DINAMIKA KAPAL. SEA KEEPING Kemampuan unjuk kerja kapal dalam menghadapi gangguan-gangguan disaat beroperasi di laut

DINAMIKA KAPAL Istilah-istilah penting dalam dinamika kapal : – Seakeeping Unjuk kerja kapal pada saat beroperasi di laut – Manouveribility Kemampuan kapal untuk mempertahankan posisinya dibawah kendali operator kapal – Seaworthiness Kemampuan kapal untuk tetap selamat dalam operasionalnya di laut – Seakindliness Respon kapal terhadap kondisi operasional di laut – Deck wetness Air naik keatas geladak kapal, sehingga geladak menjadi basah. – Wave Spectrum Spektrum gelombang yang merepresentasikan kondisi gelombang pada lautan terbuka

DINAMIKA KAPAL  MATERI PERKULIAHAN – SEA KEEPING Kemampuan unjuk kerja kapal dalam menghadapi gangguan-gangguan disaat beroperasi di laut  GERAKAN HEAVING  GERAKAN PITCHING  GERAKAN ROLLING

– MANEUVERABILITY Kemampuan kapal untuk mempertahankan posisinya dibawah kendali operator kapal

DINAMIKA KAPAL PENDAHULUAN Macam-macam gerakan kapal

Dalam memperoleh perlakuan dari gelombang kapal mengalami 2 jenis gerakan yaitu: 1. Gerakan rotasi, gerak ini merupakan gerak putaran meliputi: – rolling – pitching – yawing

2. Gerakan translasi (linear), gerak ini merupakan gerak lurus beraturan sesuai dengan sumbunya meliputi: – surging – swaying – heaving

 Dalam kajian olah gerak kapal, gerakan yang ditinjau adalah gerakan yang hanya mampu direspon oleh kapal, yaitu : – rolling, – heaving, – pitching.

Respon dari gerakan kapal ini meliputi:  Added mass inertial force adalah pertambahan massa pada kapal untuk kembali pada posisi semula.  Damping force adalah gaya peredam yang berlawanan arah dengan arah gerak kapal yang menghasilkan pengurangan amplitude gerakan kapal secara berangsur- angsur.  Restoring force adalah gaya untuk mengembalikan kapal ke posisi semula (equilibrium position). Gaya ini merupakan gaya buoyancy tambahan.  Exciting force adalah gaya eksternal yang bekerja pada kapal. Exciting force berasal dari hasil integrasi gaya apung tambahan dan gelombang sepanjang kapal.

GERAKAN HEAVING Merupakan gerak linear (naik - turun) kapal pada arah sumbu z. Ketika kapal dipaksa bergerak ke dalam air dari posisi keseimbangannya maka akan melepaskan daya apungnya, jika gaya apungnya lebih besar dari bebannya maka kapal akan bergerak tegak lurus untuk mencapai titik keseimbangan awal (normal).

Added Mass Inertia Force Penambahan massa pada kapal untuk kembali pada posisi semula disebut added mass dengan koefisien pembalik. Komponen pada perhitungan heaving :

w 

e   w 

2g Lw

w g

= frekuensi gelombang

u cos 

= frekuensi yang berlawanan arah untuk menambahah massa agar kapal kembali ke posisi semula

Dumping Force : d2 Fb  b dt -

b = koefisien damping untuk heaving. Koefisien damping secara normal tergantung pada faktor berikut ini : Jenis gerakan oksilasi Pertemuan frekuensi oksilasi Bentuk kapal

Restoring Force Restoring force untuk gerakan heaving adalah gaya apung tambahan yang memberikan gaya pada badan kapal untuk kembali pada posisi semula, pada saat kapal berada pada sarat.

cz  gAwp Z dimana : Awp = luas bidang air Z = Additional innersia pada kapal

.

Exciting Force : Gaya yang dipengaruhi oleh gelombang (hagging-sagging) disebut exciting force Exciting force untuk gerakan heaving dipengaruhi oleh gelombang, sehingga exciting force pada sebuah penampang memanjang kapal adalah :

Fe =

2gydx

Fe maksimum jika Sudut datang gelombang = 90 atau 270 derajat Fe =

2ghaAwp

dimana : ha = (amplitude gelombang laut), Awp = (luas bidang air)

Periode Heaving (TH) TH = 2 (d x Cb/Cw)0.5 (detik) d = Sarat Kapal Cb = Koeff. Blok Cw = Koeff. Garis Air

Gerakan Pitching Gerakan bersudut sesuai dengan sumbu Y (sumbu y sebagai sumbu putar) berupa anggukan by the bow-by the stern

Empat momen yang berpengaruh pada saat gerakan pitching adalah : – Added mass inertial moment – Damping moment – Exciting moment – Restoring moment

 Persamaan gerakan pitching dapat ditulis : d 2 d a 2 b  c  M 0 cos e t dt dt d 2 a 2 dt

 inertial moment = a : adalah momen inertia yang sebenarnya d :adalah percepatan sudut dari gerakan dt picthing 2

2

Damping Moment  Damping moment coefficient (b) dapat diperoleh dari potongan pada tiap-tiap station yang sudah ditentukan,dan kemudian diintegrasikan pada keseluruhan panjang kapal  Dimana damping moment adalah b = damping moment coefficient d = kecepatan sudut dt

d b dt

Exciting Moment  Exciting moment Dalam kaitan dengan ketidakseimbangan momen yang disebabkan oleh ombak pada tengah kapal.  Gerakan anggukan atau naik turun kapal dapat dikurangi dengan distribusi tekanan hidrostatik.  Exciting Moment adalah :

M 0 cos e t

Restoring moment  Restoring moment dianggap sebagai cara linear dalam penentuan sudut dari pitching

c

 dimana c adalah restoring moment coefficient, dan  adalah dispalcement bersudut di dalam picthing

 Gerakan Heaving-Pitching dipengaruhi oleh : – Tinggi Gelombang – Bentuk Badan Kapal – Muatan Kapal – Kecepatan Kapal

Periode Pitching  L C . 3 0.01L  g L

Tp

C = kontanta (0.009-0.01) Periode Pitching dipengaruhi oleh: - Type kapal - Displacement kapal - Panjang kapal

Gerakan Rolling

Persamaan Gerakan Rolling d  d a 2 b  c  M 0 cos e t dt dt 2

adalah momen internal massa a(d  / dt ) sesungguhnya yang dipergunakan untuk rolling b(d / dt ) adalah respon dari damping moment (d / dt ) adalah kecepatan sudut c adalah Damping momen koefisien 2

2

Damping force untuk rolling  Damping force yang bekerja selama gerakan rolling berlangsung sangat dipengaruhi oleh beberapa kombinasi dari beberapa faktor antara lain : – pembentukan gelombang – pergeseran air yang terjadi pada permukaan atau yang terjadi pada pusaran air (eddy making) – adanya konstruksi tambahan seperti bilge keels, skeg , atau konstruksi sejenis lainya – tahanan angin yang terjadi pada kapal – energi yang hilang selama gerakan rolling – tegangan permukaan

Damping koefisien  Nilai damping koefisien ini dapat dirumuskan dengan strip method sebagai berikut :

g  Bn  2 bn  3    e  2  2

2

  Bn  d      a  Bn / 2   2g

a

2 e

   

2

Periode Rolling  Periode Rolling kapal dipengaruhi oleh type dari kapal : – Passenger – Cargo-Passanger – Cargo – Tanker – Fishing Boat – Cruiser – Destroyer – Torpedo Boat

20 – 25 detik 10.5 – 14.5 detik 9 – 13 detik 9 – 10 detik 5.5 – 7 detik 12 – 13 detik 9 – 9.5 detik 7 -7.5 detik

 Rumus Periode Rolling ' xx

I T  2 GM T

The JONSWAP Spectrum 





Slight Water Significant Wave Height Period Wind speed

: 0,875 m : 7,50 s : 13,5 Knots

Moderate Water Significant Wave Height Period Wind speed

: 1,875 m : 8,80 s : 19 Knots

Rough Water Significant Wave Height Period Wind speed

: 3,25 : 9,7 : 24,5

m s Knots

Gerakan Coupled Heaving-Pitching  Gerakan Coupled Heaving-Pitching kapal dipengaruhi oleh : – Perbandingan dimensi utama kapal (B/D, L/D, L/B) dan parameter hidrostatis – Sudut pitching pada gerakan coupled heavingpitching dengan kecepatan kapal pada gelombang reguler – Tinggi gelombang reguler head seas

Inherent Dynamic Stability

Course-Keeping Ability

Stopping Ability

Hubungan Initial Turning Ability dengan Keselamatan

Hubungan Turning Ability dengan Keselamatan

Sistem koordinat

Simulasi Maneuverability