BAB-6 KESIMPULAN 6.2. Interferensi Komponen Hambatan

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "BAB-6 KESIMPULAN 6.2. Interferensi Komponen Hambatan"

Susanto Gunawan
6 tahun lalu
Tontonan:

1 BAB-6 KESIMPULAN 6.1. Umum Komponen hambatan lambung kapal katamaran memiliki fenomena yang lebih kompleks dibanding dengan monohull, sebab adanya pengaruh interferensi dan interaksi diantara dua lambung katamaran. Interferensi hambatan tersebut terdiri atas dua klasifikasi yaitu interferensi hambatan viskos dan interferensi hambatan gelombang. Interferensi hambatan viskos diakibatkan oleh terjadinya perubahan tekanan di sekitar kedua lambung (demihull) yang dinotasikan dengan ø dan perubahan kecepatan aliran di antara lambung katamaran yang dinotasikan dengan σ. Sedangkan interferensi hambatan gelombang (τ) disebabkan oleh terjadinya perubahan pola elevasi gelombang di antara lambung katamaran akibat pertemuan dua moda gelombang dari depan (bow) hingga kebelakang (stern) lambung Interferensi Komponen Hambatan Pengaruh interferensi dan interaksi di antara dua lambung kapal mengakibatkan aliran air disekitar lambung (demihull) yang simetris menjadi tidak simetris akibat besar tekanan dan kecepatan aliran yang terjadi disekitar lambung relatif tidak sama terhadap garis tengah (centerline) lambung. Usikan kecepatan aliran disekitar lambung (demihull) meningkat pada area bagian dalam (antara lambung) sehingga merubah struktur lapisan batas (boundary layer) dan luas bidang basah lambung. Perubahan fisik struktur lapisan batas (boundary layer) dan luas bidang basah lambung tersebut menyebabkan hambatan gesek (skin friction) bertambah/ berkurang yang kemudian dapat merubah nilai form factor. Sedangkan pengaruh interfensi dan interaksi gelombang sebagai akibat pertemuan dua sistim gelombang dari depan lambung menimbulkan perubahan tekanan sekitar lambung bagian dalam. Pola sistim gelombang dari depan (bow) dari kedua lambung bertemu di garis tengah terowongan (antara lambung) dan superposisi dari dua sistim gelombang tersebut akan menimbulkan ketinggian 277

2 elevasi gelombang tidak stabil, yang kemudian menimbulkan gelombang pecah pada kecepatan tertentu Perbedaan Hasil Eksperimen dan Numerik Hasil simulasi CFD-Ansys CFX dan eksperiment (towing tank) menunjukkan perbedaan nilai komponen hambatan yang relatif kecil, rata-rata 3%. Sedangkan hasil eksperimen di wind tunnel dan di towing tank untuk viscous form factor menunjukkan kosistensi yang sangat akurat. Sedangkan perbedaan hasil komputasi slender body method dan eksperimen (towing tank) menujukkan perbedaan yang siknifikan yakni sekitar 25%, khususnya pada bilangan Froude Fr Hal tersebut disebabkan karena data ampiltudo gelombang untuk menghitung hambatan gelombang tidak memperhitungkan efek transom stern, spray dan wave breaking. Bila komponen hambatan akibat transom stern, spray dan wave breaking dimasukkan (diperhitungkan) maka perbedaan hasil komputasi slender body method dan eksperimen (towing tank) relative sangat kecil Pengaruh Bentuk Konfigurasi Lambung (symmetrical dan asymmetrical) Katamaran Hasil perhitungan numerik dan eksperimen menunjukkan bahwa perubahan jarak antara lambung adalah sangat siknifikan, baik untuk bentuk lambung katamaran yang simetris maupun yang tidak simetris.kemudian koefisien hambatan total untuk lambung tak simetris lebih kecil dari pada lambung simetris. Secara rinci, diuraikan sebagai berikut: Konfigurasi Jarak Lambung Secara Melintang (S/L) Koefisien hambatan total (C T ) untuk lambung simetris lebih besar, khususnya pada bilangan Froude Hasil eksperimen memperlihatkan bahwa semakin kecil jarak antara lambung katamaran (S/L) maka semakin besar hambatan yang terjadi. Fenomena ini timbul karena adanya efek interaksi viskos dan gelombang diantara kedua lambung tersebut. Namun dengan jarak dan kecepatan tertentu, efek 278

3 interaksi gelombang dapat negatif (menguntungkan) dimana hambatan gelombang yang ditimbulkan menjadi lebih kecil. Hambatan lambung katamaran, baik yang simetris dan tidak simetris, lebih kecil dari pada hambatan 2 kali demihull pada bilangan Froude > 0.5, karena pada kondisi tersebut luas bidang basah lambung menurun dimana gaya angkat pada lambung mulai terjadi. Sedangkan pada Fr < 0.5, untuk lambung katamaran simetris memperlihatkan hambatan yang lebih besar dari pada 2 kali hambatan demihull untuk jarak lambung (S/L) yang diuji Konfigurasi Jarak Lambung Secara Memanjang (R/L) Hasil eksperimen mengindikasikan bahwa konfigurasi lambung katamaran yang tidak sejajar (staggered catamaran) memberikan hambatan yang lebih kecil dibanding konfigurasi lambung katamaran yang sejajar (unstaggered catamaran). Hal ini terjadi karena adanya interferensi gelombang yang lebih besar akibat formasi pertemuan dua moda gelombang yang saling menguatkan dari depan pada kasus konfigurasi lambung katamaran yang sejajar (unstaggered catamaran). Pengaruh konfigurasi lambung secara membujur (R/L) lebih siknifikan terjadi pada lambung simetris dibanding lambung tidak simetris, dimana hasil eksperimen di towing tank menunjukkan bahwa fluktuasi interferensi komponen hambatan asymmetrical staggered catamaran lebih kecil dibanding dengan symmetrical staggered catamaran. Pengaruh perubahan jarak lambung secara membujur (R/L) terhadap hambatan terlihat sangat siknifikan pada Fr < 0.55 dan kemudian pengaruh (R/L) tersebut relatif lebih kecil pada Fr> Faktor (Koefisien) Interferensi Komponen Hambatan Form factor (1+βk) untuk lambung katamaran lebih besar 10% (untuk lambung simetris) dan 5% (untuk lambung tidak simetris) dari pada form factor (1+k) untuk demihull (monohull). Hal tersebut 279

4 mengindikasikan adanya pengaruh interaksi dan interferensi viskos terhadap jarak antara lambung (S/L). Semakin besar rasio S/L, maka semakin kecil interferensi viskos β. Faktor interferensi hambatan gelombang (τ) bervariasi terhadap S/L, dimana nilai τ semakin kecil dengan membesarnya perubahan jarak antara lambung (S/L). Hal tersebut diakibatkan oleh ketinggian elevasi gelombang yang semakin kecil pada area antara lambung dengan semakin besarnya jarak antara lambung. Dari pengamatan selama pengujian model di towing tank, terlihat bahwa tinggi elevasi gelombang di antara kedua lambung (demihull) pada kecepatan rendah memperlihatkan gelombang timbul akibat terjadinya distorsi dua sistim gelombang di permukaan yang berasal dari depan (bow) lambung kapal. Bila kecepatan bertambah, gelombang depan dari masing-masing demihull bertemu ditengah (centerline) lambung katamaran yang membentuk dua atau tiga bukit (cups) gelombang yang bergerak kearah belakang dengan makin meningkatnya kecepatan (atau makin melebarnya jarak antara lambung). Pada kecepatan kritis, tinggi bukit gelombang yang pertama mencapai ketidak stabilan dan mulai pecah dengan semakin bertambahnya kecepatan. Perubahan elevasi gelombang (wave pattern) diantara kedua lambung katamaran adalah cukup kecil dan cenderung konstan pada kecepatan rendah (Fn= 0.18). Sedangkan pada kecepatan yang lebih tinggi (Fn= dan Fn= 0.65), terjadi fluktuasi perubahan ketinggian interaksi gelombang yang cukup siknifikan. Interferensi total hambatan memberikan kontribusi positif, dimana total hambatan lambung katamaran relatif kecil, pada Fr > 0.5 untuk rasio S/L (hull clearance) dan pada Fr= untuk rasio R/L (hull stagger). 280

5 6.6. Persamaan Faktor (Koefisien) Interferensi Komponen Hambatan Persamaan Molland s form factor untuk menghitung hambatan viskos pada lambung katamaran dikembangkan berdasarkan hasil eksperimen menjadi persamaan: ( ) 1 / 1+ β k = 3.03 ( L / V ) ( S / L). Dengan meng-aplikasikan persamaan (proposed equation) tersebut, nilai viscous form factor mendekati hasil eksperimen dengan error yang sangat kecil yakni < 0.06%. Dari hasil kajian numerik dan eksperimen, faktor interferensi komponen hambatan (ø, σ dan τ) dapat diketahui bentuk persamaanya (melalui analisa regresi), dimana: - Interferensi komponen hambatan gelombang bergantung pada Froude number: τ = (S/L) (pada Fr= 0.19) τ = (S/L) (pada Fr= 0.28) τ = (S/L) (pada Fr= 0.37) τ = (S/L) (pada Fr= 0.47) τ = (S/L) (pada Fr= 0.56) τ = (S/L) (pada Fr= 0.65) - Interferensi komponen hambatan viskos akibat perubahan kecepatan aliran: σ = e -3 (S/L) dan interferensi komponen hambatan viskos akibat perubahan tekanan: ø = (S/L) Hasil penelitian ini diharapkan dapat memperkaya dan memperkuat data base untuk tujuan saintifik (scientifics) dalam mempresentasikan pengaruh interferensi komponen hambatan viskos dan gelombang pada lambung (demihull) kapal katamaran dan selanjutnya dapat diaplikasikan secara lansung dalam 281

6 perhitungan hambatan yang digunakan untuk penentuan tenaga mesin kapal katamaran pada tahapan desain (preliminary design). 282

dokumen-dokumen yang mirip

Analisis CFD dan Eksperimen Hambatan Lambung Katamaran Asimetris Flat Side Outside dengan Variasi Jarak Demihull

Analisis CFD dan Eksperimen Hambatan Lambung Katamaran Asimetris Flat Side Outside dengan Variasi Jarak Aji Sera Sakti, I.K.A.P. Utama Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi