Febriyanto Oleh : NRP.4106100063 Dosen Pembimbing : Ahmad Nasirudin, S.T.,M.Eng JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELUATAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011
LATAR BELAKANG Bulbous bow dapat memberi keuntungan mencapai bahkan lebih dari 10%. (Practical Ship Design) Dengan melihat grafik Cb-Fn, hanya sebagai pertimbangan untuk menggunakan bulbous bow atau normal. Metode menarik ulur hull kapal, bisa digunakan untuk mendapat bentuk kapal yang optimal. (www.hsva.de)
PERUMUSAN MASALAH Bagaimanakah desain bentuk bulbous bow yang optimal dari segi hambatan pada kasus kapal Tanker 6500 DWT? Bagaimanakah memanfaatkan aplikasi automation dari Maxsurf yang menghubungkannya dengan microsoft excel untuk mengoptimisasi dari bentuk bulbous bow?
BATASAN MASALAH Yang dianalisa dari tugas akhir ini hanya perubahan hambatan yang terjadi. Formula untuk menghitung hambatan yang digunakan adalah metode J. Holtrop dan G.G.J. Mennen. Control point yang digunakan berjumlah sama antara bentuk awal kapal (kapal dengan bulbous bow awal) dan bentuk akhir kapal (kapal tanpa bulbous bow). Batasan Teknis (displacement, trim, lebar bulb).
TUJUAN Tujuan dari tugas akhir ini adalah menghasilkan suatu bentuk bulbous bow yang optimal yaitu yang memiliki hambatan minimal dengan memanfaatkan aplikasi automation pada maxsurf yang menghubungkannya dengan microsoft excel.
MANFAAT Aplikasi automation pada maxsurf yang menghubungkannya dengan microsoft excel dapat diterapkan secara nyata di lapangan.
METODE PENELITIAN Mulai Pencarian data berupa: lines plan kapal 6500 DWT dalam bentuk maxsurf Study literatur kapal yang dibutuhkan adalah: Perhitungan hambatan dengan metode J. Holtrop dan G.G.J. Mennen. Pemodelan kasus / optimisasi Analisa hasil perhitungan hambatan Kesimpulan & saran Selesai
Input: Lines Plan Batasan: Perubahan displacement <5% Lines plan smooth dan stream line 1. Memvariasikan bentuk bulbous bow menjadi : Kapal tanpa bulbous bow Bentuk asli 2. Meng-copy control point dari masing-masing lines plan ke excel 3. Mengkombinasikan bentuk bulbous bow. Batasan: Berulang 4. Perpindahan control point merubah bentuk lines plan yang menyebabkan perubahan pada data hydrostatic kapal yang nantinya akan menjadi input pada perhitungan hambatan di excel tentu melalui VBA 5. Hambatan kapal yang baru dapat dihitung dengan memasukkan data hidrostatik yang baru ke perhitungan hambatan Perubahan displacement <5% Lines plan smooth dan stream line Jari-jari bulb < jarak center line ke lubang rantai jangkar Trim Perhitungan dibandingkan dengan hasil perhitungan dari Hullspeed BENTUK BULB OPTIMAL
DATA LINESPLANKAPAL 6500 DWT
PEMODELAN 3D PADA MAXSURF
PEMODELAN 3D PADA MAXSURF
PEMODELAN 3D PADA MAXSURF
PEMODELAN 3D PADA MAXSURF
DATA LINESPLANKAPAL 6500 DWT Lpp = 102 m Lwl = 103,8 m B = 19,2 m T = 6 m Cb = 0.763 Vs = 12 knot
DESIGN SPIRAL (Robbert Taggart 1980)
GRAFIK Cb-Fn
VARIASI BENTUK TANPA BULBOUS BOW
HULL ORIGINAL Surface Row Column Long Offset Height Weight i 11 17 98.783 1.168 1.555 1 i 11 18 99.169 0.819 1.556 1 i 11 19 99.414 0.593 1.555 1 i 11 20 99.716 0.273 1.551 1 i 11 21 99.904 0 1.504 1 HULL BULBOUSBOW Surface Row Column Long Offset Height Weight i 11 17 101.76 1.32 1.398 1 i 11 18 103.061 0.871 1.33 1 i 11 19 104.06 0.518 1.277 1 i 11 20 104.487 0.248 1.169 1 i 11 21 104.485 0 1.146 1 HULL OPTIMIZATION Surface Row Column Long Offset Height Weight i 12 18 99.70587 1.21512 1.50633 1 i 12 19 100.37552 0.83512 1.48594 1 i 12 20 100.85426 0.56975 1.46882 1 i 12 21 101.19501 0.26525 1.43258 1 i 12 22 101.32411 0 1.39302 1
x i = x 0 {(x 0 x) * i/n} y i = y 0 {(y 0 y) * i/n} z i = z 0 {(z 0 z) * i/n} dimana :xi, yi, zi = control point pada perubahan ke-i x 0, y 0, z 0 = control point awal (kapal dengan bulbous bow awal) x, y, z = control point akhir (kapal tanpa bulbous bow) i = perubahan control point ke-i n = total perubahan control point sebanyak n (dalam penelitian kali ini dilakukan total perubahan sebanyak 100 kali)
BAHASA PEMROGRAMAN VBA Membuka File Maxsurf (Laporan hal. 45) Memindahkan Control Point (Laporan hal. 46) Menampilkan Data Hidrostatik (Laporan hal. 49) Proses Trimming (Laporan hal. 53) SIMULASI
PERHITUNGAN HAMBATAN (METODE J. HOLTROP & G.G.J. MENNEN) R T R v = R F (1+k 1 ) + R APP + R w + R B + R TR + R A = R F (1+k 1 ) + R APP + R A Rw = R w + R B + R TR NEXT
Wave-making and wave-breaking Ressistance (Rw) R w = C 1 C 2 C 5 V ρ g exp {m 1 F nd + m 2 cos(λf n -2 )} Dimana : C 1 = 2223105 C 7 3.78613 ( T/B) 1.07961 (90-i E ) -1.37565 C 7 = 0.229577 (B/L) 0.33333 ;untuk B/L < 0.11 7 C 7 =B/L ;untuk0.11<b/l<0.25 C 7 = 0.5 0.0625 L/B ;untuk B/L > 0.25 C 2 = exp(-1.89 C 3 ) C 5 = 1 0.8A T /(BT Cm) λ = 1.446 Cp 0.03 L/B ;untuk L/B < 12 λ = 1.446 Cp 0.36 ;untuk L/B > 12 m 1 = 0.0140407 L/T 1.75254 V 1/3 /L + 4.79323 B/L C 16
LANJUTAN..... C 16 = 8.07981 Cp 13.8673 Cp 2 + 6.984388 Cp 3 ;untuk Cp < 0.80 C 16 = 1.73014 0.7067 Cp ;untuk Cp > 0.80 m 2 = C 15 Cp 2 exp(-0.1 F -2 n ) C 3 15 = -1.69385 ;untuk L /V < 512 C 15 = -1.69385+(L/V 1/3-8.0)/2.36 ;untuk512<l 3 /V<1727 C 15 = 0 ;untuk L 3 /V>1727 d = -0.9 i E = 1 + 89 exp{-(l/b) 0.80856 (1-Cwp) 0.30484 (1-Cp-0.0225 LCB) 0.6367 (L R /B) 0.34574 (100 V/L 3 ) 0.16302 } C 3 = 0.56 A BT 1.5 /{BT(0.31 A BT + T F h B )} BACK
Additional Pressure Resistance of Bulbous Bow Near The Water Surface (RB) R B = 0.11 exp(-3 P B -2 ) F ni3 A BT 1.5 ρ g/(1+f ni2 ) Dimana : ρ = massa jenis air laut = 1025 kg/m³ g = gaya gravitasi = 9.81 m/s² P B = 0.56 A BT / (T F 1.5 h B ) F ni = v / {g(t F h B 0.25 A BT ) + 0.15 v²} BACK
R TR = ½ ρ v² A T C 6 Additional Pressure Resistance of Immersed Transom Stern (RTR) Dimana : ρ = massa jenis air laut = 1025 kg/m³ v = kecepatan dinas kapal [m/s²] A T = luas transom kapal yang tercelup air C 6 = 0.2 (1 0.2F nt ) ;untuk F nt < 5 = 0 ;untuk F nt > 5 F nt = v / {2 g A T /(B + B Cwp)} BACK
ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam proses koneksi antara maxsurf-excel: Macro pada Excel harus dalam kondisi terkoneksi dengan Maxsurf. Control point yang akan dipindah-pindah harus berada dalam 1 (satu) surface. Surface yang dipindah-pindahkan control point-nya harus diletakkan di akhir daftar/list surface.
Hasil PerhitunganViscous Resistance (Manual vs Hullspeed) 115 114.5 Hambatan Vis scous (kn) 114 113.5 113 112.5 manual hullspeed 112 111.5 0 20 40 60 80 100 Perubahan Bentuk Bulb (%) Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb 100 = bentuk kapal dengan bulb asli
Hasil PerhitunganWave Resistance (Manual vs Hullspeed) 34 Hambatan Gelo ombang (kn) 32 30 28 26 24 manual hullspeed 22 20 0 20 40 60 80 100 Perubahan Bentuk Bulb (%) Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb 100 = bentuk kapal dengan bulb asli
Hasil Perhitungan Wave-making and wave-breaking Resistance Wave-making & Wave-br reaking Resistance (N) 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Perubahan Bentuk Bulb (%) Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb 100 = bentuk kapal dengan bulb asli
Hasil Perhitungan Resistance of Bulbous Bow Near The Water Surface 15000 Bulb Resista ance (N) 10000 5000 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Perubahan Bentuk Bulb (%) Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb 100 = bentuk kapal dengan bulb asli
Pengaruh Variabel ABT Terhadap Rw& RB 14 12 10 ABT (m²) 8 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 Perubahan Bentuk Bulb (%) Wave-making & Wave-breaking Resistance (N) 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0 20 40 60 80 100 Bulb Resistance (N) 15000 10000 5000 0 0 20 40 60 80 100 Perubahan Bentuk Bulb (%) Perubahan Bentuk Bulb (%)
Pengaruh Variabel hb Terhadap Rw& RB 6 5 hb (m) 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 Perubahan Bentuk Bulb (%) Wave-making & Wave-breaking Resistance (N) 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0 20 40 60 80 100 Bulb Resistance (N) 15000 10000 5000 0 0 20 40 60 80 100 Perubahan Bentuk Bulb (%) Perubahan Bentuk Bulb (%)
Hasil PerhitunganTotal Resistance (Manual vs Hullspeed) Perubahan (%) Total (kn) 100 170.62 95 170.04 90 169.53 85 168.48 80 168.13 75 168.39 70 168.20 65 168.14 60 168.21 55 168.43 50 168.68 45 168.60 40 167.57 35 165.01 31 163.67 30 163.81 25 165.76 20 167.88 15 167.83 10 167.69 5 167.54 0 167.38 Perubahan (%) Total (kn) 100 174.77 95 174.14 90 173.61 85 172.54 80 172.17 75 172.39 70 172.16 65 172.05 60 172.06 55 172.21 50 172.36 45 172.16 40 170.97 35 168.18 31 166.6 30 166.65 25 168.09 20 169.49 15 169.39 10 169.23 5 169.09 0 168.93
Hasil PerhitunganTotal Resistance (Manual vs Hullspeed) 180 175 Hambatan Total (kn) 170 165 manual hullspeed 160 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Perubahan Bentuk Bulb (%) Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb 100 = bentuk kapal dengan bulb asli
Parameter Optimasi Batasan Displacement Batasan Trim Batasan Lebar Bulb NEXT
Batasan Displacement Agar perubahan bulbous bow tidak merubah displacement kapal secara signifikan Batasan perubahan displacement (< 5% dari displacemen tawal) BACK
Batasan Trim Perubahan bulbous bow menyebabkan berubahnya letak titik tekan bouyancy secara memanjang kapal, agar trim tidak > 0,1%Lpp Perubahan trim harus kurang dari trim kapal awal (asumsi: perhitungan trim awal sudah memenuhi) RUMUS
Rumus Trim Trim = T A T F = ( LCG LCB ) L / GMl [ m ] LCG = letak titik berat secara memanjang [ m ] LCB = letak titik tekan bouyancy secara memanjang [ m ] L = panjang kapal [ m ] GMl = jarak metasenter ke titik berat kapal secara memanjang kapal [ m ] BACK
Batasan Lebar Bulb Ada beberapa kasus kerusakanbulbous bow terjadi yang disebabkan oleh turunnya jangkar saat kapal berlabuh Lebar bulbous bow harus dibatasi
Batasan Lebar Bulb Dikatakan lebar bulb memenuhi jika: ½ B bulb < (jarak lubang jangkar ke CL - ½ B jangkar) Dimana pada kasus ini, harga jarak lubang jangkar ke CL dan lebar jangkar dimisalkan, yaitu: Jarak lubang jangkar ke CL = 3 [m] Lebar jangkar = 4 [m] BACK
KESIMPULAN Dari hasil perhitungan hambatan dan parameter optimasi, maka didapat bentuk bulbous bow yang optimal, yaitu: Perubahan bentukbulb ke-31
CARA PERUBAHAN (%) HAMBATAN TOTAL (kn) KEUNTUNGAN (%) 0 (tanpa bulb) 167.38 a) -1.931 MANUAL 31 (optimal) 163.67 b) 2.221 100 (bulb sebenarnya) 170.62 0 (tanpa bulb) 168.93 a) -3.457 HULLSPEED 31 (optimal) 166.6 b) 1.379 100 (bulb sebenarnya) 174.77 Dimana : a) = keuntungan bulb sebenarnya terhadap tanpa bulb b) = keuntungan bulb optimal terhadap tanpa bulb
DAFTAR PUSTAKA Bijl, Art (1985), An Approach to Design Theory, Design Theory for Cad, Procedings of the IFIP WG 5.2 Working Conference on Design Theory for CAD, Tokyo. Brayard, J (1973), estimation de la puissance propulsive, Departement Constuctions Navales, Paris, Prancis. French, Michael J (1985), Conceptual Design for Engineers 2nd edition, The Design Council, London. Harvald, S A (1983), Resistance and Propulsion of Ships, John Wiley and Sons, Toronto, Canada.
LANJUTAN..... Hasanudin (2008), Modul Pelatihan Maxsurf, FTK, ITS, Surabaya. Holtrop, J and Mennen, G G J (1982), An Approximate Power Prediction Method, International Shipbuilding Progress, Vol. 29. Kawashima, H., and Hino, T., 2004. A Hull Form Generation Methode on Initial Design Stage. 9th Symposium on Practical Design of Ships and Other Floating Structures.
TERIMA KASIH.....