1
Analisa Kinerja Sistem Tambat Semi-submersible dengan Fixed Riser dan Flexible Riser Arief Syarifuddin, Eko Budi Djatmiko, dan Murdjito Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail:
[email protected] Abstrak—Sistem tambat merupakan komponen penting untuk bisa menjaga tension dan stress pada riser agar tetap aman. Analisa sistem tambat juga penting untuk dapat menjaga offset struktur agar tetap di bawah kriteria. Analisa untuk penelitian ini dilakukan pada kondisi ULS (Ultimate Limit State) dan ALS (Accidental Limit State). Analisa tension maksimum tali tambat mengacu kepada API RP 2SK dan DNV OS E301, sedangkan offset maksimum struktur mengacu kepada API RP 16Q dan DNV OS E301. Simulasi domain waktu yang digunakan pada penelitian ini adalah 3 jam. Hal tersebut berdasarkan DNV OS E301. Tension tali tambat maksimum dan offset maksimum struktur yang dihasilkan pada kondisi ULS telah memenuhi kriteria yang ditetapkan, akan tetapi untuk arah 00 kondisi ULS tidak memenuhi kriteria yang ditetapkan DNV OS E301. Pada kondisi ALS tension tali tambat yang dihasilkan memenuhi kriteria yang ditetapkan API RP 2SK dan DNV OS E301. Sedangkan untuk offset maksimum struktur yang dihasilkan tidak diijinkan oleh API RP 16Q dan DNV OS E301. Analisa riser menghasilkan stress dan tension yang masih dalam batas aman kriteria ketika kondisi ULS dan ALS. Dengan demikian, ssstem tambat yang digunakan dapat bekerja dengan optimal karena dapat melindungi riser untuk menghasilkan stress dan tension yang masih dalam batas aman. Kata Kunci— fixed riser, flexible riser, offset, semi-submersible “Essar Wildcat”, stress, tension.
DAFTAR NOTASI 𝑀𝑀(𝜔𝜔) 𝐶𝐶(𝜔𝜔) 𝐾𝐾(𝜔𝜔) X
r 𝑀𝑀𝑠𝑠 , 𝑀𝑀𝑎𝑎 𝑋𝑋̈(𝑡𝑡) 𝐹𝐹𝑑𝑑𝑑𝑑 𝐹𝐹𝑤𝑤𝑤𝑤 𝐹𝐹ℎ 𝐹𝐹𝑤𝑤 𝐹𝐹𝑐𝑐 𝐹𝐹𝑚𝑚
𝑀𝑀
D
matrik massa fungsi frekuensi (ton) matrik damping fungsi frekuensi (ton/s) matrik kekakuan fungsi frekuensi (kN/m) vektor beban kompleks memberikan informasi pada amplitudo beban dan fase pada semua derajat kebebasan. Pola 𝑒𝑒 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 menetapkan variasi harmonik dari contoh beban dengan frekuensi vektor displacement (m) matriks massa struktur dan added mass (ton) vektor percepatan vessel (m/s2) wave drift forces (kN) gaya gelombang akibat frekuensi gelombang (kN) gaya hidrostatik (kN) gaya angin (kN) gaya arus (kN) gaya tali tambat (kN) matriks massa struktur (ton) matriks damping hidrodinamis (ton/s)
𝜁𝜁̇(2) 𝜁𝜁̈(2) 𝐹𝐹 (2) 𝐹𝐹𝑤𝑤 𝐹𝐹𝑐𝑐 𝐹𝐹𝑚𝑚
amplitudo kecepatan orde kedua (m/s) amplitudo percepatan orde kedua (m/s2) gaya gelombang orde kedua (kN) gaya angin (kN) gaya arus (kN) restoring force (kN) beban angin lateral (kN) Fyw massa jenis udara (ton/m3) ρa kecepatan angin (m/s) Vw luas proyeksi lateral vessel (m2) Ay koefisien drag beban angin lateral Cyw fungsi bentuk untuk beban lateral fyw sudut datang angin (0) θw beban angin longitudinal (kN) Fxw luas proyeksi longitudinal vessel (m/s) Ax koefisien drag beban angin longitudinal Cxw fungsi bentuk untuk beban longitudinal fxw momen yaw angin (kN.m) Mxyw L panjang kapal (m) koefisien momen yaw Cxyw beban arus lateral (kN) 𝐹𝐹𝑦𝑦𝑦𝑦 𝜌𝜌𝑤𝑤 massa jenis air (ton/m3) kecepatan arus (m/s) 𝑉𝑉𝑐𝑐 panjang garis air struktur (m) 𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤 𝑇𝑇 draft struktur (m) koefisen drag beban arus lateral 𝐶𝐶𝑦𝑦𝑦𝑦 𝜃𝜃𝑐𝑐 sudut datang arus (0) beban arus longitudinal total (kN) 𝐹𝐹𝑥𝑥𝑥𝑥 𝐹𝐹𝑥𝑥 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 beban arus longitudinal akibat drag (kN) 𝐹𝐹𝑥𝑥 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 beban arus longitudinal akibat friction drag (kN) 𝐹𝐹𝑥𝑥 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 beban arus longitudinal akibat propeller drag (kN) 𝑀𝑀𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 momen yaw arus (kN.m) ec/LwL rasio eksentrisitas 𝐹𝐹𝑊𝑊𝑊𝑊 (1) (𝑡𝑡) beban gelombang orde pertama fungsi waktu (kN) 𝐹𝐹𝑊𝑊𝑊𝑊 (1) (𝑡𝑡) beban exciting gelombang orde pertama per unit amplitudo gelombang (kN) sudut fase komponen gelombang orde pertama 𝜀𝜀𝑖𝑖 amplitudo komponen gelombang orde pertama 𝑎𝑎𝑖𝑖 𝑆𝑆(𝜔𝜔) fungsi spektra gelombang (m2/(rad/s)) 𝐷𝐷𝑖𝑖𝑖𝑖 drift force per unit amplitudo gelombang (kN)
2 Tabel 1. Principal dimension dari semi-submersible
I. PENDAHULUAN
B
erkembangnya teknologi eksplorasi ke laut dalam membuat anjungan terapung seperti FPSO dan semisubmersible, menjadi anjungan yang mulai dominan digunakan untuk eksplorasi minyak dan gas bumi di laut dalam. Salah satu komponen penting yang harus diperhatikan pada struktur terapung adalah tali tambat. Salah satu aspek penting pada tali tambat yang harus dianalisa adalah tension yang dihasilkan ketika tali tambat tersebut ketika dioperasikan. Pada bulan Desember 1990, sebuah badai di North Sea menyebabkan beberapa kegagalan sistem tambat semi-submersible. Hal ini menyebabkan pentingnya melakukan analisa terhadap sistem tambat dalam berbagai kondisi cuaca untuk mengetahui pengaruh pendorong dan redaman sistem tambat pada berbagai moda gerakan dan kekuatan dari sistem tambat [1]. Gerakan yang terjadi pada semi-submersible saat melakukan operasinya diakibatkan oleh beban lingkungan (angin, gelombang, dan arus) dimana anjungan tersebut beroperasi. Gerakan tersebut menimbulkan gaya-gaya yang bekerja pada sistem tambat. Begitu juga sebaliknya sistem tambat memberikan gaya pengembali pada anjungan agar gerakannya menjadi kecil [2]. Oleh karena itu, sistem tambat pada semi-submersible sangat perlu untuk dianalisa sebelum dioperasikan ke site. Tujuan dari dilakukannya analisa terhadap sistem tambat adalah untuk dapat mengetahui perencanaan sistem tambat yang tepat dan aman.
Description Length overall Breadth (moulded) Large colum diameter Small colum diameter Corner colum diameter Height of pontoons Horizontal inside brace Horizontal outside brace Height to main deck Beam pontoons (with sponsoon) Horizontal diagonal brace Vertical diagonal brace Operating draught Operating displacement VCG (Operating) GM (Operating)
Unit
Quantity
m m m m m m m m m m m m m ton m m
108,2 71,8 7,92 5,79 5,2 6,71 1,1 1,1 36,58 13,72 0,625 1 21,335 24173 17,83 2,74
Data di atas merupakan acuan untuk pemodelan semisubmersible “Essar Wildcat” seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Pemodelan semi-submersible
Data mooring yang digunakan tersaji pada Tabel 2. Tabel 2. Mooring properties dari semi-submersible
Gambar 1. Semi-submersible dengan fixed riser dan flexible riser [3]
Penggunaan riser pada semi-submersible juga memberikan pengaruh pada kinerja dari sistem tambat. Sehingga, penting untuk diketahui tension yang dihasilkan sitem tambat agar dapat menjaga tension dan stress yang dihasilkan oleh riser. Penelitian ini akan memodelkan semi-submersible dengan fixed dan flexible riser seperti yang tampak pada gambar 1. II. METODE PENELITIAN Tahapan awal untuk memulai penelitian ini adalah dengan melakukan studi literatur dan mencari data-data yang dibutuhkan dalam menunjang penelitian ini. Data yang diperoleh sebagian besar diperoleh dari PT. Global Maritime. Struktur yang digunakan adalah semi-submersible “Essar Wildcat” yang akan dioperasikan di perairan Belanak-Natuna. Berikut ini adalah data-data yang digunakan:
Description Chain type Chain size Length of chain Chain break load Chain weight in air Chain weight in water Anchor type Number of line 45
Quantity Studlink chain R4 76 mm diameter 1150 m (approximate) 611,963 tonnes 0,126 tonnes/m 0,011 tonnes/m 8x15000kg HY -17 anchor. 8 0
90 135 180
Gambar 3. Perencanaan sistem mooring dan arah pembebanan
3 Data fixed dan flexible riser yang digunakan tersaji pada tabel 3 - tabel 5. Tabel 3. Data fixed riser
Description Jumlah tensioner Panjang antar riser joint Panjang antar pup joint Diameter luar Ketebalan pipa Yield strength Berat udara riser joint Berat tenggelam riser joint Berat udara pup joint Berat tenggelam pup joint Berat slip joint
Unit m m m m MPa ton ton ton ton ton
Quantity 12 9,144 3,048 0,5334 0,0127 448,16 2,95 2,57 1,52 1,32 5,32
(1) 𝑀𝑀(𝜔𝜔)𝑟𝑟̈ + 𝐶𝐶(𝜔𝜔)𝑟𝑟̇ + 𝐾𝐾(𝜔𝜔)𝑟𝑟 = 𝑋𝑋𝑒𝑒 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 Sedangkan untuk nilai RAO dapat diperoleh dengan Persamaan (2) dan (3) [6]. RAO gerakan translasional 𝜁𝜁 (2) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝑘𝑘0 (𝑚𝑚⁄𝑚𝑚) 𝜁𝜁0
merupakan perbandingan langsung antara amplitudo gerakannya dibanding dengan amplitudo gelombang (dalam satuan panjang). RAO gerakan rotasional 𝜁𝜁 𝜁𝜁 (3) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝑘𝑘0 = (𝜔𝜔 2 ⁄𝑘𝑘0 )𝜁𝜁 (𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 ⁄𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 ) 𝑘𝑘 𝑤𝑤 𝜁𝜁0
Tabel 4. Data flexible riser butane dan propane Parameter
Unit Butane Propane
Pipe O.D. Pipe I.D.
mm mm
Weight in air empty Maximum tension Length from EF flange to MWA clamp Length from MWA clamp to PLEM Total length from EF flange to PLEM Pretension - buoy case (with content)
220,2 152,4
220,2 152,4
kg/m 66,3 tonnes 167,9 m 140 m 111 m 251 kN 42,9
66,3 167,9 143 111 254 41,4
Tabel 5. Data flexible riser umbilical dan power cable Parameter
Umbilical
Unit
Power Cable
Nominal diameter
mm
84
124
Weight in air
kg/m
16,2
38,7
Weight in water
kg/m
10,7
27,6
Maximum rension (dynamic)
tonnes
5,0
27,8
Length from EF flange to MWA clamp
m
134
136
Length from MWA clamp to PLEM
m m
161
109
Total length from EF Flange to PLEM
295
245
Pretension - buoy case (with content)
kN
17,8
-
Data lingkungan yang digunakan adalah Metocean Belanak seperti yang tersaji pada tabel 6 di bawah ini: Tabel 6. Data lingkungan Metocean Belanak
Description Depth (m) Wave: Hs (m) Tz (m) Current: Surface (m) Mid depth (m) Near bottom (m) Angin: 1-minute speed (m/s)
Setelah diperoleh semua data yang dibutuhkan, maka langkah selanjutnya melakukan pemodelan. Setelah dilakukan pemodelan, selanjutnya dilakukan analisa RAO dengan menggunakan frequency domain analysis. Persamaan (1) digunakan untuk perhitungan frequency domain analysis [5].
NE 90
N 90
NW 90
W 90
SW 90
5,3 8,5
3,5 7,5
1,9 5,8
1,8 5,7
2,2 6,2
0,9 0,6 0,6
0,6 0,5 0,5
0,6 0,5 0,5
0,8 0,8 0,8
0,8 0,6 0,6
24
22
19
17
19
𝑔𝑔 0
merupakan perbandingan antara amplitudo gerakan rotasi dengan kemiringan gelombang (hasil kali antara angka gelombang dengan amplitudo gelombang insiden). RAO merupakan salah satu input untuk memperoleh tension dan offset maksimum. Analisa untuk tension tali tambat dapat dilakukan dengan menggunakan Persamaan (5) dan (6) [7]. ̈ = 𝐹𝐹𝑑𝑑𝑑𝑑 (𝑡𝑡) + 𝐹𝐹𝑤𝑤𝑤𝑤 (𝑡𝑡) + 𝐹𝐹ℎ (𝑡𝑡) + 𝐹𝐹𝑤𝑤 (𝑡𝑡) + (𝑀𝑀𝑠𝑠 + 𝑀𝑀𝑎𝑎 )𝑋𝑋(𝑡𝑡) (𝑡𝑡) (𝑡𝑡) 𝐹𝐹𝑐𝑐 + 𝐹𝐹𝑚𝑚 (4) Persamaan gerak spread mooring adalah sebagai berikut [8]: (5) 𝑀𝑀𝜁𝜁 (̈ 2) + 𝐷𝐷𝜁𝜁 (̇ 2) = 𝐹𝐹𝑤𝑤 + 𝐹𝐹𝑐𝑐 + 𝐹𝐹𝑚𝑚 + 𝐹𝐹 (2) Kedua persamaan di atas termasuk didalam analisa time domain. Ketika melakukan analisa frequency dan time domain tentu akan dipengaruhi oleh beban lingkungan. Persamaan untuk menghitung beban lingkungan adalah sebagai berikut: • Beban Angin Persamaan beban angin dapat dihitung dengan persamaan berikut [9] - [12]: Beban Angin Lateral Beban angin lateral dihitung dengan Persamaan (6). 1 (6) 𝐹𝐹𝑦𝑦𝑦𝑦 = 𝜌𝜌𝑎𝑎 𝑉𝑉𝑤𝑤 2 𝐴𝐴𝑦𝑦 𝐶𝐶𝑦𝑦𝑦𝑦 𝑓𝑓𝑦𝑦𝑦𝑦 (𝜃𝜃𝑤𝑤 ) 2 Beban Angin Longitudinal Persamaan (7) untuk menghitung beban angin longitudinal. 1 (7) 𝐹𝐹𝑥𝑥𝑥𝑥 = 𝜌𝜌𝑎𝑎 𝑉𝑉𝑤𝑤 2 𝐴𝐴𝑥𝑥 𝐶𝐶𝑥𝑥𝑥𝑥 𝑓𝑓𝑥𝑥𝑥𝑥 (𝜃𝜃𝑤𝑤 ) 2 Momen Yaw Angin Persamaan (8) untuk menghitung momen yaw angin. 1 (8) 𝑀𝑀𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 = 𝜌𝜌𝑎𝑎 𝑉𝑉𝑤𝑤 2 𝐴𝐴𝑦𝑦 𝐿𝐿𝐶𝐶𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 (𝜃𝜃𝑤𝑤 ) 2
• Beban Arus Persamaan beban arus dapat dihitung dengan persamaan berikut [11],[12]: Beban Arus Lateral Beban arus lateral dapat diperoleh dari Persamaan (9) 1 (9) 𝐹𝐹𝑦𝑦𝑦𝑦 = 𝜌𝜌𝑤𝑤 𝑉𝑉𝑐𝑐2 𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤 𝑇𝑇𝐶𝐶𝑦𝑦𝑦𝑦 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝜃𝜃𝑐𝑐 ) 2 Beban Arus Longitudinal Beban arus longitudinal dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan (10). (10) 𝐹𝐹𝑥𝑥𝑥𝑥 = 𝐹𝐹𝑥𝑥 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 + 𝐹𝐹𝑥𝑥 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 + 𝐹𝐹𝑥𝑥 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝
4 Momen Yaw Arus Momen yaw arus ditentukan dengan menggunakan Persamaan (11). 𝑒𝑒 (11) 𝑀𝑀𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 = 𝐹𝐹𝑦𝑦𝑦𝑦 � 𝑐𝑐 � 𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤 𝐿𝐿𝑤𝑤𝑤𝑤
• Beban Gelombang Beban gelombang time series dapat dibangkitkan dari spektrum gelombang sebagai first order dan second order. Berikut adalah persamaan gaya gelombang first order: (1) 𝐹𝐹𝑊𝑊𝑊𝑊 (1) (𝑡𝑡) = ∑𝑁𝑁 ( 𝜔𝜔𝑖𝑖 ) cos[𝜔𝜔𝑖𝑖 + 𝜀𝜀𝑖𝑖 ]𝑎𝑎𝑖𝑖 𝑖𝑖=1 𝐹𝐹𝑊𝑊𝑊𝑊
(12)
Berikut adalah persamaan gaya gelombang second order:
𝑁𝑁 𝐹𝐹𝑊𝑊𝑊𝑊 (2) (𝑡𝑡) = ∑𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 ∑𝑗𝑗 =1 𝑎𝑎𝑖𝑖 𝑎𝑎𝑗𝑗 𝐷𝐷𝑖𝑖𝑖𝑖 cos�(𝜔𝜔𝑖𝑖 − 𝜔𝜔𝑗𝑗 )𝑡𝑡 + (𝜀𝜀𝑖𝑖 − 𝜀𝜀𝑗𝑗 )� (13)
Setelah memperhitungkan semua beban. Langkah berikutnya adalah menentukan rules yang digunakan sebagai acuan untuk analisa output yang dihasilkan. Tabel 7 di bawah ini merupakan faktor keamanan yang ditetapkan oleh DNV OS E301 [13] pada kondisi ULS dan ALS:
Kriteria stress maksimum untuk fixed riser adalah 301 MPa. Sedangkan untuk tension maksimum di flexible riser adalah butane dan propane (167.9 ton), umbilical (5 ton), dan power cable (27.8 ton). Teori untuk Von Mises stress pada riser adalah dengan menggunakan Persamaan (14) dan (!5). 2 = (𝜎𝜎𝑡𝑡𝑡𝑡 − 𝜎𝜎𝑐𝑐 )2 + (𝜎𝜎𝑐𝑐 − 𝜎𝜎𝑟𝑟 )2 + (𝜎𝜎𝑟𝑟 − 𝜎𝜎𝑡𝑡𝑡𝑡 )2 (14) 2𝜎𝜎𝑣𝑣𝑣𝑣 Sedangkan, teori untuk tension pada riser adalah sebagai berikut: (15) 𝑇𝑇𝑒𝑒 = 𝑇𝑇𝑡𝑡𝑡𝑡 + (−𝑃𝑃𝑖𝑖 𝐴𝐴𝑖𝑖 ) − (−𝑃𝑃𝑂𝑂 𝐴𝐴0 ) III. HASIL DAN DISKUSI
Pada penelitian ini menghasilkan tension yang dialami tali tambat dan offset yang dialami semi-submersible pada kondisi ULS dan ALS. Hasil untuk tension dan offset maksimum pada kondisi ULS (Ultimate Limit State) dapat dilihat dari pembahasan berikut. Hasil analisa untuk tension maksimum tali tambat dapat dilihat pada gambar 4 dan gambar 5 di bawah ini:
Tabel 7. Faktor keamanan DNV OS E301
Konsekuensi Kelas
Kondisi
Tipe Analisa
Faktor
Tension
Keamanan
2
ULS
Dynamic
2.1
2
ALS
Dynamic
1,25
dimana: • Kelas 2 adalah kondisi dimana kegagalan sistem tambat dapat mengakibatkan konsekuensi yang tidak dapat diterima. Kriteria faktor keamanan untuk API RP 2SK [14] dapat dilihat pada tabel 8 di bawah ini:
Gambar 4. Grafik tension maksimum di fairlead untuk kondisi ULS
Tabel 8. Faktor keamanan API RP 2SK
Safety Factor ULS
1,67
ALS
1,25
Faktor keamanan diperlukan untuk menentukan tension maksimum yang diijinkan yaitu dengan cara Minimum Breaking Load/Safety Factor. Berdasarkan kriteria DNV OS E 301 untuk kondisi ULS tidak boleh lebih dari 291,411 ton. Berdasarkan API RP 2SK tidak boleh lebih dari 366,445 ton (Minimum Breaking Load/Safety Factor). Pada kondisi ALS tidak boleh lebih dari 489,570 ton untuk kedua rules. Analisa offset maksimum yang dialami struktur terbagi menjadi dua kriteria yaitu: menurut DNV OS E301 offset maksimum yang dialami semi-submersible dengan fixed riser adalah 2,5% dari kedalaman laut yaitu kurang dari 2,25 m. Sedangkan menurut API RP 16Q [15] kriteria offset maksimum semi-submersible dengan fixed riser (drilling riser) tidak boleh melebihi tan (40) x jarak vertikal flex joint ke titik berat struktur yaitu kurang dari 5,036 m. Sistem tambat akan bekerja dengan baik jika tension maksimum yang dihasilkan tali tambat dan offset struktur masih di bawah kriteria yang diijinkan.
Gambar 5. Grafik tension maksimum di anchor untuk kondisi ULS
Grafik diatas menunjukkan bahwa semua tension maksimum tali tambat yang dihasilkan baik itu di fairlead atau di anchor adalah dalam batas aman untuk kriteria API RP 2SK, untuk kriteria yang ditetapkan DNV OS E301 tension tali tambat maksimum di fairlead pada arah 00 tidak memenuhi kriteria yang ditetapkan, untuk arah lainnya masih dalam batas aman. Setelah melakukan analisa tension maksimum pada tali tambat, selanjutnya adalah analisa offset struktur kondisi ULS. Berikut ini adalah hasil untuk offset maksimum yang dihasilkan semi-submersible:
5 menghasilkan stress dan tension maksimum yang masih dalam batas aman kriteria. Setelah diperoleh tension dan offset pada kondisi ULS, selanjutnya dilakukan analisa kondisi ALS. Analisa tension tali tambat pada kondisi ALS hanya dilakukan untuk arah pembebanan yang menghasilkan tension terbesar saat analisa kondisi ULS yaitu pada arah 00. Hasil tension maksimum yang dihasilkan adalah sebagai berikut:
Gambar 6. Grafik offset maksimum semi-submersible dengan fixed riser
Gambar 8. Grafik tension maksimum tali tambat di fairlead kondisi ALS
Gambar 7. Grafik offset maksimum semi-submersible dengan flexible riser
Pada kondisi ULS diperoleh grafik untuk offset maksimum struktur yang memenuhi kriteria yang ditetapkan API RP 16Q (bernilai kurang dari 5,036 m). Offset maksimum arah 00 belum memenuhi kriteria yang ditetapkan DNV OS E301 karena bernilai lebih dari 2,25 m. Arah lainnya masih dalam batas aman. Pada kondisi ULS juga menghasilkan stress pada fixed riser dan tension pada flexible riser yang tersaji pada tabel 10 dan tabel 11 di bawah ini: Tabel 10. Von Mises stress maksimum pada fixed riser
Arah Pembebanan (°) 0 'NE' 45 'N' 90 'NW' 135 'W' 180 'SW'
Von Mises stress pada fixed riser (MPa) di Top di Plem 2,808 29,994 1,439 28,276 0,420 27,190 0,834 27,190 0,001 27,038
Gambar 9. Grafik tension maksimum tali tambat di anchor kondisi ALS
Grafik untuk kondisi ALS menunjukkan bahwa tension maksimum yang dihasilkan masih dalam batas aman Hal tersebut dikarenakan tidak ada tension tali tambat yang melebihi tension maksimum yang ditetapkan kriteria (semua tension yang dihasilkan bernilai kurang dari 489.570 ton). Sedangkan untuk analisa offset maksimum dapat dilihat pada grafik di bawah ini:
Tabel 11. Tension maksimum pada flexible riser
Arah Pembebanan (°) 0 'NE' 45 'N' 90 'NW' 135 'W' 180 'SW'
Tension Maksimum Flexible Riser (ton) Power Butane Propane Umbilical Cable 35,938 38,653 4,161 2,409 37,008 38,578 4,386 2,140 36,395 38,587 4,316 2,093 33,683 41,199 4,597 2,043 36,141 40,747 4,293 2,101
Tabel 10 dan 11 menunjukkan bahwa untuk kondisi ULS sistem tambat yang bekerja dapat melindungi riser untuk
Gambar 10. Grafik offset semi-submersible “Essar Wildcat” dengan fixed riser pada kondisi ALS
6 tension yang aman, sedangkan offset yang dihasilkan melebihi kriteria API dan DNV. Hasil analisa untuk riser menunjukkan bahwa untuk kondisi ULS dan ALS sistem tambat yang bekerja dapat melindungi riser untuk menghasilkan stress dan tension maksimum yang masih dalam batas aman kriteria. Saran untuk penelitian selanjutnya yaitu dilakukan analisa fatigue pada tali tambat, fixed, dan flexible riser. Bisa juga dilakukan analisa lainnya yaitu dengan menggunakan kondisi lingkungan non-collinear.
Gambar 11. Grafik offset maksimum semi-submersible “Essar Wildcat” dengan flexible riser pada kondisi ALS
Pada kondisi ALS diketahui bahwa offset maksimum struktur melebihi kriteria yang diijinkan oleh DNV OS E301 dan API RP 2SK. Sehingga, diperlukan upaya untuk bisa menjaga sistem tambat agar tetap bisa bekerja secara optimal. Pada kondisi ALS stress pada fixed riser dan tension pada flexible riser tersaji pada tabel 11 dan 12 di bawah ini: Tabel 11. Von Mises stress maksimum pada fixed riser
Arah Pembebanan (°) 0 'NE'
Von Mises stress pada fixed riser (MPa) di Top di Plem 5.290 30.960
Tabel 12. Tension maksimum pada flexible riser
Arah Pembebanan (°) 0 'NE'
Tension Maksimum Flexible Riser (ton) Power Butane Propane Umbilical Cable 35,938 38,653 4,161 2,405
Tabel 11 dan 12 menunjukkan bahwa untuk kondisi ALS sistem tambat yang bekerja dapat melindungi riser untuk menghasilkan stress dan tension maksimum yang masih dalam batas aman kriteria. IV. KESIMPULAN/RINGKASAN Hasil analisa kondisi ULS adalah semi-submersible “Essar Wildcat” dengan fixed riser menghasilkan tension maksimum 306,097 ton di fairlead, untuk offset maksimum ke arah sumbu-x sebesar 2,66 m. Pada semi-submersible “Essar Wildcat” dengan flexible riser menghasilkan tension maksimum di fairlead sebesar 311,058 ton, untuk offset maksimum ke arah sumbu-x sebesar 2,667 m. Tension dan offset maksimum yang dihasilkan akibat arah pembebanan 00, sehingga pada arah ini tidak memenuhi kriteria DNV, akan tetapi untuk kriteria API semua arah masih dalam batas aman. Hasil analisa kondisi ALS adalah semi-submersible dengan fixed riser menghasilkan tension tali tambat maksimum sebesar 396,999 ton di fairlead, sedangkan untuk offset maksimum ke arah sumbu-y sebesar 9,732 m. Pada semisubmersible “Essar Wildcat” dengan flexible riser menghasilkan tension maksimum adalah sebesar 410,268 ton di fairlead, sedangkan untuk offset maksimum ke arah sumbuy sebesar 10,342 m. Sehingga, kondisi ALS menghasilkan
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada PT. Global Maritime yang telah bersedia memberikan data yang dibutuhkan untuk pengerjaan jurnal ini. DAFTAR PUSTAKA [1] Yilmaz O. dan Incecikt A., 1995, Extreme Motion Response Analysis Of Moored Semi-Submersibles, Journal of Ocean Engineering, 23;497-517. [2] Djatmiko. E.B. and Murdijanto. 2003. Seakeeping: Perilaku Bangunan Apung di Atas Gelombang, Surabaya: Penerbit ITS Press. ITS Surabaya. Indonesia. [3] www.indomigas.wordpress.com. Offshore Article. Diakses tanggal 13-022013. [4] ABS, 2012, Mobile Offshore Drilling Unit, American Beurau of Shipping [5] Bhattacharya, R. 1978. Dynamic of Marine Vehicles. New York: John Wiley&Sons. [6] Djatmiko. E.B. 2012. Perilaku dan Operabilitas Bangunan Laut di Atas Gelombang Acak, Jurusan Teknik Kelautan. ITS Surabaya. Indonesia. [7] Shank, W. Y. J. dan Fang, J. 2003. Effect of Fully Coupled and QuasiStatic Semi-Submersible Vessel Motions on Steel Catenary Riser’s Wave Loading Fatigue. Offshore Technology Conference: 5-8 Mei 2003. [8] Wichers, J. E. W. 1979. Slowly Oscillating Mooring Force in Single Point Mooring Systems. Proceedings of Symposium on Behaviour Offshore Strucutures, London. [9] Benham, F.A., et.al. 1977. Wind and Current Shape Coefficients for Very Large Crude Carriers. Offshore Technology Conference, OTC 2729, pp. 97-108 [10] Gould, R. W. F. 1982. The Estimation of Wind Loads on Ship Superstructures. Royal Institution of Naval Architects. [11] OCIMF. 1977. Prediction of Wind and Current Loads on VLCCs. London. [12] Remery, G. F. M. dan Van Oortmerssen, G. 1973. The Mean Wave, Wind and Current Forces on Offshore Structures and Their Role in the Design of Mooring Systems. Offshore Technology Conference, OTC 1741. [13] DNV OS E 301. 2008. Position Mooring. Norway. [14] API RP 2SK. 2005. Recommended Practice for Design and Analysis of Station Keeping Systems for Floating Structures. Washington DC. [15] API RP 16Q edition, 2000, “Recommended Practice for Design, Selection, Operation and Maintenance of Marine Drilling Riser Systems”, Washington, DC.
