ANALISIS SEAKEEPING DAN MANOUEVRING KAPAL PATROLI CEPAT UNTUK WILAYAH TIMUR ABSTRAK Indonesia memiliki potensi kekayaan alam yang begitu besar terutama di Indonesia bagian timur, dimana dua pertiga dari luas wilayahnya adalah laut. Oleh karena itu, potensi tersebut harus dilindungi dari praktek – praktek illegal fishing, illegal mining, dan illegal piracy. Dalam upaya perlindungan tersebut, maka diperlukan kapal patroli yang tangguh yang memiliki kecepatan yang tinggi serta didukung kemampuan manoueuvering kapal yang baik dan memiliki seakeeping kapal yang baik. Kemampuan kapal bermanouever dan seakeeping kapal yang baik di lautan, sangat dipengaruhi oleh bentuk badan kapal (Hull). Tugas akhir ini mengusulkan 4 bentuk badan kapal patroli yang ukuran utamanya sesuai dengan FPB – 57. Keempat bentuk badan kapal dihitung dan dianalisa kemampuan seakeeping dan manouevering dan kemudian dibandingkan satu dengan lainnya. Dalam analisa seakeeping menggunakan software maxsurf dan analisa manouevering menggunakan software manouever prediction program (MPP). 1.
Latar Belakang Masalah Indonesia memiliki potensi kekayaan alam yang begitu besar terutama di Indonesia bagian timur, dimana dua pertiga dari luas wilayahnya adalah laut. Oleh karena itu, potensi tersebut harus dilindungi dari praktek – praktek illegal fishing, illegal mining, dan illegal piracy. Dalam upaya perlindungan tersebut, maka diperlukan kapal patroli yang tangguh yang memiliki kecepatan yang tinggi serta didukung kemampuan manoeuver kapal yang baik dan peralatan tempur yang canggih. Agar memenuhi tujuan tersebut suatu kapal harus memenuhi beberapa karakteristik dasar, yaitu mengapung dalam posisi tegak lurus, bergerak dengan kecepatan sesuai dengan rancangan awal, cukup kuat untuk menahan beban yang dialami akibat cuaca yang buruk, dan mampu berjalan pada suatu lintasan lurus serta manoeuver di laut lepas. Kondisi laut yang tidak ramah pada saat – saat tertentu dapat mengakibatkan kapal tidak melakukan aktifitas berlayar. Sehingga sebagai seorang ahli perkapalan untuk merancang kapal harus dapat merancang kapal patroli cepat yang beroprasi dikondisi laut yang tidak ramah.
Permasalahan ini dapat diselesaikan dengan pendekatan seakeeping. Berdasarkan permasalahan diatas maka tujuan Tugas Akhir ini yaitu menganalisa Manoeuver pada kondisi gelombang ekstrim di indonesia bagian timur dengan mengambil data dari BMKG (Bandan Meterologi Klimatologi dan Geofisika) dan seakeeping bertujuan untuk menganalisa respon gerakan kapal patroli terhadap gelombang baik untuk gerakan heaving, pitching dan rolling. 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka Pada saat ini armada timur membutuhkan banyak kapal patroli cepat, dalam kapal patroli cepat yang harus diperhatikan pada gerakan kapal. Ketika kapal patroli cepat melakukan manouever dilaut maka akan timbul gerakan – gerakan kapal (rolling, pitching, heaving) dan gerakan – gerakan kapal tersebut bisa timbul karena adanya gelombang laut dan bentuk lambung kapal. Perancang lambung kapal sangat dipengaruhi oleh kondisi laut, kecepatan dan radius pelayaran yang ditempuh. Dalam mengembangkan model lambung iv
kapal mono hull yang terbaru yang harus diperhatikan adalah seakeeping dan manouver yang lebih baik dibandingkan dengan perancangan kapal sebelumnya. Analisa seakeeping dan manouever kapal mengambil data dimensi kapal FPB 57 Nav KRI Layang dengan dimensi 58,10 meter x 7,62 meter x 2,85 meter. Ditenagai oleh 1 mesin diesel, 1 shaft menghasilkan 8,850 shp yang sanggup mendorong kapal hingga kecepatan 30 knot dan diawaki oleh maksimal 53 pelaut. Dimensi kapal FPB 57 Nav KRI Layang divariasikan keempat bentuk lambung kapal frigate dengan ukuran kapal yang divariasikan 10 % dari ukuran semula bertujuan agar model kapal mendekati displacement kapal KRI Layang. 2.2 Pemilihan Desain Bodyplan Untuk membangun sebuah kapal terutama kapal patroli yang harus diperhitungkan bentuk lambung kapal yang memiliki hambatan yang kecil dan seakeeping yang baik. Pada tugas akhir ini akan membahas tentang Seakeeping kapal patroli cepat yang mengambil 4 tipe bodyplan kapal frigate yaitu: 1. Bodyplan of Parent Hull From (PHF) Bodyplan yang dirancang memiliki DWT dan volume internal yang sama. Selain itu bodyplan ini memenuhi persyaratan stabilitas dan daya apung angkatan laut Amerika. (Gesellschaft, 2004).
Bodyplan ini memiliki haluan yang berbentuk V dan telah diperbesar dari versi PHF. tetapi memiliki stabilitas yang baik dan mengikuti persyaratan stabilitas angkatan laut Amerika. (Gesellschaft, 2004).
Gambar 2.2: Bodyplan ESC40DV 3 Bodyplan PHF20 Bodyplan ini merupakan perbesaran dari PHF, bentuk lambung PHF20 telah diperpanjang 20% dibandingkan PHF. Tetapi memiliki muatan yang sama dengan PHF. Dengan demikian volume tambahan dilambung yang disebabkan oleh panjang tambahan terutama digunakan untuk ruang kosong. (Gesellschaft, 2004)
Gambar 2.3 : Bodyplan PHF20 Bodyplan PHF – TH Bodyplan PHF-TH sama dengan PHF tapi bagian deknya diturunkan 10 derajat. (Gesellschaft, 2004) 4.
2.
Gambar 2.1: Bodyplan of Parent Hull From (PHF) Bodyplan ESC40DV 1
Gambar 2.4 : Bodyplan PHF – TH 3.
METODOLOGI PENILITIAN Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini digunakan metode analisa dan perhitungan secara matematis yang tahapan-tahapannya sebagai berikut : 3.1 Studi Literatur Studi literatur dilakukan guna lebih memahami permasalahan yang ada, sehingga memunculkan dugaan-dugaan awal yang selanjutnya bisa disusun menjadi sebuah hipotesa awal. Studi literatur yang dilakukan adalah yang berkaitan dengan pemahaman teori dan konsep dari perhitungan hambatan dan olah gerak kapal cepat. 3.2 Pengumpulan Data Pengumpulan data yang menyangkut objek dari tugas akhir ini dilakukan pertama kali adalah mencari dimensi kapal, jumlah crew, displacement kapal, dan kecepatan kapal yang beroperasi di armada laut timur. FPB 57 Nav KRI Layang adalah salah satu kapal patroli cepat yang beroperasi diarmada timur. Selanjutnya memvariasi model lambung kapal frigate yang akan di modelkan dengan ukuran kapal yang digunakan adalah KRI Layang dan mencari data gelombang pada perairan indonesia bagian timur dengan bantuan BMKG (Bandan Meterologi Kelematologi dan Geofisika). 3.3 Pemodelan Kapal Patroli Cepat Berdasarkan data ukuran utama dan data bentuk lambung kapal maka dapat dilakukan pemodelan kapal. Perhitungan Maneuvering kapal dilakukan dengan menggunakan bantuan software
MPP (Maneuvering Prediction Program) sedangkan perhitungan olah gerak kapal dilakukan dengan bantuan software Seakeepers. Akan tetapi untuk bisa mengunakan software ini, model harus dalam format 3 dimensi. Untuk itu perlu dibuat model 3 dimensinya dengan bantuan software Maxsurf Pro dan Lines Plan kapal sebagi input untuk membuat model 3 dimensi tersebut. Model 3 dimensi yang sudah jadi nantinya digunakan untuk menganalisa hambatan kapal, olah gerak kapal dengan menggunakan software Seakeepers. 3.4
Perhitungan Olah Gerak Model Pada Seakeepers. Tahap selanjutnya, yaitu kondisi model telah jadi dari program maxsurf, dan telah diperbaiki garisnya di Cad adalah mencari RAO (Response Amplitude Operators) merupakan nilai dari karakteristik kapal terhadap gelombang. Pada software Seakeepers digunakan untuk menampilkan hasil response kapal terhadap gelombang. 3.5 Perhitungan Maneuvering Pada MPP MPP adalah program yang digunakan untuk mengetahui maneuvering kapal. Akan tetapi sofware MPP tidak dapat dijalankan pada semua windows komputer hanya yang menggunaka windows Xp saja yang dapat menjalankan program MPP. Hasil uji ini akan ditampilkan dalam bentuk angka. 3.6 Kesimpulan Dari hasil analisa Maneuvering dan olah gerak kapal maka dapat diketahui 4. PERMODELAN DAN DATA PERHITUNGAN 4.1Pemodelan Kapal Patroli Cepat pada software Maxsurf Pro Maxsurf Pro adalah program yang digunakan oleh Naval Architect dan Marine Engineer untuk membuat model 2
(lines plan) dalam bentuk 3D, yang dapat memperlihatkan potongan station, buttock, shear dan 3D-nya pada pandangan depan, atas, samping dan prespektif. Selain digunakan untuk membuat Lines Plan kapal juga dapat digunakan untuk membuat bentuk 3D-lain seperti: pesawat, mobil dan produk industri lainya. Proses pembuatan Lines Plan ini merupakan kunci utama suksesnya perancangan desain kapal sebelum model dilakukan analisa hidrodinamika, kekuatan struktur dan pendetailan lebih lanjut. Untuk membuat model kapal patroli cepat pada software Maxsurf Pro ini dapat dilakukan dengan cara membuat surface berdasarkan 4 tipe Bodyplan kapal frigate. Berikut adalah cara membuat model pada maxsurf : 1. Buka Software maxsurf Pro 11.12 2. Klik file > new desig, Klik surfaces > add surfaces > default. Maka akan muncul gambar seperti dibawah, bentuk surface menjadi sebuah kapal sesuai dengan contoh bodyplan kapal frigate, ubah juga pandangan samping dan atas surface. Tambah beberapa control point dengan menggunakan tool add control point untuk memudahkan pembentukan surface sesuai bentuk kapal.
Gambar 4.1: tampilan awal pada new design 3. Tentukan ukuran kapal dengan cara memvariasikan 10% ukuran utama kapal FPB 57 Nav KRI Layang. 4. Bagi surface tersebut dengan station-station sesuai dengan jumlah station yang ada pada contoh bodyplan kapal. Langkah selanjutnya adalah menyambung antar surface agar menjadi
satu kesatuan. Caranya adalah dengan menggunakan perintah Bond Edges, kemudian klik 2 garis batas 2 surface yang akan disambung. Pastikan bahwa jumlah control point dan stiffness dari masingmasing adalah sama.
Gambar 4.2: penentuan station, bottock dan waterlines 5. Untuk membuat transom kapal bisa dilakukan cara dengan menambahkan surface transverse plane,kemudian klik display > trim invisible, klik surface transverse plane maka transom kapal akan terbentuk. 6. Untuk pembuatan skeg dibuat dengan menggunakan tool shape > box kemudian tentukan panjangnya. Tambahkan control point untuk membentuk lekukan skeg. Penambahan control point langkahnya sama dengan penambahan control point untuk surface. Setelah semua selesai dibuat, maka hasilnya 7. Menentukan sarat kapal dapat dilakukan dengan menggunakan perintah data > frame of reference > pada kolom DWL masukan nilai sarat awal. Dimana sarat kapal diperlukan untuk menghitung manoeuver kapal patroli cepat.
3
2. Memasukkan Input Project Name 3. Masukkan Input Vessel Characteristics 4. Masukkan Input Steering Characteristics 5. Memasukkan Condition 6. Memasukkan Properties
8. Setelah proses diatas dilakukan maka dapat dilihat hasil dari permodelan 4 tipe bodyplan kapal frigate.
Untuk mengukur kemampuan manoeuver sebuah kapal, umumnya adalah ketika kapal melakukan sea trial. Namun, seiring perkembangan zaman kini kemampuan manoeuver sebuah kapal dapat diprediksi dengan program / software. Salah satu software yang biasa digunakan adalah Manoeuver Prediction Program (MPP). MPP adalah salah satu software yang bisa digunakan untuk melakukan perhitungan seakeeping dengan cepat. Adapun langkah-langkah penggunaan program ini sebagai berikut : 1. Membuka program MPP.
Operating
input
Water
7. Menjalankan program dengan terlebih dahulu sudut kemudi 8. Setelah di klik OK, maka program akan melakukan perhitungan secara otomatis. Bila sudah selesai maka akan muncul data hasil perhitungan karakteristik manuver kapal sebagai output.
Gambar 4.5: Mentukan sarat kapal
4.2 Perhitungan Manoeuver dengan menggunakan software Maneuvering Prediction Programn (MPP) Kemampuan manoeuver sebuah kapal dapat didefiniskan sebagai kemampuan kapal untuk mempertahankan atau mengubah posisi dari gerakan kapal dibawah kontrol. Kemampuan ini menjadi sangat penting ketika kapal berlayar di daerah yang sempit. Sebagai contoh adalah ketika kapal berlayar dalam areal kolam pelabuhan untuk bersandar.
input
4.3Perhitungan Seakeeping kapal pada Software Seakeepers. Seakeepers adalah program yang digunakan untuk menghitung besarnya seakeeping model kapal serta menganalisa bentuk gelombang yang terjadi. Hasilnya akan ditampilkan dalam bentuk angka dan grafik. Berikut adalah langkah-langkah simulasi perhitungan seakeeping menggunakan software Seakepers (Seakeepers user manual, 2005) :
Buka program Seakeepers Buka desain File, Open Design Untuk memulai analisa buka measure hull, centang semua select surface kemudian OK. Tentukan vessel type, klik Monohull kemudian OK. Pilih mass distribution, isi pitch gyradius, roll gyradius, dan VCG kemudian OK Pilih damping factor isi roll (total) kemudian OK Pilih environmental kemudian OK Pilih frequency range kemudian OK Untuk mulai menganalisis analysis method kemudian OK.
pilih
4
Untuk tahap akhir analysis pilih solve seakeeping analysis kemudian OK. Hasil dari salah satu runing seakeepers
4.4 Data Kondisi Gelombang Data gelombang laut untuk perairan Indonesia Timur diambil dari data Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG). Data ini bertujuan untuk mengetahui seastate dari perairan Indonesia timur, dimana pada data BMKG dicari H1/3 , H1/10, dan H1/100, kemudian dirata – ratakan sehingga didapat sebagai berikut: BULAN H1/3 H1/10 H1/100 Januari 1,48 2010 Februari 1,1 2010 Maret 0,57 2010 April 2010 0,61
1,88
2,48
1,4
1,84
0,73
0,96
0,78
1,02
Mei 2010
1,06
1,35
1,78
Juni 2010
1,67
2,13
3
Juli 2010
1,58
2
2,64
Agustus 2010 September 2010 Oktober 2010 Nopember 2010 Desember
1,15
1,47
1,93
1
1,27
1,67
0,8
1
1,33
0,67
0,85
1,12
0,89
1,1
1,49
Tabel 4.2: Data gelombang dari BMKG 5.
HASIL DAN ANALISA PEMBAHASAN 5.1 Analisa Olah Gerak Kapal Patroli Cepat Analisa olah gerak kapal untuk menentukan kondisi kritis dari kapal patroli cepat dilakukan dengan memvariasikan beberapa komponen yang
berpengaruh dalam menentukan besarnya amplitudo simpangan pitch, heave dan roll. Besarnya amplitudo sangat dipengaruhi oleh besarnya harga frekuensi gelombang yang terjadi. Jika mengacu pada formula untuk mendapatkan nilai frekuensi gelombang maka 2 variabel yang sangat mempengaruhinya, kecepatan dan sudut hadap. Oleh sebab itu dalam analisa ini dilakukan pemvariasian pada kedua variabel tersebut. 5.1.1 Analisa Heaving Pada subbab ini akan dibahas bagaimana respons heaving kapal yang terjadi. Perhitungan respons heaving kapal dapat dilakukan dengan mengalihkan respons Amplitude Operator (RAO) dengan encounter wave spectrum Sζ (We). Analasa ini dilakukan dengan memvariasikan kecepatan kapal dan sudut hadap. 5.1.2 Analisa Pitching Analisa respons pitching maksimum sama dengan analisa perhitungan respons heaving kapal yaitu dapat dilakukan dengan mengalihkan respons amplitude oerator (RAO) dengan encounter wave spektrum Sζ (We). Analisa ini dilakukan dengan memvariasikan keccepatan kapal dan sudut hadap. 5.1.3 Analisa Rolling Olah gerak kapal perlu dianalisa berikutnya adalah analisa respons rolling yang terjadi. Perhitungan rolling kapal ini juga dapat dilakukan dengan mengalihkan respons amplitude operator (RAO) dengan encounter wave spectrum Sζ(We). Analisa ini dilakukan dengan memvariasikan keccepatan kapal dan sudut hadap. 5.2 Hasil Analisa Motion Sicnkness Incidence Olah gerak kapal berkaitan juga dengan kenyamanan ABK yang dinyatakan dalam motion sickness incidence (MSI). MSI adalah kemampuan orang untuk menahan percepatan vertical tanpa muntah. Dalam tugas akhir ini kapal patroli cepat akan dianalisa MSI dengan menggunakan software seakeeper. Lokasi 5
yang ditinjau MSI adalah geladak utama, lokasi tersebut dipilih karena pada lokasi tersebut terjadi aktifitas ABK di kapal. Pada lokasi ini nantinya akan diketahui kenyamanan ABK yang diukur berdasarkan MSI. 5.3
2.
Kelayakan Kapal Menurut IMO Dari Segi Manouever 3.
Sebagaimana regulasi lainnya yang menyangkut masalah performance kapal, IMO juga membuat batasan atau aturan yang terkait dengan masalah kemampuan manuver suatu kapal. Dalam aturan terkait, IMO mensyaratkan beberapa tes manuver yang perlu dilakukan oleh sebuah kapal seperti turning test, Z maneuver testdirect spiral test, dll. Karena dalam proyek ini perhitungan yang dilakukan oleh program hanya terbatas data untuk turning test, maka yang akan dibandinkan adalah hasil dari perhitungan terhadap regulasi truning test yang dikeluarkan oleh IMO. Adapun kriteria yang disyaratkan IMO untuk turning test adalah:
dan model PHF-TH. Model ESC40DV memiliki seakeeping yang jelek dibandingka tiga model yang lainnya. Pada analisa motion sickness incidence (MSI) pada keempat model yaitu : model Parent Hull From, model ESC40DV, model PHF20, dan model PHF-TH. Model yang memiliki MSI paling jelek adalah model PHF-TH. Pada analisa Manouever pada keempat model yaitu : model Parent Hull From, model ESC40DV, model PHF20, dan model PHF-TH. Model ESC40DV yang memenuhi standar International
Maritime Organization (IMO) 6.2 Saran 1. Data-data proses perhitungan sebaiknya sudah lengkap tersedia untuk mempermudah proses perhitungan. 2. Pengetahuan tetang software yang digunakan sudah dikuasai sebelumnya sehingga mempercepat proses pengerjaan.
1. Turning test dilakukan pada kondisi sudut kemudi sebesar 350 ke arah portside dan ke arah starboard, dengan harga yaw rate yang bernilai 0. 2. Untuk harga turning diameter, IMO mensyaratkan ≤ 4.5 L. Sedangkan harga tactical diameter ≤ 5 L. Harga L dimaksud adalah panjang Lpp kapal.
Perhitungan syarat IMO : 6
KESIMPULAN DAN SARAN
Sebagai penutup pada laporan penelitian ini, akan diuraikan beberapa kesimpulan berdasarkan hasil pembahasan pada BAB V dan saran sebagai penyempurnaan dan kelanjutan dari tugas akhir ini.
6.1 Kesimpulan 1.
Pada analisa seakeeping yang dilakukan menggunakan software maxsurf pada keempat model yaitu : model Parent Hull From, model ESC40DV, model PHF20, 6
7
