JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011 Oleh : NOFEN BERLIANDY NRP. 6108030001 “PERHITUNGAN MODULUS DAN PERENCANAAN KONSTRUKSI TAMBAHAN YANG SESUAI PADA PEMASANGAN BOW THRUSTER” Abstrak Pemasangan bow thruster pada kapal support vessel atau yang lebih dikenal anchor handling tug supplier (AHTS) merupakan penambahan peralatan untuk manuver kapal lebih cepat dalam berlayar, sehingga perlu dilakukan pengambilan sumbu kemudi / alignment tunnel dan bow thruster untuk sistem kemudi pada motornya, pemotongan pada bagian web frame atau profil dan melubangi plat lambung bagian haluan, sehingga banyak potongan web frame, profil dan plat lambung bagian haluan yang menjadi scrap. Selain itu, pemasangan memerlukan bantuan alat berat untuk proses pemasangannya. Prosedur penyelesaian direncanakan dari design awal gambar detail bow thruster dengan direncanakannya design pemasangan tunnel dan bow thruster pada proses pembangunan kapal. Dan juga dihitung berapa besar modulus yang hilang akibat pemotongan beberapa bagian konstruksi haluan, sehingga dapat ditentukan penambahan kontruksi haluan agar mampu menumpu tunnel dari bow thruster. Proses perhitungan modulus berdasarkan data kapal Magellan 1 Anchor Handling Tug Supplier (AHTS), kemudian dari gambar konstruksi dihitung berapa besar modulus yang hilang akibat pemotongan profil untuk pemasangan tunnel dan bow thruster, dari hasil perhitungan dapat ditentukan bentuk dan ukuran penambahan konstruksi. Kemudian dianallisa besar ΦF sebelum dan sesudah pemasangan bow thruster serta analisa volume tangki air tawar yang hilang. 1.1 Latar Belakang Dalam dunia pendidikan di Indonesia telah mengalami kemajuan yang pesat terutama dalam bidang perkapalan, tetapi masih banyak kesulitan yang dihadapi mahasiswa untuk memahami bidang mata kuliah. Dengan bantuan field project ini dapat membantu mahasiswa dalam memahami perhitungan modulus yang sebenarnya di dunia industri perkapalan. Berdasarkan pengamatan dan survey penulis ke lapangan ketika proses alignment, pemotongan profil dan plat, pemasangan tunnel bow thruster tidak adanya dilakukan perhitungan berapa besar modulus yang hilang ketika ada beberapa profil dan plat di potong. 1.2 Perumusan Masalah Bertolak belakang dari latar belakang masalah di atas, maka yang menjadi
pokok permasalahan dalam penyelesaian field project ini dapat dirumuskan dalam pertanyaan berikut ini : 1. Berapa besar modulus yang hilang akibat pemotongan bagian konstruksi haluan pada pemasangan bow thruster sehingga dapat ditentukan penambahan konstruksinya yang sesuai ? 2. Bagaimana posisi Length Centre of Floatation / ΦF sebelum dan sesudah pemasangan bow thruster ? 3. Bagaimana analisa dan solusi mengenai volume tangki air tawar yang hilang akibat pemasangan bow thruster ? 1.3 Batasan Masalah Agar dalam pembahasan lebih efektif dan tidak keluar dari permasalahan, pembatasan masalah terletak pada : 1. Software utama yang digunakan dalam menggambar konstruksi kapal AutoCAD 2007.
2. Membahas perhitungan modulus yang hilang dan perencanaan konstuksi tambahan pada pemasangan bow thruster. 3. Konstruksi pada kapal adalah konstruksi melintang. 4. Perhitungan modulus dan aturan perencanaan penambahan konstruksi menggunakan rule ABS (American Bureau of Shipping). 5. Analisa dan perhitungan mengenai ΦF dan volume tangki menggunakan teori bangunan kapal. 6. Pemasangan bow thruster hanya untuk kapal bangunan baru. 1.4 Tujuan Adapun tujuan dari kegiatan field project perhitungan modulus dan perencanaan konstruksi tambahan yang sesuai pada pemasangan bow thruster sebagai berikut : 1. Mengetahui besar modulus yang hilang. 2. Mengetahui posisi ΦF sebelum dan sesudah pemasangan bow thruster. 3. Mengetahui bentuk dan design bow thruster. 4. Mengetahui besar volume tangki air tawar yang hilang. 1.5 Manfaat Adapun beberapa manfaat dari tujuan kegiatan field project perhitungan modulus dan perencanaan konstruksi tambahan yang sesuai pada pemasangan bow thruster sebagai berikut : 1. Mengetahui bentuk dan ukuran konstruksi tambahan yang sesuai. 2. Mengetahui posisi pengelasan pada pemasangan. 3. Mengetahui kebutuhan electrode. 4. Mengetahui peralatan pendukung yang digunakan pada bow thruster. 5. Sebagai pembelajaran bagi para mahasiswa di bidang perkapalan. 6. Membantu pihak perusahaan dalam pembangunan kapal. 7. Mengetahui kebutuhan air tawar selama kapal operasional.
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Bow Thruster Bow thruster adalah suatu piranti pendorong yang dipasang pada kapalkapal tertentu untuk membantu manuver kapal. Unit pendorong terdiri dari suatu propeller yang berada dalam satu terowongan (tunnel) melintang kapal dan dilengkapi dengan suatu alat bantu seperti motor hidrolik atau elektrik. Selama beroperasi, air dipaksa melalui terowongan itu untuk mendorong kapal menyamping ke starboard atau port sesuai keperluan kapal. 2.2 Tunnel Thruster Letak terowongan / tunnel thruster berada pada bagian depan (belakang sekat haluan) arah garis melintang. Kita dapat menyediakan motor elektrik untuk mengemudikannya, digerakkan mesin hidrolik dan mesin untuk mengemudi terowongan thrusters dari 15kW ke 1300kW. Struktur terowongan / tunnel dapat menggunakan baja, aluminium dan FRP yang tergantung pada material kapal secara umum atau jenis kapal (seperti : kapal FRB menggunakan FRP, kapal baja menggunakan plat baja, dll). Suatu busi penuh dan main paket dikemudikan elektris terdiri dari suatu terowongan / tunnel dengan motor elektro, frekwensi mengemudi dengan standard pabrik diprogramkan dan suatu panel pengawas utama dengan joystick sebanding untuk kendali tanpa melangkah. Alat penghubung untuk pengintegrasian yang penuh dengan dinamis memposisikan sistem adalah opsional.
Gambar 2.1 Tunnel Thruster
2.3 Rectractable Thruster Rectractable Thrusters hampir sama dengan tunnel / terowongan, tetapi dapat ditarik kembali ke dalam sarung/bungkus setelah tugas. Kita dapat menyediakan kemudi hidrolik untuk dapat ditarik masuk dan dikemudikan elektris dari 20kW ke 1000kW. Motor naik turun, sehingga garis pengarah tidak pernah diputus. Material sarung / bungkus thrusters dapat berupa aluminium atau konstruksi baja, tergantung pada material kapal. Suatu busi penuh dan main paket dikemudikan hidrolik terdiri dari suatu sistem yang dapat ditarik masuk dengan motor hidrolik, tenaga hidrolik sistem tertutup mengemasi dengan kendali klep dan suatu panel pengawas utama dengan joystick untuk kendali.
Gambar 2.3 Azimuth Thruster III. METODOLOGI 3.1 Diagram Alur Penyelesaian Field Project Berikut ini adalah diagram alur penyelesaian field project : Mulai Studi Pustaka
- Buku - Internet - Perpustakaan
Persiapan Penelitian ( lines plan, rencana umum, bow thruster detail)
Survey Lapangan
Gambar 2.2 Rectractable Thruster 2.4 Azimuth Thruster Azimuth thruster mampu bergerak berputar 360 derajat. Dengan daya yang diperlukan dari 150kW ke 1300kW. GME penggunaan menetapkan baling-baling titik nada/lemparan dalam bentuk kemudi terbuka atau dengan alat pemercik. TiapTiap bentuk wujud dapat dioptimalkan untuk kecepatan kapal atau untuk daya dorong tonggak penambat kapal maksimum. Azimuth thrusters ada tersedia dalam Z-Drive Bentuk wujud dengan mesin diesel langsung mengemudi atau dalam L-Drive Bentuk wujud untuk motor elektrik atau motor hidrolik mengemudi. Sistem kendali datang dengan suatu alat penghubung untuk Sistem auto pilot.
Perhitungan Modulus Konstruksi Yang Hilang, ΦF & Vol. Tangki
Pemilihan Bentuk Dan Ukuran Konstruksi Tambahan Tidak Analisis data
Y a Kesimpulan Selesai
Gambar 3.1 Flow Chart Alur Penyelesaian Field Project 3.2 Metode Studi Literatur Pengumpulan data yang dijadikan acuan untuk penyelesaian serta pengerjaan field project baik berupa buku panduan atau buku teks, referensi tugas akhir, laporan penelitian, beberapa referensi yang berhubungan dengan objek. Adapun acuan dalam studi pustaka :
a. Manual instruction bow thruster. b. Konstruksi haluan kapal AHTS (Anchor Handling Tug Supplier). c. Perhitungan modulus berdasarkan rule ABS (American Bureau of Shipping). d. Peraturan tentang bow thruster berdasarkan rule ABS. e. Teori bangunan kapal untuk mencari ΦF. 3.3 Metode Survey Dan Pengambilan Data Menurut Marzuki C (1999 ). Penelitian yang dilakukan pada populasi besar maupun kecil, tetapi data yang dipelajari adalah data dari sampel yang diambil dari populasi tersebut. Metode Survey merupakan sebuah metode pengambilan data yang mempelajari sebuah populasi objek penelitian. Survey dan pengambilan data dilakukan di tempat OJT yaitu di PT. Loh & Loh Construction Indonesia (Miclyn Express Offshore) yang bergerak dibidang pembangunan kapal-kapal offshore dan reparasi kapal. Survey dan pengambilan data berupa : a. Ukuran utama kapal b. Gambar lines plan, general arrangement dan konstruksi kapal c. Gambar detail design bow thruster d. Survey ke kapal AHTS – Hull 103 & 105 (Magellan 1 & 2) : - Konstruksi bow thruster - Instalasi dan ruangan bow thruster - Cara pemasangan di lapangan - Wawancara dengan spv. yang bersangkutan e. Dokumentasi pemasangan dan kontruksi bow thruster dalam bentuk foto 3.4 Pengolahan Data Berdasarkan data-data yang akan didapatkan di lapangan, maka penulis merencanakan tahapan pengolahan data sebagai berikut : a. Penggambaran kapal dalam bentuk 3D secara keseluruhan berdasarkan lines plan dan general arrangement. b. Penggambaran kontruksi bagian haluan dan konstruksi bow thruster
c. Perhitungan modulus yang hilang akibat pemotongan beberapa bagian konstruksi haluan untuk pemasangan bow thruster dan rencana penambahan konstruksi tambahan yang sesuai. d. Analisa perhitungan ΦF sebelum dan sesudah pemasangan bow thruster. e. Analisa perhitungan volume tangki air tawar yang berkurang akibat pemasangan bow thruster terhadap kebutuhan air tawar kapal. IV. PENGOLAHAN DATA 4.1 Penggambaran Kapal AHTS Pada proses penggambaran adalah menggambar bentuk badan luar kapal anchor handling tug, sehingga tampak bentuk sebenarnya dan bisa diproyeksikan dari berbagai sudut penglihatan. Dalam menggambar ada dua metode yaitu metode manual atau yang lebih dikenal metode lapangan yang sering digunakan oleh para pekerja kapal lapangan dalam meng-sket bentuk kapal dan metode komputerisasi menggunakan software autocad.
Gambar 4.1 Kapal Magellan 1 4.2 Perhitungan Modulus Konstruksi Data Ukuran Utama Kapal Length O.A : 52,00 m Length B.P : 44,40 m Length W.L : 48,80 m Beam Mld : 15,00 m Depth Mld : 6,50 m Draft Mld : 5,00 m Draft Max : 5,70 m Cb : 0,52 Vs : 13 knots L Konstruksi : 47,336 m Type Kapal : Anchor Handling Tug (Support Vessel Offshore) Nama Kapal : Magellan 1 & 2 Konstuksi : Melintang
Tabel 4.1Ukuran Profil Konstruksi
Gambar 4.2 Rencana Konstruksi Yang Terpotong Setelah proses marking selesai, kemudian konstruksi – konstruksi yang tertera di atas dipotong hingga bentuknya seperti gambar di bawah ini. Dimana garis yang berwarna biru menunjukkan konstruksi tambahan.
4.3 Pemotongan Dan Penambahan Konstruksi Haluan Untuk Pemasangan Tunnel Bow Thruster Adanya penambahan peralatan manuver untuk mempercepat proses berlayar pada kapal dengan memasang thruster dynamic pada bagian bow dan stern. Untuk pemasangan bow thruster pada bagian depan / haluan diperlukan lubang atau lebih dikenal tunnel thruster sebagai tempat blade propeller thrusternya yang dipasang secara melintang. Sesuai gambar yang disetujui ABS pemasangan tunnel bow thruster pada frame 65 dan 66, sehingga ada beberapa bagian konstruksi yang terpotong. Oleh karena itu, diperlukan perhitungan terhadap konstruksi yang terpotong dan harus adanya penambahan konstruksi yang sesuai pada konstruksi tersebut.
Gambar 4.3 Konstruksi Sesudah Terpotong 4.4. Mencari Posisi ΦF Sebelum Pemasangan Bow Thruster Pada Keadaan Semua Tanki Kosong Sebelumnya kita cari terlebih dahulu berapa besar sarat kosong kapal dan digunakan terhadap perbandingan sarat penuh dengan nilai Δ (displacement) Sarat kapal Δ 5m 1.960,9090 ton xm 686,2011 ton Nilai x merupakan sarat kosong kapal dengan berat LWT kapal 686,2011 ton x = 5 m x 686,2011 ton = 1,75 m 1.960,9090 ton
Gambar 4.55 Water Plane Area Pada Sarat Kosong 1,75 m Dari gambar di atas diketahui : - Midship = st.5 - h / jarak station = 4,8 m
Fr 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tabel 4.2 ΦF Pada Keadaan Tangki Kosong ½ lebar 0,900 m 4,406 m 7,424 m 7,500 m 7,433 m 6,712 m 4,810 m 2,523 m 0,199 m
F.S 1 4 2 4 2 4 2 4 1 Σ1
Hasil 0,900 17,624 14,848 30,000 14,866 26,848 9,620 10,092 0,199 124,997
F.M -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Σ2
Hasil -3,600 -52,872 -29,696 -30,000 0 26,848 19,240 30,276 0,796 -39,008
LCF = (Σ2/Σ1) x h = (-39,008 m² / 124,997 m²) x 4,8 m = -1,4979 m Jadi, LCF berada dibelakang midship sejauh 1,4979 m
Gambar 4.56 Posisi ΦF Sebelum Pemasangan Bow Thruster Pada Keadaan Tangki Kosong 4.5 Mencari Posisi ΦF Setelah Pemasangan Bow Thruster Pada Keadaan Semua Tanki Kosong Trim = L x p x d W x GML Dimana : L = panjang kapal = 52 m p = berat bow thruster = 3,68 ton d = jarak dari midship ke centre line bow thruster = 18,30 m W = berat kapal pada kondisi semua tanki kosong = 686,2011 ton Tabel 4.3 WPA Pada Keadaan Tangki Kosong WL 0 0,875 1,75
Luas G.A 25,719 m² 141,631 m² 175,316 m²
FS 1 4 1 Σ1
Hasil 25,719 566,524 175,316 767,559
F.M 0 0,875 1,75 Σ2
Hasil
0 495,708 306,803 802,511
GML = BML + KB – KG Dimana : KB = diambil dari perhitungan tabel garis air di atas = (Σ2 / Σ1) x h = (802,511 m² / 767,559 m²) x 0,875 m = 0,92 m
KG = ½ x tinggi sarat kosong = ½ x 6,5 m = 3,25 m BML = IL / V = (1/12 x B x L³) / V Dimana : B = lebar kapal = 15 m L³ = (52 m)³ = 140.608 m³ V = 686,2011 ton /1,025 ton/m³ = 669,4645 m³ BML = (1/12x15mx140.608 m³) / 669,4645 m³ = 262,538 m GML = BML + KB – KG GML = 262,538 m + 0,92 m – 3,25 m = 260,208 m Trim = L x p x d W x GML Trim = 52 m x 3,68 ton x 18,3 m 686,2011 ton x 260,208 m = 0,196 m ΔT = ½ trim = ½ x 0,196 m = 0,098 m Sehingga, pada haluan ada pengurangan sebesar - 0,098 m dan pada buritan ada penambahan sebesar + 0,098 m. Kemudian digambarkan pada autocad dan di dapat pergeseran titik LCF sebesar -0,817 m dari midship ke arah belakang :
Gambar 4.57 Posisi ΦF Sesudah Pemasangan Bow Thruster Pada Keadaan Tangki Kosong 4.5 Analisa Pada Volume Tangki Yang Berkurang Akibat Pemasangan Bow Thruster Mencari Kebutuhan Fresh Water / Air Tawar Kapal Untuk Minum ( Wmi ) = (Zc x Cmi xS )/ (24xVsx1000) Dimana : Cmi = Koef. pemakaian (10-20)Kg/crew hari Kebutuhan kapal = 15 kg/crew . hari S = radius pelayaran = 1023 mil Zc = jumlah ABK = 26 orang Wmi = (26 x 15 x 1023) / (24 x 13 x 1000) = 1,28 ton
Untuk Cuci (Wcu) = (Zc x Ccu x S ) / (24 x Vs x 1000) Dimana : Ccu = Koefisien (80-200 kg / crew. hari) = 100 kg/crew.hari Wcu = (26 x 100 x 1023) / (24 x 13 x 1000) = 8,252 ton Untuk Pendinginan Mesin (Wpm) = (2-5) x BHP Dimana : Cpm = Koefisien air pendingin (2-5) kg = 3 kg BHP = 8200 HP Wpm= 3 x 4100 = 12300 kg = 12,3 ton Tabel 4.10 Kebutuhan Air Tawar
Analisa Kapasitas Tangki Dengan Kebutuhan Sebelum kita analisa kesesuainnya, harus diketahui dahulu berapa hari operasional kapal ini dari keberangkatan sampai ketempat tujuan. T = S / Vs, dimana : T = waktu tempuh kapal (hari) S = jarak tempuh kapal = 1023 mill = 1023 x 1609,344 m = 1.646.359 m Vs = 13 knot = 13 x 0,5144 = 6,6878 m/s T = 1.646.359 m / 6,6878 m/s = 246.173,48 detik = 68,38 jam = 2,84 hari --- dibulatkan menjadi 3 hari Tabel 4.11 Analisa Kapasitas Tangki Dengan Kebutuhan
Dari tabel di atas dapat dihitung kecukupan kapasitas tangki terhadap kebutuhan : X = Kapasitas Tangki / Kebutuhan FW 3 Hari = 211,81 ton / 21,832 ton = 9,7 hari Sehingga kebutuhan dapat di suplai kapal untuk 3 kali perjalanan yaitu selama 9,7 hari.
Jadi berkurangnya volume tangki fresh water akibat pemasangan tunnel bow thruster tidak mengakibatkan kurangnya suplai untuk kebutuhan air tawar selama kapal operasional V. KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Adapun beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari proses pengerjaan laporan tugas akhir atau field project : 1. Adanya pemasagan bow thruster mengakibatkan beberapa modulus hilang pada konstruksi haluan, sehingga melalui perhitungan analisa konstruksi direncanakan konstruksi tambahan berupa bracket, profil dan bentuk plat sesuai dengan keadaan kontruksi untuk mengganti modulus konstruksi yang hilang dengan tidak mengurangi kenyamanan pada ruang operasional bow thruster. 2. Setelah dilakukan perhitungan analisa terhadap pengaruh pemasangan dynamic position yaitu bow thruster terhadap posisi ΦF mengalami perbedaan seperti pada tabel di bawah ini : Tabel 5.1 Rangkuman Posisi Φ F
3. Berkurangnya volume tangki fresh water akibat pemasangan bow thruster tidak mengakibatkan kurangnya suplai untuk kebutuhan air tawar selama kapal 3 hari operasional, karena kapasitas tangki yang semula 223,1 ton menjadi 211,81 ton berkurang sebesar 11,29 ton akibat pemasangan bow thruster masih mampu memsuplai kebutuhan lebih dari masa operasional kapal yaitu selama 9 hari.
DAFTAR PUSTAKA
ABS. (2011). Rules For Building And Classing Steel Vessels Feb 2011 Part 4 Vessel System And Machinery. American: American Bureau Of Shipping. Eyres, D.J. (2001). Ship Construction Fifth Edition. England: Butterworth Heinemann Marzuki, C. ( 1999 ). Metodologi Riset . Jakarta: Erlangga. Yardwood, Alf. (2007). Introduction to Autocad 2008 2D and 3D. England: Elsevier Hyundai Thruster. (2009). Thruster CP And FP Propeller. Korea: Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. Berliandy, Nofen. (2008). Teori Bangunan Kapal PPNS ITS. Surabaya: Catatan Kuliah Semester 2
