehadap, N tuunan momen yaw tehadap, x pusat massa. Pada pendekatan teoi slende body stip tuunan koefiien hidodinamika dapat dinyatakan sebagai fungsi dai asio panjang tehadap leba dai kapal, dengan dikalikan sebuah konstanta 2.4 Model Dinamika Rudde Sebuah actuato yang bekeja bedasakan peintah dai sinyal kendali, dan aksi dai actuato akan menyebabkan tejadinya geak sesuai dengan peintah yang diinginkan. Dalam uaian tentang geakan maneuveing kapal di atas, bahwa actuato yang selama ini digunakan dan tepasang adalah udde, yang mempunyai kemampuan dalam menjaga aah sesuai dengan peintah. Salah satu yang banyak tepasang di kapal adalah type Van Amoengen, yang mempunyai spesifikasi kemampuan keja antaa -35 sampai dengan 35, dan laju keja udde 21/3-7 /detik 2.5 Pehitungan Heading Kapal System autopilot dapat dinyatakan dalam dua system automatic yaitu couse keeping dan tack keeping (fossen,1994). Kedua pengendali tesebut sangat bepean pada saat menghindai adanya tumbukan dengan kapal atau benda lain. Kendali autopilot klasik meliputi pengendalian pada couse angel φ. Untuk pehitungan sudut heading antaa dua titik yaitu didekati dengan umus:

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Ψ d (23) actan yy(tt) yy(0) xx(tt) xx(0) Pesamaan di atas memelukan sign test untuk memastikan bahwa φdd pope quadant. Sudut heading hanya dapat diubah dalam tiap-tiap point. Oleh kaena itu oveshoot haus diamati ketika tejadi peubahan titik poin. pada ancangan penelitian ini penentuan lintasan dilakuakan dengan mengkonvesi satuan deajat menjadi jaak. Untuk mengkonvesi deajat ke jaak dapat dinyatakan sebagai beikut: 1 111,322 km 111,322 m 1 60 menit detik 2.6 Sistem Paka Sistem paka adalah suatu pogam kompute yang diancang untuk memodelkan kemampuan penyelesaian masalah dai seoang paka. Sistem paka diancang aga dapat menyelesaikan suatu pemasalahan tetentu dengan meniu keja dai paa ahli, sehingga hasil dai implementasi dapat digunakan oang banyak. Sistem paka bekeja dengan pengetahuan (knowledge) yang diadopsi dai seoang paka yang sesuai dengan bidang keahliannya. Pengetahuan-pengetahuan tesebut disimpan dalam domain pengetahuan yang selanjutnya digunakan untuk menyelesaikan suatu masalah (Dukin, 1994). Sistem paka telah banyak diaplikasikan dalam bebagai bidang, misalnya bidang kedoktean, ilmu kompute, hukum, teknik, bisnis, dan hukum. Tipe-tipe pemasalahan yang diselesaikan mencakup kontol, diagnosis, pediksi, analisis, dan peencanaan. Sistem ini banyak ditemui di poblem domain yang spesifik dan aplikasi tadisional dan/atau subfield dai Atificial Intelligence (AI). Poses penyelesaian masalah pada sistem paka hampi sama dengan poses yang dilakukan oleh seoang paka. Seoang paka menyimpan domain pengetahuannya di dalam long tem memoi-nya (LTM). Ketika membeikan konsultasi pada oang lain, seoang paka akan mengumpulkan fakta-fakta yang tekait tentang pemasalahan yang dikonsultasikan dan menyimpannya pada shot tem memoy (STM). Kemudian fakta-fakta tesebut dikombinasikan dengan domain pengetahuan, selama konsultasi belangsung seoang paka akan mendapatkan infomasi-infomasi bau tentang pemasalahan yang pada akhinya didapatkan suatu kesimpulan (Dukin, 1994). 2. Metodologi Penelitian STAR STUDI LITERATUR PENAMBILAN DATA PEMODELAN DINAMIKA KAPAL DAN ANUAN PENENTUAN LINTASAN KAPAL PERANCANAN KENDALI PENUJIAN DAN ANALISA Yes SIMULASI KESIMPULAN SELESAI 3.1 Pendahuluan Metodologi penelitian meupakan langkah-langkah yang dilakukan dalam pengejaan skipsi hingga tujuan dai skipsi dapat tecapai. Metodologi. Dalam pengejaan skipsi ini tedapat bebeapa langkah yang akan diteangkan pada sub bab selanjutnya. 3.2 Tahapan Pengejaan Skipsi Selama pengejaantugasakhiini, penulis membagi pengejaan tugas ini dalam bebeapa tahapan pengejaan. Tahapan pengejaan tugas akhi ini antaa lain : No a. Identifikasi Pemasalahan Meupakan hasil identifikasi tehadap pemasalahan yang diangkat dalam pengejaan skipsi. Dai hasil identifikasi masalah dapat ditentukan bebeapa langkah yang haus dilakukan dalam

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) pengejaan skipsi beseta metode yang diteapkan dalam menyelesaikan masalah yang ada. b. Studi Liteatu Pada tahap ini dilakukan studi liteatu tehadap bebagai efeensi tekait dengan topik penelitian. Studi pustaka ini dimaksudkan untuk mencai konsep dan metode yang tepat untuk menyelesaikan masalah yang telah diumuskan pada tahap sebelumnya dan untuk mewujudkan tujuan yang dimaksudkan. Studi pustaka ini temasuk mencai efeensi atas teoi-teoi tekait atau hasil penelitian yang penah dilakukan sebelumnya. c. Pengambilan data Selama penulisan tugas akhi ini, penulis melakukan pengumpulan data untuk pengejaan skipsi. Data yang didapat untuk menunjang pengejaan skipsi ini di dapat baik dai intenet maupun pengambilan data seacaa langsung. Data yang diambil pada pengejaan skipsi ini adalah pengasumsian lintasan sudah bedasakan jalu pelayaan Dinas Pelayaan setempat dan vaiable yang dikendalikan adalah posisi kapal. d. Penentuan Lintasan Kapal Lintasan Kapal yang digunakan yaitu pada peaian antaa pulau Batam dan Bintan dimana peaian tesebut meupakan salah satu peaian yang sempit dan dangkal sehingga sangat penting unuk menentukan alu lintasan kapal yang sesuai dengan keadaan lingkungan tesebut. e. Peancangan Kendali Peancangan kendali dengan peekaman data posisi dan kedalaman dilakukan secaa otomatis dan simulatan dalam bentuk digital sehingga tehinda dai kesalahan-kesalahan akibat sinkonisasi data posisi dan kedalaman secaa manual. Setiap satu laju ukuan akan disimpan dalam satu file dengan pembeian nama file yang unik sehingga memudahkan untuk pengecekan, pencaian dan pemosesan data. Semua kegiatan suvey pada tahap pelaksanaan ini teintegasi dan dikendalikan oleh softwae sehingga tehinda dai human eo.. Pada daeah yang cukup tebuka, pengukuan dilakukan menggunakan PS dengan metode stop and go dan untuk daeah yang elatif tetutup oleh tumbuhan (hutan bakau) pengukuan dilakukan menggunakan total station. Ada 3(tiga) kiteia dalam penetapan gais pantai untuk acuan pengukuan yaitu : * Untuk daeah pantai yang landai maka gais pantai ditetapkan sebagai posisi ai pada kondisi pasang tetinggi. * Untuk daeah pantai yang mempunyai hutan bakau gais pantai ditetapkan pada ujung telua dai hutan bakau tesebut. * Untuk daeah pantai bebentuk tebing gais pantai diambil pada gais batas tebing tesebut. Keapatan pengukuan untuk gais pantai adalah maksimum 50 m untuk pantai yang elatif luus (teatu) dan lebih apat untuk bentuk gais pantai yang tidak teatu. Selain posisi, keteangan mengenai kondisi pantai juga meupakan hal penting yang akan diekam. Pengolahan data dilakukan dengan caa post pocessing dan selanjutnya data posisi dan keteangan obyek akan menjadi input pada poses penggambaan final. g. Pemosesan data Tahap pengolahan data meupakan bagian teintegasi dai angkaian pekejaan suvey hydogafi secaa keseluuhan dengan tujuan untuk mendapatkan data kedalaman yang bena. Bebeapa koeksi yang haus dilakukan pada data hasil ukuan kedalaman tejadi akibat kesalahan-kesalahan sebagai beikut: 1). Kesalahan akibat geakan kapal (sattlement dan squat) 2). Kesalahan akibat daft tanduse 3). Kesalahan akibat peubahan kecepatan gelombang suaa, dan 4). Kesalahan lainnya yang pelu untuk dipehitungkan. f. Pengujian dan Analisa Pengujian dan analisa data telah dilakukan dengan menggunakan soft wae visual basic dengan ute yang telah ditentukan menjadi 4 egion, yang masingmasing egion mempunyai aah alian yang jika kita menginput besa aus, maka ute yang telah ditentukan akan kelua hasilnya. Beikut ini meupakan nilai masukan dai Koodinat lintasan taget pelayaan di Kepulauan Riau dengan nilai aus sebesa nol deajat.

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Adanya Rute pelayaan dengan aus sebesa nol atau aus dianggap tidak ada, maka ute akan tampak pada gais bewana hijau, dimana ute tesebut d ianggap sebagai acuan kapal-kapal belaya, jika kapal kelua dai ute tesebut maka haus kembali menyesuikan pada alu yang bewana hijau. Pada alu yang dibuat dibagi menjadi empat egion, yang mana masing-masing egion memiliki besa aus yang dapat diatu sesuai dengan besa aus yang mungkin tejadi, pada wilayah tesebut. Juga dapat diatu sesuai dengan aah aus. Untuk lebih detailnya dapat dilihat pada lampian. g. Simulasi Simulasi dilakukan dengan menggunakan softwae dimana dengan meninput tinggi aus pada salah satu egion yang telah ditentukan maka akan tampak ute kapal yang haus dilalui. Simulasinya menggunakan tayektoi yang menghubungkan pulau Batam dan Bintan. Dengan tinggi aus sebagai masukannya untuk menentukan aah alu pelayaan yang haus dilewati. gamba diatas menunjukkan aus 2,5 pada egion 1 dan -2,5 pada egion 3 gamba diatas menunjukkan asu -4 pada egion 2 dan 4 pada egion 4 amba diatas menunjukkan aus sebesa 1 m/s pada egion 1 dan 2 amba diatas menunjukkan aus sebesa 2,5 m/s pada egion 1 dan -2 pada egion 3

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) h. Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dai simulasi yang telah dilaksanakan yaitu : 1. Dengan adanya pembagian lintasan menjadi empat egion, memudahkan kapal untuk melintasi wilayah yang sempit dan dangkal. 2. Dengan menggunakan system paka ini, meminimalisi tejadinya kecelakaan kapal akibat peaian yang dangkal dan sempit. 3. Adanya aus sebagai input data untuk menentukan alu pelayaan pada tiap egion, maka didapat alu sesuai dengan besa aus yang telah ditentukan. 4. Aus sebesa 0 m/s sebagai acuan lintasan kapal dimana alu tesebut telah ditentukan sehingga menjadi sebuah lintasan yang menjadi tack keeping dinas pelayaan kepulauan Riau. 5. Penambahan kecepatan dapat menggese koodinat dai jalu semula. Hal tesebut hasil dai uji coba pemogaman. 6. Untuk setiap penambahan kecepatan aus 0.1 m/s positif akan menggese koodinat dai jalu semula sebesa 12.8km ke selatan 7. Untuk kecepatan aus 0.1m/s negatif, jalu begese sekita 12.8km ke utaa. 3. Ucapan Teimakasih Puji syuku kepada Alloh SWT atas limpahan ahmat, taufik dan hidayahnya sehingga saya dapat mengejakan tugas akhi ini. Tak lupa pula diucapkan teimakasih kepada seluuh pihak yang telah membantu dan mendukung. 4. Dafta Pustaka a. / / wikipedia.og b. Fossen, T.I., uidance And Contol Of Ocean Vehicles. c. d e. izianiza, Illa Peancangan Sistem Kendali Lintasan Kapal Bebasis Logika Fuzzy : Studi Kasus Kepulauan Riau, Teknik Fisika, ITS Suabaya (TA) f. publishe, andi. Sistem Paka dengan Visual Basic