EFEKTIVITAS SIRIP PEREDAM DALAM MEREDAM EFEK FREE SURFACE YANG MEMPENGARUHI GERAKAN ROLLING KAPAL MODEL
DWI PUTRA YUWANDANA
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul “Efektivitas Sirip Peredam dalam Meredam Efek Free Surface yang Mempengaruhi Gerakan Rolling Kapal Model” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2016
Dwi Putra Yuwandana NRP: C451130031
RINGKASAN
DWI PUTRA YUWANDANA. Efektivitas Sirip Peredam dalam Meredak Efek Free Surface yang Mempengaruhi Gerakan Rolling Kapal Model. Dibimbing oleh YOPI NOVITA dan BUDHI HASCARYO ISKANDAR. Kapal pengangkut ikan hidup merupakan jenis kapal yang muatannya sebagian besar adalah muatan cair. Muatan cair pada pengangkutan ikan hidup biasanya tidak memenuhi palka secara keseluruhan sehingga menimbulkan permukaan bebas (free surface) pada muatan cair tersebut. Permukaan bebas tersebut mengakibatkan muatan cair dalam palka bergerak bebas terutama saat melakukan gerakan rolling. Efek free surface pada kapal bermuatan cair sangat berpengaruh terhadap stabilitas kapal tersebut. Stabilitas kapal bermuatan cair memiliki stabilitas yang lebih buruk akibat pergeseran titik berat muatan yang berubah-ubah. Penggunaan sirip peredam pada bagian dalam palka mampu mengurangi efek free surface pada muatan cair. Oleh karena itu, perlu dikaji efektifitas luasan sirip peredam terhadap luasan free surface dalam meredam efek free surface pada palka bermuatan cair sehingga stabilitas kapal akan tetap baik. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan luasan minimal sirip peredam yang masih efektif untuk meredam efek free surface dan mengkaji pengaruh efek free surface pada setiap luasan sirip peredam terhadap gerakan rolling kapal model. Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen menggunakan kapal model dan palka model dengan 4 perlakuan luasan sirip peredam, yakni: tanpa sirip peredam, sirip peredam dengan luasan 10, 20, dan 30 persen masing-masing dari luasan free surface . Eksperimen dilakukan di kolam percobaan dengan cara menekan salah satu sisi kapal model agar kapal model melakukan gerakan rolling. Analisis data dilakukan dengan cara komparatif numerik dan uji statistik menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL). Kajian dilakukan terhadap sudut kemiringan free surface, waktu redam pergerakan free surface, sudut kemiringan rolling kapal model, rolling duration, rolling period dan frekuensi rolling. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan sirip peredam dapat mereduksi sudut kemiringan free surface 30,77% untuk perlakuan sirip peredam 10%; 61,54% untuk perlakuan sirip peredam 20% dan 69,23% untuk perlakuan sirip peredam 30%. Waktu redam pergerakan free surface dapat tereduksi sebesar 52,14% untuk perlakuan sirip peredam 10%; 69,65% untuk perlakuan sirip peredam 20% dan 82,31% untuk perlakuan sirip peredam 30%. Sudut kemiringan rolling dapat tereduksi sebesar 34,2% untuk perlakuan sirip peredam 10%; 50,8% untuk perlakuan sirip peredam 20% dan 64,5% untuk perlakuan sirip peredam 30%. Rolling duration dapat tereduksi sebesar 66% untuk perlakuan sirip peredam 10%; 78,4% untuk perlakuan sirip peredam 20% dan 81,4% untuk perlakuan sirip
peredam 30%. Rolling period dapat tereduksi sebesar 30% untuk perlakuan sirip peredam 10%; 30,4% untuk perlakuan sirip peredam 20% dan 39,9% untuk per;aluan sirip peredam 30%. Berdasarkan hasil penelitian diatas penggunaan sirip peredam pada palka muatan cair cukup efektif untuk meredam efek free surface yang terjadi pada palka muatan cair, kemudian dengan tereduksinya efek free surface tersebut maka gerakan rolling yang terjadi tereduksi pula. Kata kunci : free surface, gerakan rolling, sirip peredam
SUMMARY DWI PUTRA YUWANDANA. The Effectiveness of Absorbers Fins in Reducing Free Surface Effect That Affects Rolling Motion of Ship Model. Supervised by YOPI NOVITA and BUDHI HASCARYO ISKANDAR. Live fish transport vessel is one of cargo ship types that hold mostly liquid cargo. Usually, the fish hold is not filled full with liquid but upper part of it remains empty space. This condition leading to the free surface in the liquid cargo. The movement of free surface in liquid cargo will affect performance of ship rolling that affects ship stability as well. This condition will decrease quality of ship stability due to shifting of the liquid cargo centre of gravity. The use of fins absorbers inside of the fish hold capable to reduce the effects of free surface. Therefore, the effectiveness of fin absorbers will be assessed in this research. Ratio of fin absorbers area towards free surface area are used as treatment variation in this research. This study aims to determine the minimum size of the fin absorbers that were still effective to reduce the effect of free surface and assess the impact of free surface effect on fin absorbers area against rolling motion of ship model. The experimental method was applied in this study. Ship and fish hold models were used and 4 treatments without and with fin absorbers applied. The 4 (four) treatments consist of fish hold without fin absorbers, fish hold with 10, 20, and 30 percent ratio toward free surface area. Rolling motion was prododuce by pressing one side of the ship model before each treatment was conducted.. Data were analyzed by numerical methods and statistical method such as completely randomized design (CRD). Assessment were conducted on the angle of free surface, time damping duration of free surface movement, rolling angle of ship models, rolling duration, rolling frequency, and rolling period. The results showed that the use of fin absorbers could reduce free surface slope angle of 30.77% for the treatment of 10%; 61.54% for the treatment of 20% and 69.23% for the treatment of 30%. Time damping duration of free surface movement could be reduced by 52.14% for the treatment of 10%; 69.65% for the treatment of 20% and 82.31% for the treatment of 30%. Rolling angle could be reduced by 34.2% for the treatment of 10%; 50.8% for the treatment of 20% and 64.5% for the treatment of 30%. Rolling duration could be reduced by 66% for the treatment of 10%; 78.4% for the treatment of 20% and 81.4% for the treatment of 30%. Rolling period could be reduced by 30% for the treatment of 10%; 30.4% for the treatment of 20% and 39.9% for the treatment of 30%. Based on the above results, the use of fin absorbers in liquid cargo showed the effectiveness in reducing free surface effect that occur in liquid cargo. Keywords: free surface, rolling motion, fin absorbers
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
EFEKTIVITAS SIRIP PEREDAM DALAM MEREDAM EFEK FREE SURFACE YANG MEMPENGARUHI GERAKAN ROLLING KAPAL MODEL
DWI PUTRA YUWANDANA
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Teknologi Perikanan Laut
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Ir Mohammad Imron, MSi
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas semua rahmat dan karunia-Nya yang telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Oktober 2015 sampai Januari 2016 ini adalah efek free surface terhadap gerakan kapal, yang berjudul Efektivitas Sirip Peredam dalam Meredam Efek Free Surface yang Mempengaruhi Gerakan Rolling Kapal Model. Dalam mewujudkan karya ilmiah ini, Alhamdulillah, penulis banyak mendapat bantuan dan dukungan baik moril maupun materil dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada: 1. 2.
DIKTI, yang telah memberikan beasiswa BPPDN kepada penulis, Dr Yopi Novita, SPi MSi dan Dr Ir Budhi Hascaryo Iskandar, MSi selaku komisi pembimbing yang telah banyak mencurahkan waktu, pikiran dan perhatian selama penyelesaian karya ilmiah ini, 3. Penguji luar komisi dalam ujian tesis, atas saran yang telah diberikan, 4. Keluarga tercinta: Bapak Hamdan dan Ibu Siti Yuswanah, Eko Yuwandana (Kakak) dan Rizki Maulana Yusup (Adik), atas cinta, kasih sayang dan do’a yang selalu diberikan hingga saat ini kepada penulis, 5. Sharifa Ayu Raisa Magis, atas pengorbanan dan semangat yang selalu diberikan kepada penulis, 6. Tim sukses yang terdiri dari: Mahesa, Pringgo, Kusnadi, Oktavianto, Benaya, Soraya Gigentika, Fitri, Kak Ima, Bang Bobi, Kak Dini, Eko, Pak Wazir, Pak Fis, Divisi KTP PSP, Tim Lab Moba dan Tim Lab TLI, terima kasih atas bantuan yang telah diberikan. 7. Teman seperjuangan TPL 2013, atas kebersamaannya selama menyelesaikan studi di Pascasarjana IPB. 8. Tim Penyemangat: Retty, Gita, Asisten Navigasi 2016 dan PSP 49, yang senantiasa memberikan semangat kepada penulis Akhir kata, penulis berharap karya ilmiah ini dapat memberikan manfaat bagi banyak pihak serta memberikan inspirasi bagi para peneliti di bidang perikanan, khususnya di bidang kapal perikanan.
Bogor, Juni 2016
Dwi Putra Yuwandana
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN 1 PENDAHULUAN Latar belakang Tujuan penelitian Manfaat penelitian
xiii xiii xiv 1 2 2
2 METODOLOGI Waktu dan tempat penelitian Alat dan bahan Jenis data Pengumpulan data Pengolahan data Analisis data
4 4 7 7 10 11
3 HASIL Keragaan Kapal Model Profil Free Surface Profil Rolling Motion
12 13 15
4 PEMBAHASAN
21
5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran
30 31
DAFTAR PUSTAKA
32
DAFTAR TABEL Tabel 1
Perlakuan luasan sirip peredam pada model palka
10
Tabel 2
Rancangan percobaan
11
Tabel 3
Rekapitulasi data eksperimen hasil analisis
20
DAFTAR GAMBAR Gambar 1
Kerangka pemikiran penelitian
3
Gambar 2
Kapal model
4
Gambar 3
Lines plan kapal model
5
Gambar 4
Palka model
6
Gambar 5
Air dengan pewarna merah
6
Gambar 6
Diagram alir pengumpulan data
8
Gambar 7
Penekanan sheer pada salah satu sisi kapal
9
Gambar 8
Ilustrasi model kapal dan perlengkapannya
9
Gambar 9
Ilustrasi penentuan sudut free surface
10
Gambar 10 Profil pergerakan free surface
13
Gambar 11 Profil permukaan air saat rolling
14
Gambar 12 Waktu redam pergerakan free surface
15
Gambar 13 Profil gerakan rolling
16
Gambar 14 Perbandingan kemiringan kapal dengan free surface
17
Gambar 15 Rolling duration kapal model
18
Gambar 16 Rolling period kapal model
19
Gambar 17 Frekuensi rolling kapal model dalam waktu 1 detik
20
Gambar 18 Ilustrasi sudut kemiringan free surface terhadap dinding palka
21
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Uji Statistik Waktu Redam Free Surface
34
Lampiran 2 Uji Statistik Rolling Duration
36
Lampiran 3 Uji Statistik Rolling Period
38
Lampiran 4 Uji Statistik Frekuensi Rolling
40
Lampiran 5 Dokumentasi Penelitian
42
1
1 PENDAHULUAN Latar Belakang Kapal pengangkut ikan hidup (KPIH) merupakan kapal yang digunakan untuk mengangkut ikan dalam keadaan hidup. KPIH merupakan jenis kapal yang muatannya sebagaian besar adalah muatan cair. Muatan cair pada pengangkutan ikan hidup biasanya tidak memenuhi palka secara keseluruhan sehingga menimbulkan permukaan bebas (free surface) pada muatan cair tersebut. Permukaan bebas tersebut mengakibatkan muatan cair dalam palka bergerak bebas terutama saat melakukan gerakan rolling. Hal ini terjadi dikarenakan sifat zat cair yang akan selalu bergerak mengikuti perubahan bentuk wadahnya dan mengakibatkan titik beratnya pun bergeser. Free surface merupakan permukaan bebas yang biasanya ada pada benda berbentuk cair yang mengakibatkan benda cair tersebut berubah bentuk sesuai dengan media yang ditempatinya (Lewis 1988). Efek free surface pada kapal bermuatan cair sangat berpengaruh terhadap stabilitas kapal tersebut. Stabilitas kapal bermuatan cair memiliki stabilitas yang lebih buruk akibat pergeseran titik berat muatan yang berubah-ubah. Efek free surface yang sangat besar selain dapat memperburuk
stabilitas
kapal
dapat
mengakibatkan
kapal
tersebut
terbalik/capsize. Penelitian Novita (2011) menyimpulkan bahwa efek free surface dapat menurunkan nilai-nilai parameter stabilitas dan meningkatkan rolling period yang berdampak pada kemampuan kapal kembali pada posisi semula setelah terjadinya oleng. Kondisi ini didukung oleh penelitian Liliana et al (2011) yang menyatakan bahwa kapal dengan muatan cair memiliki rolling period lebih besar 0,10 detik dibandingkan dengan kapal dengan muatan padat. Rolling period kapal yang tinggi apabila berhadapan dengan gelombang-gelombang yang memiliki periode yang cepat dapat meningkatkan resiko kapal (Novita 2011). Penelitian mengenai upaya dalam meredam efek free surface, berdasarkan hasil penelitian Novita et al (2012) menyatakan bahwa penggunaan sirip peredam pada bagian dalam palka mampu menurunkan mengurangi efek free surface pada muatan cair. Hasil penelitian tersebut menyatakan keberadaan sirip peredam mampu meredam kemiringan dari profil permukaan air pada palka saat
2
diolengkan sebesar 40-60% dan waktu redam sebesar 33,5-50%.
Kemudian
penelitian Novita (2012) pula menyatakan pemasangan sirip peredam yang paling efektif yaitu sejajar dengan free surface. Hasil penelitian tersebut menyatakan posisi sirip peredam yang sejajar dengan free surface dapat mereduksi kemiringan free surface hingga 50% dan mereduksi waktu redam sebesar 59,7%. Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan dari penelitian sebelumnya mengenai upaya meredam efek free surface pada muatan cair. Dalam penelitian ini akan dikaji mengenai efektifitas luasan sirip peredam terhadap luasan free surface dalam meredam efek free surface pada palka bermuatan cair sehingga stabilitas kapal akan tetap baik.
Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini antara lain: 1.
Menentukan luasan minimal sirip peredam yang masih efektif untuk meredam efek free surface;
2.
Mengkaji pengaruh efek free surface pada setiap luasan sirip peredam terhadap gerakan rolling kapal model.
Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi pada armada kapal pengangkut ikan hidup atau pun kapal yang membawa muatan cair dalam mengatasi efek free surface yang terjadi. Dengan teratasinya efek free surface yang terjadi diharapkan dapat menjaga kualitas stabilitas kapal dan mengurangi resiko kapal saat mengangkut muatan cair.
3
Gambar 1 Kerangka pemikiran penelitian
4
2 METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober – Desember 2015 di Workshop Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan untuk pembuatan kapal model dan kolam budidaya ikan Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor, untuk eksperimen dengan perlakuan.
Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 1.
Kapal model dengan dimensi utama: LOA x B x D = 130 cm x 30 cm x 20 cm (Gambar 2), kapal model dibuat berdasarkan lines plan pada Gambar 3.
Gambar 2 Kapal model 2.
Palka model tanpa sirip peredam dan bersirip peredam (Gambar 4)
3.
Kamera sebanyak 1 unit
4.
Busur derajat
5.
Alat pendeteksi kemiringan kapal
6.
Waterpass
7.
Stopwatch
8.
Timbangan
9.
Personal computer/laptop
Gambar 3 Lines plan kapal model
5
6
Gambar 4 Palka model
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 1.
Air dengan pewarna merah (Gambar 5)
Gambar 5 Air dengan pewarna merah
7
Jenis Data Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data primer. Data primer yang dimaksud merupakan data yang dikumpulkan secara langsung selama eksperimen. Adapun jenis data yang diambil saat eksperimen antara lain: 1.
Data yang mendukung tujuan menentukan luasan sirip peredam untuk meredam efek free surface adalah:
Profil permukaan air saat terjadi rolling pada setiap perlakuan yang dilakukan
Waktu redam free surface, yaitu waktu yang dibutuhkan oleh permukaan air untuk kembali tenang yang dihitung mulai saat palka diolengkan hingga kembali tegak.
2.
Data yang mendukung pencapaian tujuan mengkaji pengaruh efek free surface terhadap gerakan rolling kapal pada setiap perlakuan adalah:
Sudut rolling pada setiap perlakuan;
Nilai rolling period kapal model pada setiap perlakuan;
Nilai frekuensi rolling kapal model pada setiap perlakuan; dan
Nilai waktu redam rolling (rolling duration) kapal model pada setiap perlakuan..
Pengumpulan Data Pengumpulan data dilakukan dengan menggunakan metode eksperimen. Alur pengumpulan data disajikan pada Gambar 6.
8
Gambar 6 Diagram alir pengumpulan data
9
Gambar 7 Penekanan sheer pada salah satu sisi kapal Ilustrasi pemasangan peralatan untuk eksperimen disajikan pada Gambar 8. Luasan sirip peredam pada palka model yang digunakan sesuai dengan perlakuan luasan sirip peredam terhadap luasan free surface tersaji pada Tabel 1.
Gambar 8 Ilustrasi model kapal dan perlengkapannya
10
Tabel 1 Perlakuan luasan sirip peredam pada palka model Perlakuan
Luasan sirip peredam pada model palka
1 2
Model palka tanpa sirip peredam Model palka dengan luasan sirip peredam 10% dari luasan free surface Model palka dengan luasan sirip peredam 20% dari luasan free surface Model palka dengan luasan sirip peredam 30% dari luasan free surface
3 4
Kode perlakuan P1 P2 P3 P4
Pengolahan Data Pengolahan data untuk profil rolling motion kapal model seperti, profil rolling, frekuensi rolling dan rolling duration didapatkan dari rekaman data pada alat pendeteksi kemiringan kapal dan rekaman kamera. Data profil rolling setiap perlakuan kemudian dibuat grafik, sedangkan data frekuensi rolling dan rolling duration ditabulasi untuk dianalisis kemudian. Data rolling period diperoleh dari rolling duration dibagi dengan frekuensi rolling yang terjadi. Pengolahan data untuk mendapatkan profil permukaan air di dalam palka yaitu dengan mengukur sudut yang terbentuk antara permukaan air saat terjadi oleng dengan garis horizontal pada palka. Ilustrasi penentuan sudut free surface tersaji pada Gambar 9. Sedangkan untuk menentukan waktu redam diperoleh dari menghitung waktu yang dibutuhkan air untuk kembali tenang setelah palka pada posisi tegak.
Gambar 9 Ilustrasi penentuan sudut free surface
11
Analisis Data Analisis data untuk mendapatkan tujuan luasan minimum sirip peredam yang masih efektif untuk meredam efek free surface dilakukan dengan cara komparatif numerik terhadap sudut kemiringan free surface dan waktu redam free surface pada setiap perlakuan yang dilakukan, dan untuk memperkuat analisis dilakukan uji statistik untuk melihat pengaruh penggunaan sirip peredam terhadap kemiringan free surface dan waktu redam free surface. Kemudian analisis data untuk mendapatkan tujuan pengaruh efek free surface terhadap gerakan rolling kapal pada setiap perlakuan dilakukan dengan cara komparatif numerik juga terhadap sudut kemiringan rolling, rolling duration, rolling period dan frekuensi rolling pada setiap perlakuan yang dilakukan dan untuk memperkuat analisis dialkuakn uji statistik untuk melihat pengaruh penggunaan sirip peredam terhadap profil rolling motion setiap perlakuan. Uji statistik yang dilakukan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) (Steel and Torrie 1995), karena hanya menggunakan satu jenis muatan cair dengan beberapa perlakuan luasan sirip peredam pada palka. Uji statistik ini dilakukan untuk mengkaji adanya pengaruh pada perlakuan yang dilakukan yaitu perbedaan luasan sirip peredam yang digunakan. Rancangan percobaan yang digunakan disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2 Rancangan percobaan Ulangan ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rataan
Perlakuan P1 Y1.1 Y1.2
P2 Y2.1
P3
P4
Y4.10
Model linear percobaan dapat dirumuskan sebagai berikut: Yij = μ + τi + εij , dimana i = 1,2, . . ., t dan j = 1,2, . . ., r
12
Keterangan: Yij = Pengamatan pada perlakuan ke-i ulangan ke-j μ
= Rataan umum
τi
= Pengaruh perlakuan ke-i
εij = Pengaruh acak pada perlakuan ke-i ulangan ke-j Hipotesis yang digunakan dalam analisis data adalah : 1. H0 = μA = μB = μC = μD, maka luasan sirip peredam yang berbeda tidak berpengaruh terhadap profil rolling motion dan profil permukaan air pada palka. 2. H0 ≠ μA ≠ μB ≠ μC ≠ μD, maka luasan sirip peredam yang berbeda tidak berpengaruh terhadap profil rolling motion dan profil permukaan air pada palka
3 HASIL Keragaan Kapal Model Sebelum melakukan eksperimen pengambilan data dilakukan pengukuran berat kapal model dan palka model serta muatannya yang digunakan dalam penelitian ini. Berdasarkan hasil penimbangan kapal, berat kapal beserta palka tanpa muatan adalah 6.950 gram, sedangkan berat kapal yang telah diisi muatan cair yaitu sebesar 18.290 gram. Panjang pada garis air (Length of Waterline (LWL)) dan tinggi sarat air (d) ketika kapal model tanpa muatan masing-masing sebesar 115 cm dan 8 cm, sedangkan panjang pada garis air (LWL) dan tinggi sarat air ketika kapal model berisi muatan masing-masing sebesar 123 cm dan 14 cm. Banyaknya volume air dalam palka yaitu sebesar ±50% dari ton displasemen kapal. Posisi pemasangan palka berada pada midship dari kapal model. Titik berat kapal model secara longitudinal (LCG) dan titik berat kapal model secara vertikal (KG) masing-masing sebesar -7,5 cm dan 8 cm, sedangkan titik berat kapal model secara longitudinal (LCG) dan titik berat kapal model secara vertikal (KG) masing-masing sebesar -8,43 cm dan 6.45 cm. Nilai negatif pada nilai LCG berarti titik berat kapal model berada di belakang midship kapal
13
model. Untuk nilai KG diukur dari badan kapal model bagian bawah sampai titik gravitasi (G).
Profil Free Surface Sudut kemiringan free surface Sudut kemiringan free surface adalah sudut yang terbentuk oleh kemiringan permukaan muatan cair pada palka saat terjadi rolling dengan permukaan muatan cair pada palka saat kapal dalam kondisi tegak. Pada Gambar 10 disajikan profil pergerakan kemiringan free surface yang terjadi pada palka muatan cair pada setiap perlakuan 15
Kemiringan (derajat)
10 5 0 0
5
10
15
20
25
30
-5 -10 -15 -20
Waktu (detik) Tanpa Sirdam
Sirdam 10%
Sirdam 20%
Sirdam 30%
Gambar 10 Profil pergerakan free surface Berdasarkan Gambar 10 pergerakan permukaan air pada perlakuan palka tanpa sirip peredam (P1) memiliki sudut kemiringan free surface yang paling besar dibandingkan dengan perlakuan lainnya yaitu sebesar 13o. Adapun perlakuan palka dengan sirip peredam (P2, P3, P4) memiliki kemiringan free surface yang lebih kecil dibandingkan dengan perlakuan palka tanpa sirip peredam (P1). Perlakuan P2 memiliki sudut kemiringan free surface sebesar 9o dan perlakuan P3 memiliki sudut kemiringan free surface sebesar 5o. Adapun perlakuan P4 memiliki nilai sudut kemiringan free surface yang paling kecil yaitu sebesar 4o. Adapun beberapa contoh profil kemiringan permukaan air (free
14
surface) yang terjadi saat kapal oleh disampaikan pada Gambar 11. Pada gambar tersebut terlihat bahwa profil kemiringan free surface pada palka setiap perlakuan memiliki profil kemiringan free surface yang berbeda. Profil kemiringan permukaan air pada palka dengan sirip peredam memiliki profil yang tidak terlalu miring jika dibandingkan dengan palka tanpa sirip peredam. Profil kemiringan free surface yang paling kecil kemiringannya terjadi pada palka dengan sirip peredam 30%. 16
Ketinggian air (cm)
14 12 10
Rata air
8
Tanpa Sirdam
6
Sirdam 10%
4
Sirdam 20% Sirdam 30%
2 0 0
5 10 15 20 Jarak dari sudut palka (cm)
25
(a) 14
Ketinggian air (cm)
12 10 Rata air
8
Tanpa Sirdam 6
Sirdam 10%
4
Sirdam 20%
2
Sirdam 30%
0 0
5 10 15 20 Jarak dari sudut palka (cm)
25
(b) Gambar 11 Kemiringan permukan air (a) Potongan melintang tampak belakang profil permukaan air di dalam palka model saat kapal model rolling ke kiri
15
(b) Potongan melintang tampak belakang profil permukaan air di dalam palka model saat kapal model rolling ke kanan Waktu redam free surface Waktu redam free surface adalah waktu yang dibutuhkan oleh permukaan air (free surface) dari awal permukaan air mengalami kemiringan hingga permukaan air tersebut kembali tenang. Berikut disajikan rata-rata waktu redam free surface yang terjadi pada setiap perlakuan (Gambar 12). 30
Waktu (detik)
25
Tanpa Sirdam
20
Sirdam 10% 15
Sirdam 20% Sirdam 30%
10 5 0 Perlakuan
Gambar 12 Waktu redam pergerakan free surface Perlakuan palka tanpa sirip peredam (P1), memiliki waktu redam free surface yang paling besar dibandingkan dengan perlakuan lainnya dengan ratarata sebesar 25,525 detik. Adapun perlakuan P2 memiliki rata-rata waktu redam free surface sebesar 12,215 detik, perlakuan P3 memiliki rata-rata waktu redam free surface sebesar 7,747 detik dan perlakuan P4 memiliki waktu redam free surface yang paling kecil yaitu rata-rata sebesar 4,515 detik.
Profil Rolling Motion Sudut kemiringan kapal model Sudut kemiringan kapal model adalah sudut yang terbentuk dari kemiringan kapal model saat terjadi gerakan rolling terhadap posisi kapal model dalam keadaan tegak. Gambar 13 menyajikan perubahan sudut kemiringan dan lama
16
waktu rolling yang terjadi pada kapal model ketika melakukan gerakan rolling pada setiap perlakuan. 30 25 Kemiringan (derajat)
20 15 10 5 0 -5
0
5
10
15
20
25
30
-10 -15 -20
Waktu (detik) Tanpa Sirdam
Sirdam 10%
Sirdam 20%
Sirdm 30%
Gambar 13 Profil gerakan rolling Kapal model dengan palka tanpa sirip peredam (P1) mengalami gerakan rolling dengan sudut kemiringan yang paling besar jika dibandingkan dengan perlakuan lainnya, yaitu sebesar 14,34°. Sedangkan perlakuan palka yang menggunakan sirip peredam sudut kemiringannya lebih kecil dibandingkan dengan perlakuan palka tanpa sirip peredam. Perlakuan P2 memiliki sudut kemiringan sebesar 9,43° dan perlakuan P3 memiliki sudut kemiringan sebesar 7,05°, sedangkan perlakuan palka dengan sirip peredam yang memiliki sudut kemiringan yang paling kecil adalah perlakuan P4 yaitu sebesar 5,09°. Berdasarkan hasil penelitian penggunaan sirip peredam pada palka muatan cair cukup efektif dalam mengurangi sudut kemiringan kapal saat rolling. Perbandingan sudut kemiringan free surface dengan sudut kemiringan gerakan rolling, walaupun besar sudutnya tidak terlalu berbeda secara signifikan namun terlihat adanya perbedaan diantaranya. Perbedaan tersebut disajikan pada Gambar 14.
17
30 20 10 0 -10 0 -20 -30
10
Sirdam 10%
20
30
Waktu (detik) Rolling
Kemiringan (derajat)
Kemiringan (derajat)
Tanpa Sirdam 30 20 10 0 -10 0 -20 -30
Free Surface
0
-40
4
6
Waktu (detik) Rolling
8
Kemiringan (derajat)
Kemiringan (derajat)
20
-20
15
Free Surface
Sirdam 30%
40
2
10
Waktu (detik) Rolling
Sirdam 20%
0
5
40 20 0 -20
0
2
-40
Free Surface
4
6
Waktu (detik) Rolling
Free Surface
Gambar 14 Perbandingan profil rolling kapal dengan free surface Pada gambar tersebut yang terlihat jelas adalah perbedaan arah kemiringan sudut antara sudut kemiringan free surface dengan sudut kemiringan rolling, arah kemiringan antara keduanya saling berlawanan. Ketika sisi rendah kapal di bagian kanan maka sisi rendah dari muatan cair ada di bagian kiri.
Rolling duration (waktu redam) kapal model Rolling duration merupakan lamanya waktu yang dibutuhkan oleh model kapal untuk melakukan gerakan rolling dari awal terjadinya oleng hingga kapal model berhenti oleng atau tegak kembali. Berikut disajikan perbandingan rolling duration yang terjadi pada keempat perlakuan yang dilakukan (Gambar 15).
18
30
Rolling Duration (detik)
25
20
Tanpa Sirdam Sirdam 10%
15
Sirdam 20% Sirdam 30%
10
5
0 Perlakuan
Gambar 15 Rolling duration kapal model Kapal model dengan palka tanpa sirip peredam (P1) memiliki rolling duration yang paling tinggi yaitu rata-rata 25,843 detik. Adapun untuk Perlakuan P2 memiliki rolling duration rata-rata sebesar 8,767 detik, perlakuan P3 memiliki rolling duration rata-rata sebesar 5,571 detik dan perlakuan P4 memiliki rolling duration yang paling kecil yaitu rata-rata sebesar 4,814 detik
Rolling period kapal model Batthacharyya (1978) mendefinisikan rolling period adalah waktu yang dibutuhkan oleh kapal saat melakukan gerakan rolling untuk kembali pada kemiringan awalnya atau bias dikatakan waktu yang dibutuhkan kapal untuk melakukan 1 gerakan rolling. Gambar 16 menyajikan nilai rata-rata rolling period kapal model pada keempat perlakuan.
19
2.5
2
Tanpa Sirdam 1.5 Detik
Sirdam 10% Sirdam 20%
1
Sirdam 30% 0.5
0 Perlakuan
Gambar 16 Rolling period kapal model Kapal model dengan perlakuan palka tanpa sirip peredam (P1) memiliki rolling period yang paling tinggi yaitu rata-rata 2,121 detik. Adapun untuk perlakuan P2 memiliki rolling period rata-rata sebesar 1,484 detik, perlakuan P3 memiliki rolling period rata-rata sebesar 1,475 detik dan perlakuan P4 memiliki rolling period yang paling kecil yaitu rata-rata sebesar 1,275 detik.
Frekuensi rolling kapal model Frekuensi rolling menurut Batthacharyya (1978) merupakan banyaknya gerakan oleng kapal dalam satu satuan waktu tertentu. Berikut disajikan rata-rata frekuensi rolling kapal model yang terjadi pada keempat perlakuan (Gambar 17).
20
0.9 0.8 Frekuensi (kali/detik)
0.7 0.6
Tanpa Sirdam
0.5
Sirdam 10%
0.4
Sirdam 20%
0.3
Sirdam 30%
0.2 0.1 0 Perlakuan
Gambar 17 Frekuensi rolling kapal model dalam waktu 1 detik Frekuensi rolling pada perlakuan P1 hingga perlakuan P4 semakin besar. Perlakuan P1 memiliki frekuensi rolling yang paling rendah yaitu rata-rata 0,47 kali dalam 1 detik. Adapun frekuensi rolling untuk Perlakuan P2 yaitu rata-rata 0,675 kali dalam 1 detik, perlakuan P3 memiliki frekuensi rolling rata-rata 0,68 kali dalam 1 detik dan perlakuan P4 memiliki frekuensi rolling yaitu rata-rata 0,788 kali dalam 1 detik. Berikut disajikan rekapitulasi data hasil pengamatan yang dibandingkan hasil analisis yang dilakukan (Tabel 3). Tabel 3 Rakapitulasi data eksperimen hasil anailisis Tanpa Sirdam Parameter
Sirdam 10%
Sirdam 20%
Sirdam 30%
N
R
N
R
N
R
N
R
Sudut Oleng (derajat)
14,43
IV
10,06
III
6,52
II
4,63
I
Rolling Duration (detik)
25,84
IV
8,77
III
5,57
II
4,81
I
Rolling Period (detik) Frekuensi Rolling (kali/detik)
2,121
IV
1,484
III
1,476
II
1,275
I
0,473
IV
0,676
III
0,68
II
0,788
I
Keterangan:
N = Nilai R = Ranking
21
4 PEMBAHASAN Besarnya sudut kemiringan free surface yang terjadi ketika kapal melakukan gerakan rolling mengindikasikan besarnya volume muatan cair yang dipindahkan pada sisi oleng kapal. Semakin besar sudut kemiringan free surface yang terjadi, maka luasan dinding palka yang terhempas oleh volume air yang dipindahkan akan semakin besar. Ilustrasi luasan dinding palka yang terhempas oleh volume air yang dipindahkan disajikan pada Gambar 18. Pada gambar tersebut terlihat bahwa luasan dinding palka yang terkena hempasan volume air yang dipindahkan ketika kapal oleng dipengaruhi oleh besarnya sudut kemiringan free surface.
Gambar 18 Ilustrasi sudut kemiringan free surface terhadap dinding palka
Adanya pergerakan muatan cair yang terjadi di dalam palka itu merupakan efek yang ditimbulkan oleh adanya free surface atau biasa dinamakan dengan efek free surface. Efek free surface tersebut dapat mengakibatkan adanya sloshing. Menurut Lee et al (2005), sloshing adalah pergerakan massa air (free surface) yang membentur dinding palka ketika kapal oleng. Adanya efek free surface tersebut dapat menurunkan stabilitas kapal dan meningkatkan resiko kapal tenggelam. Hal ini didukung oleh penelitian Sinaga (2015) yang menyatakan bahwa adanya sloshing yang terjadi pada muatan cair sangat mempengaruhi pada olah gerak kapal yang terjadi. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan penggunaan sirip peredam pada palka muatan cair dapat menurunkan efek free surface. Hal tersebut dibuktikan dengan lebih kecilnya sudut kemiringan free
22
surface yang terjadi pada palka yang dilengkapi sirip peredam dibandingkan dengan palka tanpa sirip peredam. Palka dengan sirip peredam 10% (P2) dapat mereduksi kemiringan free surface sebesar 30,77% dibandingkan palka tanpa sirip peredam. Palka dengan sirip peredam 20% (P3) dapat mereduksi kemiringan free surface sebesar 61,54% dibandingkan palka tanpa sirip peredam dan palka dengan sirip peredam 30% (P4) dapat mereduksi kemiringan free surface sebesar 69,23% dibandingkan palka tanpa sirip peredam. Fenomena ini terjadi disebabkan pada saat gerakaln rolling terjadi, free surface pada palka tanpa sirip peredam bergerak atau mengalir dengan bebas ke arah kemiringan palka sampai kondisi free surface tersebut kembali rata. Berbeda dengan yang terjadi pada palka yang dilengkapi sirip peredam. Pada palka dengan sirip peredam, saat terjadi rolling, free surface juga bergerak ke arah kemiringan palka, tetapi sebelum kondisi free surface rata, sirip peredam yang dipasang pada dinding palka menghambat aliran free surface tersebut. Pada saat aliran free surface tersebut mengenai sirip peredam, maka akan ada sebagian aliran free surface tersebut tertahan oleh sirip peredam. Triatmodjo (1999) mengemukakan bahwa apabila gelombang mengenai dinding pembatas, maka akan terjadi refleksi gelombang. Dinding pembatas yang vertikal terhadap kedatangan gelombang dan tidak permeabel, akan memantulkan sebagian besar energi gelombang. Oleh karena itu tinggi gelombang yang dipantulkan sama dengan tinggi gelombang datang. Demikian pula lah yang terjadi pada aliran free surface di dalam palka yang dilengkapi dengan sirip peredam. Adanya refleksi aliran free surface yang tekanannya sama besar dengan tekanan aliran free surface yang mengenai sirip peredam akan tetapi berlawanan arah, mengakibatkan tertahannya aliran free surface yang berada dibelakangnya. Sehingga timbulah turbulensi yang pada akhirnya menghambat gerakan aliran free surface. Apabila luas penampang sirip peredam sebanding dengan luas aliran free surface yang mengenainya, maka aliran free surface tidak melewati sirip peredam. Berbeda halnya jika luas sirip peredam lebih kecil dibandingkan dengan luas aliran free surface yang mengenainya, walaupun terjadi refleksi aliran free surface, sebagian aliran free surface yang tidak mengenai sirip peredam akan melewati sirip peredam tersebut. Hal tersebut terbukti pada hasil penelitian ini, dilihat pada
23
Gambar 11, dimana pada gambar tersebut terlihat bahwa pada perlakuan palka dengan sirip peredam 10% masih ada masa air yg melewati sirip peredamnya. Namun berbeda dengan perlakuan palka dengan sirip peredam 30% tidak ada masa air yang melewati sirip peredam atau massa air tertahan oleh sirip peredam. Akan tetapi dapat dipastikan bahwa volume aliran free surface yang melewati sirip peredam tersebut jauh lebih sedikit dan dengan tekanan yang telah berkurang. Fenomena inilah yang diduga menjadi penyebab lebih kecilnya sudut kemiringan permukaan air pada palka yang dilengkapi dengan sirip peredam dibandingkan pada palka yang tidak dilengkapi dengan sirip peredam saat terjadi gerakan rolling. Waktu redam free surface adalah waktu yang dibutuhkan free surface dari awal permukaan air bergerak hingga permukaan air tersebut rata kembali. Waktu redam ini dipengaruhi oleh besarnya sudut kemiringan free surface. Semakin besar sudut kemiringan free surface-nya maka waktu redamnya akan semakin besar pula. Hal ini dikarenakan jika sudut kemiringan free surface semakin besar maka permukaan air membutuhkan waktu yang lebih lama pula untuk kembali ke posisi awal. Penggunaan sirip peredam pada palka juga mempengaruhi lamanya waktu redam yang terjadi. Palka dengan sirip peredam akan memiliki waktu redam yang lebih kecil dibandingkan dengan palka tanpa sirip peredam. Hal ini dikarenakan permukaan air yang bergerak akibat gerakan rolling kapal akan tertahan oleh sirip peredam yang dipasang di dalam palka. Sehingga permukaan air tersebut akan lebih cepat kembali ke posisi semula. Hal tersebut dibuktikan dengan hasil penelitian dimana waktu redam pada perlakuan palka tanpa sirip peredam lebih besar dibandingkan dengan perlakuan palka dengan sirip peredam. Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan penggunaan sirip peredam pada palka muatan cair dapat menurunkan waktu redam free surface yang terjadi jika dibandingkan dengan palka tanpa sirip peredam. Perlakuan palka dengan sirip peredam 10% (P2) dapat menurunkan waktu redam free surface sebesar 52,14% dibandingkan dengan perlakuan palka tanpa sirip peredam, perlakuan palka dengan sirip peredam 20% (P3) dapat menurunkan waktu redam free surface sebesar 69,65% dibandingkan dengan perlakuan palka tanpa sirip peredam, sedangkan perlakuan palka dengan sirip peredam 30% (P4) dapat menurunkan
24
waktu redam free surface sebesar 82,31% dibandingkan dengan perlakuan tanpa sirip peredam. Berdasarkan uji statistik terhadap waktu redam free surface antara palka tanpa sirip peredam vs palka dengan sirip peredam 10% menunjukkan bahwa nilai Fhit > Ftab atau nilai P-Value < 0,05 , begitu juga hasil uji statistik antara palka tanpa sirip peredam vs palka dengan sirip peredam 20% dan palka tanpa sirip peredam vs palka dengan sirip peredam 30% menunjukkan bahwa nilai Fhit > Ftab atau nilai P-Value < 0,05 (Lampiran 1). Kondisi ini menunjukkan bahwa terdapat perbedaan waktu redam free surface antara palka tanpa sirip peredam dengan palka yang menggunakan sirip peredam. Hal ini berarti penggunaan sirip peredam pada palka bermuatan cair memberikan pengaruh yang nyata terhadap perbedaan waktu redam free surface. Sudut kemiringan oleng kapal semakin mengecil seiring bertambahnya waktu, dikarenakan ada daya redam pada gerakan rolling. Daya redam tersebut terjadi disebabkan berkurangnya energi gerakan rolling akibat terserap oleh resistensi air (Bhattacharyya 1978). Selain itu, penggunaan sirip peredam pada palka juga dapat menurunkan sudut kemiringan oleng kapal model. Penggunaan sirip peredam dapat memperkecil efek free surface pada palka. Dimana efek free surface yang terjadi pada palka bermuatan cair, yaitu adanya pergerakan massa air ketika kapal oleng mempengaruhi sudut kemiringan kapal model. Dimana pergerakan massa air tersebut yang dinamakan sloshing. Adanya massa air yang bergerak tersebut mengakibatkan adanya energi atau tekanan tambahan yang dapat menambah keolengan kapal dan menahan gerakan oleng balik kapal. Faltinsen and Rognebakke (2000) menyatakan bahwa gerakan muatan cair dalam tangki atau palka sangat mempengaruhi olah gerak kapal khususnya gerakan rolling. Selanjutnya oleh Rognebakke and Faltinsen (2003) menyatakan bahwa gerakan kapal ditambah dengan adanya sloshing dapat menyebabkan gerakan kapal yang semakin besar. Hal tersebut sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan, dimana sudut kemiringan kapal model dengan muatan cair pada perlakuan palka tanpa sirip peredam lebih besar dibandingkan dengan perlakuan palka yang menggunakan sirip peredam. Palka dengan sirip peredam 10% (P2) dapat mereduksi sudut kemiringan kapal model sebesar 34,2% dibandingkan palka tanpa sirip peredam, palka dengan sirip peredam 20% (P3) dapat mereduksi
25
sudut kemiringan kapal model sebesar 50,8% dibandingkan palka tanpa sirip peredam, dan palka dengan sirip peredam 30% (P4) dapat mereduksi sudut kemiringan kapal model saat oleng sebesar 64,5% dibandingkan palka tanpa sirip peredam. Berkurangnya sudut kemiringan oleng kapal model pada palka dengan sirip peredam dikarenakan free surface pada muatan cair yang ada di palka ketika terjadi gerakan rolling tertahan oleh sirip peredam yang terpasang di dalam palka. Hal ini juga sesuai dengan penelitian Novita et al (2012) yang menyatakan bahwa penggunaan sirip peredam pada palka muatan cair dapat menurunkan efek free surface yang terjadi pada palka bermuatan cair. Sehingga massa air yang membentur dinding kapal model berkurang. Fenomena inilah yang mengakibatkan gerakan rolling kapal model yang dilengkapi dengan sirip peredam di dalam palka lebih kecil jika dibandingkan dengan kapal model yang tidak dilengkapi dengan sirip peredam. Berdasarkan hasil penelitian yang didapat penggunaan sirip peredam pada palka mampu memperkecil sudut kemiringan kapal model saat melakukan gerakan rolling. Rolling duration merupakan lamanya waktu yang dibutuhkan oleh kapal untuk kembali tegak setelah ada gaya yang mengolengkan kapal. Kapal yang memiliki nilai rolling duration yang lebih kecil dapat dikatakan memiliki stabilitas yang lebih baik dibandingkan kapal yang memiliki nilai rolling duration yang besar. Rolling duration dipengaruhi oleh besaran sudut kemiringan oleng yang terjadi pada kapal model. Semakin besar sudut kemiringannya maka nilai rolling durationnya semakin besar, karena sudut oleng yang lebih besar membutuhkan waktu yang lebih lama juga untuk melakukan oleng. Kapal model dengan perlakuan palka tanpa sirip peredam memiliki rolling duration yang lebih besar dibandingkan perlakuan palka dengan sirip peredam. Perlakuan penggunaan sirip peredam 10% dari luas free surface (P2) pada palka dapat mereduksi rolling duration sebesar 66% dari perlakuan palka tanpa sirip peredam, perlakuan penggunaan sirip peredam 20% dari luas free surface (P3) pada palka dapat mereduksi rolling duration sebesar 78,4% dari perlakuan palka tanpa sirip peredam, sedangkan perlakuan penggunaan sirip peredam 30% dari luas free surface (P4) pada palka dapat mereduksi rolling duration yang paling besar yaitu sebesar 81,4% dari perlakuan palka tanpa sirip peredam. Hal tersebut terjadi selain
26
pengaruh sudut kemiringan oleng yang besar juga dipengaruhi oleh efek free surface yang mengoleng bebas tanpa hambatan sehingga menambah gaya kapal untuk terus melakukan gerakan rolling sehingga rolling durationnya meningkat. Hal ini diduga akibat gerakan free surface meningkatkan damping moment coefficient kapal, sebagaimana yang disampaikan oleh Lee et al (2005). Dimana damping moment coefficient menurut Bhattacharyya (1978) merupakan koefisien momen yang menunjukkan kemampuan kapal untuk meredam gaya dari luar. Berbeda dengan perlakuan palka dengan sirip peredam efek free surface yang terjadi teredam oleh adanya sirip peredam. Sirip peredam tersebut menghambat gaya tambahan yang dapat timbul akibat efek free surface. Berdasarkan penelitian Novita (2011) sirip peredam dapat menahan aliran free surface yang terjadi pada palka muatan cair, bukan hanya menahan aliran free surface tetapi sirip peredam dapat mengakibatkan adanya refleksi yang ditimbulkan oleh aliran free surface yang menabrak sirip peredam. Refleksi aliran free surface tersebut biasanya memiliki gaya atau tekanan yang sama dengan aliran free surface yang mengenai sirip peredam, namun arahnya berlawanan. Energi tersebutlah yang dapat menghambat gerakan rolling kapal pula sehingga rolling yang terjadi akan lebih cepat teredam dan rolling duration pun akan kecil. Permukaan muatan cair dalam palka yang sangat dinamis dapat membuat kapal lebih sulit untuk kembali tegak setelah ada gaya yang membuat kapal rolling, sehingga rolling duration meningkat. Berdasarkan tiga perlakuan palka yang menggunakan sirip peredam palka dengan sirip peredam 20% (P3) memiliki selisih antara nilai Fhit dan Ftab lebih besar dibandingkan dengan perlakuan palka dengan sirip peredam 10% (P2), namun palka dengan sirip peredam 30% (P4) memiliki selisih antara nilai Fhit dan Ftab paling besar dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Kondisi ini menunjukkan semakin luas sirip peredam yang digunakan maka akan semakin efektif untuk mengurangi rolling duration kapal model. Jika mengacu pada definisi rolling duration, maka dapat dikatakan bahwa perlakuan palka dengan sirip peredam 30% (P4) memiliki nilai rolling duration yang paling kecil. Hal tersebut menunjukkan bahwa kapal model dengan perlakuan P4 memiliki stabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan perlakuan yang lainnya. Kondisi ini ditunjukkan dengan lebih cepatnya kapal model pada
27
perlakuan palka dengan sirip peredam 30% (P4) kembali pada posisi semula setelah diolengkan. Menurut Liliana et al (2012) rolling period yang terjadi sangat dipengaruhi oleh besarnya sudut kemiringan kapal ketika melakukan oleng. Semakin besar sudut kemiringan kapal ketika oleng maka rolling period yang terjadi juga semakin besar begitu juga sebaliknya. Hal tersebut sesuai dengan hasil penelitian yang didapat, perlakuan palka tanpa sirip peredam memiliki sudut kemiringan oleng kapal yang besar sehingga nilai rolling period-nya pun besar, sedangkan perlakuan palka dengan sirip peredam 30% memiliki sudut kemiringan paling kecil sehingga nilai rolling period-nya pun paling kecil. Faktor lain yang dapat mempengaruhi besar kecilnya nilai rolling period adalah adanya efek free surface yang terjadi pada palka bermuatan cair. Efek free surface tersebut yang mengakibatkan adanya sloshing. Sloshing yang mana merupakan adanya volume free surface yang menubruk dinding palka memberikan tekanan tambahan pada kapal untuk melakukan oleng serta menahan gaya balik oleng kapal, sehingga meningkatkan nilai rolling period. Penggunaan sirip peredam pada palka muatan cair dapat menurunkan efek free surface yang ada dalam palka bermuatan cair. Sehingga menurunkan besarnya sloshing yang terjadi, maka gaya yang dapat memicu adanya rolling kapal akan berkurang dan pada akhirnya akan menurunkan nilai rolling period. Perlakuan penggunaan sirip peredam 10% dari luas free surface (P2) pada palka dapat menurunkan rolling period sebesar 30% dari perlakuan palka tanpa sirip peredam, perlakuan penggunaan sirip peredam 20% dari luas free surface (P3) pada palka dapat menurunkan rolling period sebesar 30,4% dari perlakuan palka tanpa sirip peredam, sedangkan perlakuan penggunaan sirip peredam 30% dari luas free surface (P4) pada palka dapat menurunkan rolling period yang paling besar yaitu sebesar 39,9% dari perlakuan palka tanpa sirip peredam. Hal ini dikemukan juga oleh Novita (2011) sirip peredam dapat menahan aliran free surface yang begerak di dalam palka muatan cair, dan pada volume free surface yang tertahan tersebut terjadi refleksi yang memiliki gaya yang sama dengan volume air yang tertahan tetapi arahnya berlawanan, sehingga menurunkan besarnya sloshing yang pada akhirnya akan menurunkan nilai rolling period. Hal
28
ini menunjukkan bahwa penggunaan sirip peredam dalam penelitian ini dapat menurunkan nilai rolling period yang terjadi pada kapal model. Berdasarkan tiga perlakuan palka yang menggunakan sirip peredam, palka dengan sirip peredam 20% (P3) memiliki selisih antara nilai Fhit dan Ftab lebih besar dibandingkan dengan perlakuan palka dengan sirip peredam 10% (P2), namun palka dengan sirip peredam 30% (P4) memiliki selisih antara nilai Fhit dan Ftab paling besar dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Kondisi ini menunjukkan semakin luas sirip peredam yang digunakan maka akan semakin efektif untuk mengurangi rolling period kapal model. Nilai rolling period juga dapat menentukan kualitas stabilitas kapal. Menurut FAO (2009) kapal yang memiliki stabilitas yang baik adalah kapal yang memiliki nilai rolling period yang kecil. Mengacu pada pernyataan tersebut maka berdasarkan hasil penelitian dapat dikatakan bahwa perlakuan palka dengan 30% (P4) memiliki stabilitas yang baik dibandingkan dengan perlakuan yang lain karena miliki nilai rolling period yang paling kecil. Nilai rolling period yang terjadi mempengaruhi besarnya frekuensi rolling kapal model. Sabagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa frekuensi rolling menurut Batthacharyya (1978) merupakan banyaknya gerakan rolling kapal dalam satu satuan waktu. Semakin besar nilai rolling period maka akan semakin kecil nilai frekuensi rolling-nya karena rolling period yang besar membuat kapal membutuhkan waktu yang lebih lama untuk melakukan 1 kali gerekan oleng sehingga frekuensinya akan lebih kecil. Fenomena ini terjadi pada penelitian yang dilakukan dimana perlakuan palka tanpa sirip peredam memiliki nilai rolling period yang paling besar dibandingkan dengan perlakuan yang lainnya seperti yang dibahas sebelumnya sehingga nilai frekuensi rolling-nya paling kecil, sedangkan pada perlakuan palka dengan sirip peredam 30% memiliki nilai rolling period yang kecil sehingga frekuensi rolling-nya besar. Hal ini sesuai dengan hubungan antara frekuensi dengan periode rolling dimana semakin lama periode yang dibutuhkan maka frekuensinya semakin sedikit (f=1/T). Berdasarkan uji statistik terhadap frekuensi rolling antara palka tanpa sirip peredam vs palka dengan sirip peredam 10% menunjukkan bahwa nilai Fhit > Ftab atau nilai P-Value < 0,05, begitu juga hasil uji statistik antara palka tanpa sirip peredam vs palka dengan sirip peredam 20% dan palka tanpa sirip peredam vs palka dengan sirip
29
peredam 30% menunjukkan bahwa nilai Fhit > Ftab atau nilai P-Value < 0,05 (Lampiran 4). Hal ini menunjukkan bahwa terdapat perbedaan frekuensi rolling antara palka tanpa sirip peredam dengan palka yang menggunakan sirip peredam. Kondisi tersebut menunjukkan penggunaan sirip peredam pada palka bermuatan cair memberikan pengaruh yang nyata terhadap perbedaan frekuensi rolling. Berdasarkan data pada Tabel 5, ranking pertama diberikan pada perlakuan yang dapat kembali pada posisi tegak yang lebih cepat. Oleh karena itu perlakuan palka dengan sirip peredam 30% mendapatkan ranking pertama karena memiliki nilai sudut oleng, rolling duration dan rolling period yang lebih kecil. Sedangkan ranking pertama nilai frekuensi rolling diberikan pada perlakuan yang memiliki nilai frekuensi yang lebih tinggi. Berdasarkan data diatas juga bahwa perlakuan palka dengan sirip peredam 30% paling efektif untuk meredam gerakan rolling yang terjadi. Namun, Perlakuan P2 juga masih cukup efektif untuk meredam gerakan rolling yang terjadi, perlakuan ini dapat memperkecil sudut oleng sebesar 30,3%, rolling duration sebesar 66% dan rolling period 30% dibandingkan palka tanpa sirdam. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, gerakan rolling pada kapal model bermuatan cair dipengaruhi oleh pergerakan free surface yang terjadi di dalam palka. Ketika efek free surface yang terjadi pada palka muatan cair besar, maka sudut oleng, rolling duration, rolling period kapal model pun akan besar pula. Hal ini diakibatkan pergerakan free surface yang terjadi pada palka muatan cair memberikan gaya tambahan pada kapal model ketika melakukan gerakan rolling. Gaya tambahan tersebut seperti yang telah dijelaskan sebelumnya adalah sloshing. Menurut Novita et al (2013), efek sloshing yang terjadi pada palka bermuatan cair mempengaruhi rolling period yang terjadi pada kapal saat melakukan gerakan rolling. Penggunaan sirip peredam pada palka bermuatan cair, dapat mereduksi efek free surface yang terjadi pada palka muatan cair, sehingga dengan teredamnya efek free surface maka gerakan rolling kapal yang terjadi tereduksi pula. Berdasarkan penelitian Novita et al (2012) juga menyatakan bahwa penggunan sirip peredam pada palka bermuatan cair dapat menurunkan efek free surface yang terjadi. Hal ini terjadi karena free surface yang terjadi dapat menurunkan damping force dan restoring force yang dimiliki oleh kapal.
30
Dimana damping force dan restoring force merupakan gaya internal yang dimiliki kapal untuk kembali ke posisi semula setelah mengalami oleng. Penggunaan sirip peredam pada palka muatan cair dapat mengurangi pergerakan free surface yang terjadi pada palka, sehingga dengan berkurangnya pergerakan free surface maka damping force dan restoring force akan meningkat. Meningkatnya damping force dan restoring force maka kemampuan kapal untuk kembali ke posisi semula setelah mengalami oleng juga akan lebih baik. Berdasarkan hasil kajian yang dilakukan pada penelitian ini, penggunaan rasio luas sirip peredam dengan luas free surface yang lebih besar akan lebih efektif untuk meredam efek free surface yang terjadi. Akan tetapi rasio luas sirip peredam dengan luas free surface 10% masih cukup efektif untuk mereduksi efek free surface yang terjadi. Free surface pada palka dengan sirip peredam pergerakannya akan tertahan oleh sirip peredam yang terpasang pada bagian dalam palka. Tertahannya pergerakan free surface tersebut akan mengakibatkan sudut kemiringan dan waktu redam free surface yang terjadi pun akan tereduksi. Selain itu, tertahannya pergerakan free surface oleh sirip peredam dapat menimbulkan turbulensi yang memberikan gaya berlawanan dengan arah gerakan rolling sehingga gerakan rolling yang terjadi akan lebih mudah teredam dibandingkan dengan free surface yang bergerak dengan bebas.
5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil kajian untuk mendapatkan desain kapal pengangkut ikan hidup yang stabil, maka penggunaan sirip peredam di dalam palka dapat meminimalisir efek free surface yang terjadi. Dari hasil kajian terhadap perbedaan rasio luas sirip peredam dengan luas free surface sebesar 10%, 20% dan 30%, menyatakan bahwa luas sirip peredam 10% sudah dapat mereduksi efek free surface yang terjadi. Semakin luas sirip peredm maka kemampuan untuk mereduksi pergerakan free surface yang akan mempengaruhi gerakan rolling kapal akan semakin besar. Akan tetapi, dengan penggunaan luas sirip peredam 10% dari luas free surface,
31
sudah dapat meredam gerakan free surface yang akan mempengaruhi gerakan rolling kapal. Selain itu, semakin kecil gerakan free surface yang terjadi, maka gerakan rolling kapal yang ditinjau dari nilai rolling duration, sudut oleng dan rolling period akan semakin kecil. Sirip peredam 10% mereduksi sebesar 30% 66%, sirip peredam 20% mereduksi sebesar 30,4% - 78,4% dan sirip peredam 30% mereduksi sebesar 39,9% - 81,4%.
Saran Perlu diminimalkan pengaruh eksternal pada saat pengujian terhadap olah gerak kapal statis. Serta perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai penggunaan sirip peredam dalam mereduksi gerakan rolling pada kondisi perairan yang bergelombang.
32
DAFTAR PUSTAKA Bhattacharyya R. 1978. Dynamics of Marine Vehicles. New York (US): John Wiley & Sons, Inc. 564p. Faltinsen OM, Rognebakke OF. 2000. Sloshing in Rectangular Tanks and Interaction with Ships Motions Sloshing. Department of Marine Hydrodynamics, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norway. FAO. 2009. Safety Practices Related to Small Fishing Vessel Stability. FAO, Rome. Fyson J. 1985. Design of Small Fishing Vessel. England (UK) : Fishing News Book Ltd. Hind JA. 1982. Stability and Trim of Fishing Vessels. Farnham, England (UK) Fishing News Books Ltd.
Second edition. .
Lee SK, Surenndran S, Lee G. 2005. Roll Performance of Small Fishing Vessel with Live Fish Tank. Ocean Engineering. 32 (2005): 1873-1885. Lewis EV. 1988. Principles of Naval Architecture. Second Revision, Volume I Stability and Strength. Jersey City, New York (US): The Society of Naval Architects and Marine Engineers. Liliana N, Novita Y, Purwangka F. 2012. Rolling Period Kapal Bermuatan Padat dan Cair Serta Kaitannya dengan Efek Free Surface. Buletin PSP. 20 (3): 34 – 42. Marjoni. 2009. Stabilitas Statis dan Dinamis Kapal Purse Seine di Pelabuhan Perikanan Pantai Lampulo Kota Banda Aceh Naggroe Aceh Darussalam [Tesis]. Bogor (ID): Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Nomura M, Yamazaki T. 1977. Fishing Techniques I. Tokyo: Japan International Cooperation Agency. Novita Y. 2011. Pengaruh Free Surface terhadap Stabilitas Kapal Pengangkut Ikan Hidup. Buletin PSP. 19 (2): 34 – 43. Novita Y. 2011. Desain Palka Kapal Pengangkut Ikan Ditinjau dari Aspek Teknis, Mitigasi Resiko dan Ketahanan Hidup Ikan [Disertasi]. Bogor (ID): Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Novita Y. 2012. Posisi Sirip peredam VS Ketinggian Permukaan Air Dalam Meredam Free Surface Muatan Cair di Dalam Tangki. Di dalam: Isnansetyo A et al, editor. Seminar Nasional Tahunan IX Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan; 2012 Juni 4; Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID) :Universitas Gadjah Mada. hlm PK-02.
33
Novita Y, Iskandar BH, Murdiyanto B, Wiryawan B. 2012. Pengaruh Pemasangan Sirdam terhadap Free Surface Muatan Cair Pada Model Palka Kapal Pengangkut Ikan Hidup. Jurnal Penelitian Perikanan Indonesia. 18 (1) : 61 – 68. Novita Y, Ramadhan AD, Imron M. 2013. Efek Perbedaan Luas Free Surface Muatan Cair Terhadap Gerakan Rolling Model Kapal. Jurnal Saintek Perikanan. 8 (2) : 44 – 51. Rognebakke OF, Faltinsen OM. 2003. Coupling of Sloshing and Ships Motions. Journal of Ship Reasearch. 47 (3): 208-221. Sinaga LTP. 2015. Model Analitik Sloshing Tangki Muat pada Olah Gerak Kapal Floating Liquefied natural gas (FLNG). Majalah Penelitian Ilmiah. 9 (1): 1-12 Steel RGD, James HT. Prinsip dan Prosedur Statistika Suatu Pendekatan Biometrik. Jakarta (ID): Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. 748 hal. Taylor LG. 1977. The Principels and Practices of Stability. Glasgow: Brow & Son Publisher Ltd., Nautical Publisher. Tupper EC. 2004. Introduction to Naval Architecture. Fourth Edition. Oxford, UK: Elsevier Butterworth-Heinemann.
34
Lampiran 1 Uji Statistik Waktu Redam Free surface P1 VS P2 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10
255.25
25.525
3.762361
Column 2
10
122.15
12.215
0.575028
ANOVA Source of Variation Between Groups
SS
df
MS
F
P-value
F crit
408.4395
8.04E-14
4.413873
885.7805
1
885.7805
Within Groups
39.0365
18
2.168694
Total
924.817
19
P1 VS P3 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10
255.25
25.525
3.762361
Column 2
10
77.47
7.747
0.294312
df
MS
F
P-value
F crit
779.1046
2.86E-16
4.413873
ANOVA Source of Variation
SS
Between Groups
1580.286
1
1580.286
Within Groups
36.51006
18
2.028337
Total
1616.796
19
35
Lampiran 1 Lanjutan P1 VS P4 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10
255.25
25.525
3.762361
Column 2
10
45.15
4.515
0.058361
ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups Total
SS
df
MS
F
P-value
F crit
1155.332
8.79E-18
4.413873
2207.101
1
2207.101
34.3865
18
1.910361
2241.487
19
36
Lampiran 2 Uji Statistik Rolling Duration P1 VS P2 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10.00
258.43
25.84
2.53
Column 2
10.00
87.67
8.77
1.12
ANOVA Source of Variation
SS
Between Groups Within Groups Total
df
MS
1457.95
1.00
1457.95
32.84
18.00
1.82
1490.79
19.00
Count
Sum
F 799.21
P-value
F crit
2.28607E-16
P1 VS P3 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Average
Variance
Column 1
10
258.43
25.843
2.526179
Column 2
10
55.71
5.571
0.519654
ANOVA Source of Variation
SS
df
MS
F
P-value
F crit
1349.233
2.22E-18
4.413873
Between Groups
2054.77
1
2054.77
Within Groups
27.4125
18
1.522917
2082.182
19
Total
4.41
37
Lampiran 2 Lanjutan P1 VS P4 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10
258.43
25.843
2.526179
Column 2
10
48.14
4.814
0.127693
ANOVA Source of Variation
SS
df
MS
F
P-value
F crit
1666.315
3.39E-19
4.413873
Between Groups
2211.094
1
2211.094
Within Groups
23.88485
18
1.326936
Total
2234.979
19
38
Lampiran 3 Uji Statistik Rolling Period P1 VS P2 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10
21.21307
2.121307
0.01134
Column 2
10
14.84333
1.484333
0.007926
df
MS
F
P-value
F crit
210.5959
2.24E-11
4.413873
ANOVA Source of Variation
SS
Between Groups
2.028674
1
2.028674
Within Groups
0.173394
18
0.009633
Total
2.202069
19
P1 VS P3 Anova: Single Factor SUMMARY Sum
Average
Variance
Column 1
Groups
10
21.21307
2.121307
0.01134
Column 2
10
14.7575
1.47575
0.006962
df
MS
F
P-value
F crit
227.703
1.17E-11
4.413873
ANOVA Source of Variation
Count
SS
Between Groups
2.083716
1
2.083716
Within Groups
0.164718
18
0.009151
Total
2.248435
19
39
Lampiran 3 Lanjutan P1 VS P4 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10
21.21307
2.121307
0.01134
Column 2
10
12.7475
1.27475
0.010025
df
MS
F
P-value
F crit
335.4338
4.38E-13
4.413873
ANOVA Source of Variation Between Groups
SS 3.58329
1
3.58329
Within Groups
0.192286
18
0.010683
Total
3.775576
19
40
Lampiran 4 Uji Statistik Frekuensi Rolling P1 VS P2 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10
4.725805
0.472581
0.000676
Column 2
10
6.757358
0.675736
0.001419
df
MS
F
P-value
F crit
196.9777
3.9E-11
4.413873
ANOVA Source of Variation Between Groups
SS 0.20636
1
0.20636
Within Groups
0.018857
18
0.001048
Total
0.225218
19
P1 VS P3 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10
4.725805
0.472581
0.000676
Column 2
10
6.795821
0.679582
0.001487
df
MS
F
P-value
F crit
198.1054
3.72E-11
4.413873
ANOVA Source of Variation
SS
Between Groups
0.214248
1
0.214248
Within Groups
0.019467
18
0.001081
Total
0.233715
19
41
Lampiran 4 Lanjutan P1 VS P3 Anova: Single Factor SUMMARY Groups
Count
Sum
Average
Variance
Column 1
10
4.725805
0.472581
0.000676
Column 2
10
7.884539
0.788454
0.003205
df
MS
F
P-value
F crit
257.0632
4.21E-12
4.413873
ANOVA Source of Variation Between Groups
SS 0.49888
1
0.49888
Within Groups
0.034932
18
0.001941
Total
0.533812
19
42
Lampiran 5 Dokumentasi Penelitian
Mengolengkan kapal model
Palka Sirdam 20%
Palka Sirdam 10%
Palka Sirdam 30%
43
Lampiran 5 Lanjutan
Waterpass
Kamera
Timbangan
Alat Pendeteksi Kemiringan kapal
44
