3 STABILITAS KAPAL Stabilitas sebuah kapal mengacu pada kemampuan kapal untuk tetap mengapung tegak di air. Berbagai penyebab dapat mempengaruhi stabilitas sebuah kapal dan menyebabkan kapal terbalik. Namun demikian, penyebab tersebut dapat dikontrol. Kapal yang tidak stabil akan menimbulkan berbagai permasalahan, seperti kecelakaan, kerusakan, tenggelam dan lain-lain. Bagi awak kapal perikanan, keselamatan harus menjadi prioritas utama yang harus diperhatikan, mencegah kerusakan kapal, mencegah kecelakaan fatal, dan menjaga kelestarian lingkungan (tumpahan minyak, bangkai kapal dilaut). Kapal penangkap ikan memiliki karakteristik yang berbeda dengan kapal jenis lainnya. Seperti pada kapal pole and line yang melakukan gerakan mengejar gerombolan ikan, membawa bak atau palka umpan hidup, melakukan pemancingan yang biasanya dilakukan pada salah satu sisi kapal yang mengakibatkan terjadinya keolengan pada kapal. Karena itu, kapal pole and line dituntut untuk memiliki stabilitas dan olah gerak yang baik serta tahanan yang sekecil mungkin. Kondisi stabilitas kapal dapat dibagi dalam dua jenis yaitu stabilitas statis dan stabilitas dinamis. Stabilitas statis (statical stability) adalah stabilitas kapal yang diukur pada kondisi air tenang dengan beberapa sudut keolengan pada nilai ton displacement yang berbeda. Nilai stabilitas statis kapal ditunjukkan oleh nilai lengan penegak (GZ). Stabilitas dinamis (dynamic stability) adalah stabilitas kapal yang diukur dengan jalan memberikan suatu usaha pada kapal sehingga membentuk sudut keolengan tertentu. Stabilitas kapal melintang sangat ditentukan oleh letak titik-titik penting. titik-titik penting yang menentukan keseimbangan awal kapaladalah : 1) Titik berat (G) Titik berat (Centre of gravity) disingkat dengan titik G, merupakan titik pusat dari gaya-gaya berat yang menekan tegak lurus ke bawah. Letak titik berat kapal (G) selalu berada pada tempatnya, yaitu pada sebuah bidang datar yang dibentuk oleh lunas (keel) dan haluan kapal, dimana letak kapal simetris terhadap bidang ini. Bidang tersebut di atas, disebut juga bidang simetris (centre line) disingkat dengan CL. Letak titik berat kapal (G) akan berubah apabila dalam kapal tersebut terjadi penambahan, pengurangan, dan pergeseran posisi muatan. Dalam stabilitas awal (initial stability) walaupun titik G keluar dari bidang simetris, tetapi tetap tidak mempengaruhi keseimbangan kapal. Pada kapal dalam keadaan tegak, titik G selalu berada pada bidang simetris. 2) Titik apung (B) Titik apung (centre of buoyancy) atau disingkat dengan titik B, merupakan titik tangkap dari semua gaya yang menekan tegak lurus ke atas, dimana gaya- gaya tersebut berasal dari air. Posisi titik B tergantung dari bentuk bagian kapal dibawah garis air (WL), dan tidak pernah tetap selama adanya perubahan sarat (draft) kapal. 3) Titik metacentre (M) Titik metacentre ialah titik yang terjadi dari perpotongan gaya yang melalui titik B pada waktu kapal tegak dan pada waktu kapal miring. Titik metacentre
20 juga didefinisikan sebagai sebuah titik batas dimana titik G tidak melewatinya, agar kapal selalu memiliki stabilitas yang positif. Kapal yang memiliki keseimbangan yang stabil (stable equilibrium) saat kapal dalam kedudukan tegak titik M, G, B secara berurutan akan terletak pada bidang tengah kapal, dan titik G berada di bawah titik M. Gambar 9 titik-titik penting penentu keseimbangan awal kapal. Stabilitas Statis Stabilitas statis (Initial stability) adalah stabilitas kapal yang diukur pada kondisi air tenang dengan beberapa sudut olengan pada nilai ton displacement yang berbeda. Nilai stabilitas statis kapal ditunjukkan oleh nilai lengan penegak (GZ). Salah satu cara untuk mengetahui kondisi stabilitas kapal adalah dengan melihat kurva stabilitas statis kapal yang bersangkutan. Kurva stabilitas statis (GZ) menunjukkan nilai lengan pengembali (righting arm) pada nilai sudut oleng yang berbeda. Kurva stabilitas statis (statical stability curve) merupakan kurva yang menunjukkan besarnya lengan stabilitas statis pada sebuah kapal pada sudut kemiringan mulai dari 0-90 derajat pada keadaan pemuatan tertentu. Informasi yang dapat diperoleh dari suatu kurva stabilitas statis antara lain selang stabilitas, nilai GZ maksimum dan tinggi metacentre (GM). Keselamatan kapal dipengaruhi oleh beberapa nilai yaitu besar GM kapal, vanishing angle dan stabilitas dinamis. Oleh karena itu perhitungan lengan penegak (GZ) dan distribusi muatan di atas kapal sangat erat kaitannya dengan stabilitas kapal. Perubahan atau perbedaan distribusi muatan kapal akan mengakibatkan terjadinya perubahan nilai KG yang pada akhirnya juga akan merubah besar lengan penegak (GZ) yang dihasilkan. Standar yang digunakan untuk menilai kelayakan kapal telah ditentukan oleh IMO pada konvensi Torremolinos International Convention for The Safety of Fishing Vessel regulation 28 (1977) yang menetapkan kriteria stabilitas kapal
21 dengan kurva stabilitas statis (GZ) yang disajikan pada Gambar 10 dan keterangan pada Tabel 6. Gambar 10 Kurva kriteria stabilitas statis (kurva GZ). Tabel 6 Keterangan kriteria kurva stabilitas statis menurut IMO. Kriteria Keterangan A Luasan area di bawah kurva stabilitas GZ dari sudut oleng 0 sampai sudut oleng 30 tidak boleh kurang dari 0.055 m.rad. B Luasan area di bawah kurva stabilitas GZ dari sudut oleng 0 sampai sudut oleng x ( 40 ) tidak boleh kurang dari 0.09 m.rad. C Luasan area antara sudut oleng 30 sampai sudut oleng x tidak boleh kurang dari 0.03m.rad, dimana nilai x adalah 40 atau kurang sampai batas minimum air dapat masuk ke badan kapal. D Nilai maksimum GZ sebaiknya dicapai pada sudut oleng tidak kurang dari 30 dan bernilai minimum 0.20 m. E Sudut oleng maksimum stabilitas sebaiknya lebih dari 25 F Nilai metacentre awal (GM) tidak boleh kurang dari 0.15m. Stabilitas Dinamis Stabilitas dinamis merupakan sejumlah tenaga yang diperlukan untuk membuat kapal miring pada sudut tertentu. Besar kerja tersebut adalah sama dengan berat kapal dikalikan dengan jarak antara dua garis tegak yang melalui titik berat dan titik benam (titik pusat gaya tekan air ke atas). Apabila kurva stabilitas statis kapal telah diketahui maka nilai stabilitas dinamis dapat dihitung dengan menjumlahkan luas bagian (area) dibawah kurva pada sudut oleng yang berbeda. Prinsip perhitungan yang digunakan adalah berdasarkan prinsip perhitungan luas trapesium (trapezoidal). Perhitungan dilakukan dengan membagi area dibawah kurva dengan jarak sudut oleng yang sekecil mungkin. Tujuan penelitian pada bab ini adalah mengkaji dan menganalisis stabilitas statis dan dinamis kapal.
22 Metodologi Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah studi kasus dan simulasi numerik. Kasus yang diteliti adalah stabilitas kapal pole and line baik stabilitas statis, dinamis maupun stabilitas kapal pada simulasi distribusi muatan yang berbeda. Jenis data yang dikumpulkan merupakan hasil data perhitungan parameter hidrostatis dari bab 2 tulisan ini. Hasil perhitungan parameter hidrostatis selanjutnya digunakan sebagai data dasar dalam perhitungan stabilitas kapal untuk mencapai tujuan pada bab 3 tulisan ini. Kualitas stabilitas yang dimaksud adalah stabilitas statis dan dinamis kapal pole and line dalam kondisi kosong (kasko) dan stabilitas statis kapal pada kondisi muatan yang berbeda. Pengolahan data dimulai dengan menghitung nilai GZ kapal dengan menggunakan data parameter hidrostatis yang telah diperoleh dengan bantuan software perkapalan. Selanjutnya membuat kurva stabilitas statis yang menunjukkan nilai lengan penegak (GZ) pada sudut oleng tertentu. Kemudian membandingkan nilai lengan penegak (GZ) yang diperoleh dengan nilai standar yang dikeluarkan oleh International Maritime Organization (IMO) dan terakhir menganalisis dan menginterpretasikan nilai lengan penegak (GZ) yang diperoleh setelah dibandingkan dengan kriteria IMO. Apabila kurva stabilitas statis kapal telah diketahui maka nilai stabilitas dinamis dapat dihitung dengan menjumlahkan luas bagian (area) dibawah kurva pada sudut oleng yang berbeda. Prinsip perhitungan yang digunakan adalah berdasarkan prinsip perhitungan luas trapesium (trapezoidal). Perhitungan dilakukan dengan membagi area dibawah kurva dengan jarak sudut oleng yang sekecil mungkin. Oleh karena itu, jarak sudut oleng yang digunakan adalah satu radian sehingga secara sederhana dapat dirumuskan sebagai berikut : yy1 + yy0 Luas area (m.rad) = x (a1. a0 ) 2 yy1 + yy0 Jika (a1 - a0) = h, maka : Luas area (m.rad) = x h 2 Keterangan : y1 = nilai GZ pada sudut yang lebih besar (m); y0 = nilai GZ pada sudut yang lebih kecil (m); h = selisih antara dua sudut (rad); a1 = nilai sudut yang lebih besar (rad); a0 = nilai sudut yang lebih kecil (rad). Setelah kualitas stabilitas kasko kapal pole and line diketahui, maka selanjutnya adalah mengkaji stabilitas kapal dalam berbagai simulasi distribusi muatan berdasarkan kondisi eksisting. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui kondisi stabilitas kapal baik pada saat akan berangkat ke daerah penangkapan maupun saat kembali dari operasi penangkapan. Kondisi ini sangat penting untuk diketahui karena berhubungan erat dengan keselamatan kapal di laut. Kondisi muatan yang disimulasikan disampaikan pada Gambar 11 dibawah ini.
23 Gambar 11 Kondisi kapal kosong; pada kondisi ini diasumsikan BBM, es, umpan hidup, perbekalan logistik dan ABK (0%). Gambar 12 Kondisi kapal berangkat menuju fishing ground; kondisi kapal diasumsikan BBM, es, umpan hidup dan perbekalan logistik serta ABK (100%) dan hasil tangkapan (0%).
24 Gambar 13 Kondisi kapal melakukan kegiatan penangkapan ikan; kondisi kapal diasumsikan BBM, es, umpan hidup dan perbekalan logistik (50%) serta hasil tangkapan (50%) dan ABK (100%). Gambar 14 Ilustrasi kondisi kapal kembali ke fishing base; kondisi kapal diasumsikan BBM, umpan hidup (25%) serta hasil tangkapan dan ABK (100%).
25 Hasil dan Pembahasan Salah satu cara untuk mengetahui kondisi stabilitas kapal adalah dengan melihat kurva stabilitas statis kapal yang bersangkutan. Kurva stabilitas statis menunjukkan nilai lengan pengembali (righting arm) pada nilai sudut oleng yang berbeda. Informasi yang dapat diperoleh dari suatu kurva stabilitas statis antara lain selang stabilitas, nilai GZ maksimum dan tinggi metacentre (GM). Kurva stabilitas statis kapal pole and linedisampaikan pada Gambar 15. Gambar 15 Kurva stabilitas statis kapal pole and line yang diteliti. Selang stabilitas statis kapal untuk kondisi kapal kosong berada pada kisaran 0º - 73º. Selang ini menunjukkan bahwa kapal masih memiliki nilai GZ yang positif hingga sudut kemiringan 73º. Kriteria penilaian stabilitas yang digunakan merupakan nilai yang direkomendasikan oleh IMO. Hasil perhitungan parameter stabilitas kapal dibandingkan dengan nilai minimum yang direkomendasikan IMO sehingga kualitas stabilitasnya dapat ditelaah. Hasil perhitungan stabilitas statis kapal disampaikan pada Tabel 7. Tabel 7 Kriteria stabilitas statis kapal pole and line yang diteliti. Kriteria IMO Nilai Status A B C D E F > 0,055 m. rad > 0,09 m. rad > 0,03 m. rad > 0,20 m; sudut > 30º 25º > 0,15 m 0,047 m.rad 0,082 m.rad 0,034m.rad 0,245 m; 46,8º 46,8º 0,395 m Fail Fail Pass Pass Pass Pass Tabel diatas menunjukkan bahwa, pada dua kriteria stabilitas statis (kriteria A dan B) gaya pengembali kapal pole and line pada sudut kemiringan tersebut lebih kecil dari kriteria yang direkomendasikan IMO. Nilai maksimum GZ kapal pole and line yang diteliti terbentuk pada sudut kemiringan 46,8 dengan nilai 0,245 m.rad, artinya bahwa kapal pada kondisi tegak kemudian kapal dimiringkan pada sudut tertentu, maka kapal memiliki energi terbesar untuk kembali ke posisi
26 tegak yang besarnya meningkat hingga pada sudut 46,8. Momen penegak (GZ) bernilai positif pada selang sudut kemiringan 0-73 (Gambar 11). Jika sudut kemiringan kapal melebihi sudut tersebut, maka nilai GZ akan menjadi negatif. Distribusi muatan ketika kapal dioperasikan juga memberikan pengaruh terhadap stabilitas kapal. Oleh karena itu, perhitungan stabilitas kapal pole and line juga dilakukan terhadap kondisi eksisting muatan. Muatan kapal pole and line terdiri dari alat tangkap, umpan, ABK, BBM, perbekalan (es, air tawar, bahan makanan) dan hasil tangkapan. Analisis stabilitas dengan kondisi muatan eksisting dilakukan terhadap 4 (empat) simulasi distribusi muatan yang berbeda. Kondisi stabilitas kapal pole and line dalam berbagai kondisi muatan disampaikan pada Tabel 8. Tabel 8 Hasil analisis parameter stabilitas kapal pole and line berbagai kondisi muatan. Nilai pada kurva GZ Standar IMO Kondisi distribusi muatan 1 2 3 4 A (0-30 ) B (0-40 ) C (30-40 ) D (GZ max) E (sudut GZ max) F (GM) 0,055 m. rad 0,090 m. rad 0,030 m. rad 0,20 m; 25º 0,15 m 0,047 0,082 0,034 0,245 46,8º 0,395 0,089 0,146 0,057 0,351 43,2 0,753 0,125 0,210 0,085 0,559 50,5 1,015 0,112 0,185 0,073 0,442 42,7 0,934 Nilai periode oleng suatu kapal sangat tergantung dari besarnya nilai radius metacenter (GM) dari kapal tersebut. Semakin besar GM dengan lebar kapal yang tetap maka nilai periode oleng semakin kecil dan sebaliknya semakin kecil GM kapal maka periode oleng akan semakin besar. Periode oleng yang cepat akan rnengakibatkan kapal menjadi kaku (stiff) dan menyentak-nyentak bila terjadi keolengan. Pada kondisi ini kenyamanan kerja di dek tidak tercapai akibat sentakan yang terlalu cepat. Sebaliknya, pada periode oleng yang terlalu lambat karena GM yang kecil menyebabkan kapal menjadi langsar (tender) bila terjadi keolengan. Pada kondisi ini kondisi kerja di dek menjadi lebih nyaman. Hasil analisis terhadap parameter stabilitas kapal seperti ditunjukkan pada Tabel 8 memberikan informasi bahwa kondisi kapal pada saat operasi (kriteria A, B, C) merupakan kondisi muatan kapal yang memiliki nilai paling tinggi dari kondisi muatan lain yang disimulasikan. Sedangkan nilai minimum berada pada kondisi simulasi kapal kosong. Kurva stabilitas statis kapal dalam berbagai kondisi muatan disampaikan pada Gambar 16.
27 Nilai GZ (m.rad) Luas kurva (m.rad) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 20 40 60 80 100 sudut oleng (derajat) Ss kpl kosong Ss kpl berangkat Ss kapal beroperasi Ss kapal pulang Sd kpl kosong Sd kpl berangkat Sd kpl beroperasi Sd kpl pulang Gambar 16 Kurva stabilitas statis dan dinamis kapal pole and line berbagai kondisi muatan. Nilai GZ maksimum (kriteria D) dan sudut kemiringan (kriteria E) menunjukkan energi terbesar yang dimiliki oleh kapal pole and line untuk kembali ke posisi semula setelah mengalami kemiringan. Dari keempat kondisi simulasi distribusi muatan, nilai GZ maksimum tertinggi pada kondisi muatan kapal beroperasi dengan nilai 0,559 m.rad dan terbentuk pada sudut maksimum 50,5. Sementara nilai GZ minimum pada kondisi muatan kapal kosong dengan nilai 0,245 m.rad, terbentuk pada sudut 46,8. Kesimpulan dan Saran Bentuk badan kapal pole and line yang diteliti cenderung ramping. Kondisi kapal pada saat melakukan kegiatan operasi penangkapan ikan merupakan kondisi kapal yang memiliki tingkat stabilitas paling baik dari kondisi lain yang disimulasikan. Stabilitas dalam kondisi kapal kosong yang disimulasikan kurang baik, maka disarankan untuk menurunkan nilai KG. Penurunan nilai KG dapat dilakukan dengan cara pengaturan muatan.