Merencana Garis. Merencana Garis

Merencana Garis

Merencana Garis

Gaguk Suhardjito

[email protected] www.its.ac.id/personal/gagukesha www.gagukesha.tk

FreeboardForum FF @ 2006

[email protected] halaman1

Merencana Garis

Ukuran Utama Kapal Ukuran Utama Kapal << LBP, Bmld, Tmld, Dmld, Freeboard dan CB >> berpengaruh terhadap : • Stabilitas • Kapasitas ruang muat • Kebutuhan daya mesin • Efisiensi ekonomi Penentuan Ukuran Utama dilakukan secara iteratif mengikuti sekuense sebagai berikut : • Estimasi Displasemen • Penentuan LBP • Penentuan CB & CM • Penentuan Bmld,Tmld & Dmld <sesuai kebutuhan ruang, stabilitas, freeboard dan cadangan daya apung> Berdasarkan daerah pelayaran dan galangan kapal yang ada, ukuran utama dibatasi oleh Pintu air, Kanal, Jembatan dan panjang Slipways

Panjang Kapal Pada umumnya panjang kapal ditentukan dari ukuran kapal yang sama atau formula/Dalil dan diagram yang diturunkan dari database kapal yang sama . •

Dalil Schneekluth LBP = ∆0.3 . V0.3 . 3,2 . (CB + 0,5) / {(0,145/Fn)+0,5}

•

Dalil Ayre L/n1/3 = 3,33 + 1,67 ( V/L0,5)

•

Dalil Posdunine L = C {(V/(V+2)}2 . n 1/3

•

Dalil Volker L/n 1/3 = 3,5 + 4,5 . V/(g n 1/3)0,5

Metode Pengecekan Panjang Kapal


Merencana Garis

Metode pengecekan panjang kapal pada umumnya dilakukan dengan cara pengecekan eksternal dan pengecekan thd Froude Number (Fn) •

Pengecekan eksternal meliputi pembatasan panjang akibat dari Slipway, Panjang Dok, Pintu air atau Pelabuhan

•

Pengecekan thd Froude Number (Fn) untuk memastikan apakah terjadi interferensi sistem gelombang bagian depan dan buritan kapal, menurut Jensen 1994, daerah 0,25 < Fn < 0,27 dan 0,37 < Fn < 0,5 harus dihindari karena akan terjadi interferensi/crash antara gelombang haluan dan gelombang bahu depan (forward shoulder)

Untuk mengubah Fn yang tidak diharapkan menjadi Fn yang diharapkan bisa dilakukan dengan cara : • • •

Mengubah panjang Mengubah bentuk lambung Mengubah kecepatan

Lebar Kapal dan Stabilitas Lebar kapal sangat berpengaruh terhadap stabilitas dan terhadap biaya produksi/operasi, Penambahan Lebar kapal dengan displasemen yang sama akan mengakibatkan : • • • • • •

Penambahan tahanan kapal dan penambahan kebutuhan daya mesin Sarat kapal menjadi rendah, diameter propeller menjadi lebih kecil sehingga effisiensinya pun lebih rendah Penambahan konstruksi pada dasar kapal dan geladak yang berakibat pada berat baja kapal yang meningkat Item diatas mengakibatkan biaya produksi yang lebih tinggi !!! Stabilitas awal yang lebih besar KM menjadi lebih besar dan KG menjadi lebih rendah Kurva stabilitas menjadi lebih curam pada kemiringan awal dengan kemungkinan memperkecil range Sarat kapal yang rendah tidak menjadi masalah apabila terjadi pembatasan terhadapnya

Tinggi, Sarat dan Freeboard (Lambung timbul) Sarat kapal (Tmld) sering dibatasi oleh kedalam air laut, terutama untuk • • • •

Kapal Supertanker Kapal Curah Kapal Pengangkut pisang Kapal antar pulau


Merencana Garis

Kapal dengan sarat yang besar akan memberikan keuntungan • •

Tahanan yang lebih rendah Kemungkinan pemasangan diameter propeller yang lebih besar

Tinggi kapal (Dmld) menentukan volume kapal dan freeboard, tinggi kapal menentukan biaya produksi, kenaikan 10% tinggi kapal berakibat penambahan 8% berat baja pada L/D = 10 dan 4% pada L/D=14. Tinggi kapal juga berpengaruh terhadap kekuatan memanjang, bila tinggi kapal diperkecil, flens harus diperkuat untuk menjaga modulus penampang, lambung kapal juga harus diperkuat agar mampu menyalurkan shear forces . Kapal dengan tinggi yang lebih rendah akan mengalami defleksi yang lebih besar yang bisa mengakibatkan kerusakan pipa-pipa, poros, ceiling dan komponen lainnya. Penentuan tinggi kapal (Dmld) harus dicek terlebih dahulu ; • • •

Freeboard yang merupakan perbedaan antara Tinggi dengan Sarat, harus dicek kesesuaiannya dengan peraturan yang berlaku Tinggi kapal harus menghasilkan volume dibawah geladak dan volume ruang muat yang didinginkan Posisi Centre of Gravity (KG) harus dicek untuk memastikan MG kapal memenuhi sarat, KG tergantung dari tinggi kapal.

Standar MG muatan penuh Ocean going passanger ship Inland passanger ship Tug Cargo ship Containership

1,5 – 2,2 0,5 – 1,5 1,0 0,8 – 1,0 0,3 – 0,6

m m m m m

Koefisien Blok & Koefisien Prismatik Koefisien Blok (CB), Koefisien Prismatik (CP), Koefisien Luas TengahKapal (MSA) dan Titik Apung Memanjang (LCB) menentukan Length of entrance body, Length of parallel midle body dan Length of run body. Length of Run Body

Paralel Middle Body

Length of Entance Body

B.T

A midship

LBP Section Area Curve (CSA)


Merencana Garis

Koefisien Midship (CM) Pengaruh CM terhadap tahanan kapal, penambahan CM dengan CB konstan berakibat • • •

Penambahan panjang run – pengurangan tahanan kapal Penambahan panjang entance – pengurangan tahanan gelombang Penambahan luas permukaan basah – penambahan tahanan gesek

Pengaruh CM terhadap kelengkungan kurva, harga CM yang tinggi berakibat radius bilga yang lebih kecil, sehingga kelengkungan pelat kapal yang lebih kecil hal tersebut akan menurunkan biaya produksi. Ukuran dan bentuk Midship Section –pada kapal kontainer- disesuaikan dengan kebutuhan peletakan kontainer pada kapal. Kapal dengan harga CM yang lebih kecil akan mudah mengalami rolling dibanding dengan kapal berCM tinggi, oleh karenanya diperlukan bilge keel untuk mengurangi efek tersebut.

________________________________________________________________________ Disarikan dari H, Scheekluth & V. Bertram (1998), Ship Design for Efficiency and Economy, Butterorth Heinemann


Merencana Garis

Desain Lambung Desain Lambung : Statement of the Problem Desain lambung pada umumnya dilakukan dengan menganggap kapal berada diperairan tenang, bentuk lambung kapal akan sangat mempengaruhi karakteristik sbb: • • • • • •

Penambahan Tahanan pd saat berlayar Kemampuan manuver kapal Roll dumping, ketahanan thd olengan kapal Kemampuan bergerak di tengah gelombang Kemampuan menahan hempasan gelombang Volume dibawah geladak

Desain lambung/garis bisa mulai dilakukan setelah ukuran utama kapal < LBP, Bmld, Tmld, Dmld & CB> didapatkan, hal penting dari desain garis adalah Froude Number (Fn), kerampingan kapal (slenderness) merupakan fungsi dari Fn, nilai Fn yang besar akan mengakibatkan bentuk lambung kapal yang lebih ramping. Passanger Liner (kapal penumpang) memiliki harga Fn yang lebih besar dibanding General Cargo (Kapal Barang) Slow Speed Cargo

Cargo Liner

Fruit Ships

Destroyer

Fn

0,15-0,18

0,21

0,24

>0,45

CB

0,80

0,70

0,65

0,46-0,54

CP

0,809-0,805

0,715

0,664

0,56-0,64

Lindblad(1961) & Todd (1945) Perhatian khusus dalam hal desain garis harus diberikan pada : • • • • •

Bentuk dari Sectional Area Curve (CSA) yang merupakan distribusi displasemen kesepanjang lambung kapal . Bentuk tengah Kapal (Midship Section) Bentuk station haluan, linggi haluan dan garis air haluan Bentuk station buritan, linggi buritan dan garis air buritan Parameter bentuk lambung

Desain Lambung : Desain Bentuk CSA Desain Sectional Area Curve (CSA) bisa dilakukan dengan bantuan diagram Scheltema De Heere , Diagram NSP, Form Data, Diagram Hamlin dan atau dengan teknik trial and error, hal penting dari desain CSA adalah konsistensi Desplasemen dan LCB.


Merencana Garis

Froude Number yang merupakan konstanta non dimensi bisa dihitung dengan Rumus : Fn = V/ ( g.L )0,5 Penentuan Koefisien Prismatik bisa dilakukan dengan berbagai, salah satunya dengan bantuan diagram Design lanes for prismatic coefficient and displasement-length ratio ( Saunders, 1957) dengan cara memplot nilai Fn pada diagram untuk kemudian harga CP bisa ditentukan.

Desain CSA dengan bantuan diagram Hamlin mengikuti diagram dibawah ini : Main Dimension Froude Number

LCB

CPaft CPfore

Koefisien Prismatik (CP)

CB, CWP, CM

Sectional Area Curve (CSA)


Merencana Garis

Penentuan LCB bisa dilakukan dengan berbagai rumus pendekatan diantaranya LCB/L = (8,80 - 38,9 Fn)/100 LCB/L = - 0,135 + 0,194 CP

untuk Kapal Tanker dan Curah

Begitu juga dengan harga CM, CWP dan CB Fn = 0,595 ( 1,05 – CB)

Van Lammeren 1948

CWP = 0,18 + 0,86 CP

Series 60

CM = CB/CP

Series 60

Setelah CSA berhasil didesain dengan pengecekan terhadap konsistensi Displasemen dan LCB , dari diagram tersebut ditentukan panjang : PMB aft & PMB fore Run Body & Entrance Body

Desain Lambung : Desain Bentuk Midship Hampir semua kapal barang /Cargo ship didesain dengan dasar datar/flat bottom pada bagian tengah kapal, rise of floor masih banyak dijumpai pada kapal dengan CM <0,9 . Pada kapal Container Midship Section didesain dengan bentuk trapesium guna meningkatkan efisiensi ruang muat. Berbagai contoh Midship section


Merencana Garis

R

R r

Radius Bilga tanpa rise of foor

Radius Bilga dengan rise of floor

R2 = 2,33 ( 1 – CM ) B . T

R2 = { 2BH ( 1 – CM ) – ( B . r ) } / 0.8548

Pada beberapa kapal kontainer midship section didesain dengan bentuk trapesium guna meningkatkan efisiensi ruang muat.

R

Dengan luas MSA dan sarat yang sama , bentuk trapesoid lebih lebar, kapal akan memiliki WSA yang lebih kecil dan CB yang lebih kecil sehigga tahanan menjadi lebih kecil.


Merencana Garis

Desain Lambung : Linggi Depan dan Bentuk Haluan Berbagai bentuk haluan kapal

Bagian depan kapal/ Bow dapat dibedakan dari bentuknya : Bentuk standar ( bulbless), Bentuk bulbous bow dan Bentuk khusus misalnya bow untuk kapal ice breaker. Tiga hal penting bentuk bow adalah Bentuk linggi depan ( stem profile ), Bentuk Station depan ( fore section shape ) dan Bentuk LWL ( Load Water Line ). Bentuk linggi depan/ stem profile Pada mula kapal memiliki bentuk linggi depan vertikal hingga kapal memiliki bentuk linggi depan seperti saat ini yang memiliki kemiringan/ rake baik diatas maupun dibawah garis air.


Merencana Garis

Bentuk Station/section haluan Station/section bagian depan haluan kapal memiliki bentuk U atau V. Bentuk Station V, memiliki kelebihan-kelebihan sebagai berikut ; - Volume deck yang lebih besar - Area Deck/Fore castle deck yang lebih luas - WPA yang lebih luas sehingga momen inertianya lebih besar, VCB lebih tinggi, sehingga stabilitas kapal menjadi lebih baik - WSA yang lebih kecil, volume baja kapal menjadi lebih kecil - Bentuk kurvature lebih sederhana, mengurangi biaya produksi Masalah pada bentuk Station V, - Memiliki tahanan gelombang yang lebih besar, meski tahanan geseknya menjadi lebih kecil tahanan total yang terjadi menjadi lebih besar dibanding bentuk U untuk 0,18 < Fn < 0,25 - Bentuk V pada station haluan hanya memiliki tahanan yang baik pada Fn < 0,18 atau Fn > 0,225 untuk Normal cargo, pada kapal dengan B/T > 0,35 memiliki range yang lebih lebar Bentuk DWL haluan Bentuk DWL haluan, ditentukan oleh sudut masuknya ( half angle of entry ) / iE CP iE

0,55 8o

0,60 9o

0,75 9-10 o

0,70 10-14 o

0,75 21-23 o

0,80 33 o

0,85 37 o


Merencana Garis

Ujung depan DWL diusahakan memiliki radius sekecil mungkin untuk memberi efek hidrodinamik yang lebih baik, round bar bisa digunakan pada ujung /linggi depan, radius minimum yang memungkinkan adalah sebesar ( 3 x 4 ) x tebal plat, radius pada geladak cuaca adalah Rdeck = 0,08 B/2 untuk CP <= 0,72 Bentuk haluan kapal bisa dibedakan menjadi bentuk bow tajam atau bentuk parabolik, bentuk bow parabolik digunakan untuk kapal dengan CB > 0,8 dan L/B rendah yang pada umumnya kapal tersebut adalah Tanker atau Bulker.

Desain Lambung : Linggi Buritan dan Bentuk Buritan

Desain buritan kapal meliputi Linggi Buritan, Bentuk Station Buritan dan Propeller clearance. Buritan kapal niaga pada umumnya dibedakan 2 bentuk, bentuk elips (merchant) dan bentuk transom, bentuk transom memiliki keuntungan antara lain; Poop deck yang lebih lebar, Kelengkungan buritan yang lebih sederhana, Luas pelat yang lebih sedikit sehingga biaya produksinya pun lebih rendah.


Merencana Garis

Berbagai bentuk transom

Stern section/ station buritan kapal yang tercelup air sesuai bentuknya dibedakan menjadi 1. 2. 3.

Bentuk U Bentuk V Bentuk Stern bulb Masing-masing bentuk memiliki efek tahanan yang berbeda , bentuk V memiliki tahanan yang rendah, bentuk U memiliki tahanan yang lebih besar dan bentuk Stern bulb memiliki tahanan yang paling besar. Disisi lain bentuk V menghasilkan Non uniform wake distribution yang tidak menguntungkan bagi kerja propeller sedangkan bentuk U dan Stern bulb menghasilkan Uniform wake distribution.


Merencana Garis

Propeller clearance berpengaruh terhadap : 1. 2. 3. 4.

Kebutuhan daya mesin Getaran Diameter propeller dan putaran optimum propeller Fluktuasi pada torsi


Merencana Garis

Step by Step Merencana Garis

Ukuran Utama Kapal : Jenis Kapal LBP Bmld Dmld Tmld Vs

: : : : : :

Kontainer 80 11,40 6,10 4,75 12

m m m m knots

Fn = V / (g.LBP)1/2

V g

Fn = (12 * 0,5144) / (9,8 * 80) 1/2

= 6,172 / 28

Kecepatan Kapal (m/s) Gravitasi (9,8 m/s2) 1 knots = 0,5144 m/s

Fn = 0,220

Menurut Jensen 1994, CB = - 4,22 + 27,8 (Fn) 1/2 – 39,1 Fn + 46,6 Fn3

untuk 0,15
CB = - 4,22 + 27,8 (0,22) 1/2 – 39,1 * 0,22 + 46,6 * 0,22 3

CB = 0,71

CM = 1 / ( 1 + ( 1 – CB) 3,5 ) [email protected] halaman15

Merencana Garis

CM = 1 / ( 1 + ( 1 – 0,71) 3,5 )

CM = 0,987 Menurut H. Schneekluth CWP = ( 1 + 2 CB ) / 3 CWP = ( 1 + 2 0,71 ) / 3

CWP = 0,86 CP = CB / CM CP = 0,71 / 0,987

CP = 0,7193 Menurut Jensen 1994, LCB / LBP = ( 8,80 – 38,9 Fn ) / 100 LCB / LBP = - 0,135 + 0,194 * CP

untuk tanker / Bulker

LCB / LBP = ( 8,80 – 38,9 * 0,220 ) / 100 LCB / LBP = 0,00242 LCB = 0,00242 * 80

LCB = + 0,193 m LCB = + 0,242 % LBP


Merencana Garis

Coefficient Prismatic Aft (CPA) dan Coefficient Prismatik Fore (CPF) bisa ditentukan dengan memplot harga LCB dan harga CP pada diagram hamlin .

Hasil plotting nampak sbb;

Dari diagram terbaca

CPA = 0,715

CPF = 0,725


Merencana Garis

Dengan bantuan diagram Hamlin , masing-masing luas station bisa ditentukan nilainya, dengan cara memplot harga CPA dan CPF pada diagram, seperti nampak dibawah ini

Plotting pada diagram ini akan menghasilkan luas masing-masing station,

Perhatian !!!!!!! Penomoran station pada diagram diatas tidak sama dengan penomoran station pada umumnya sehingga perlu penyesuaian, misalnya Station 5 pada diagram sama dengan station 15 pada umumnya, Station 18 sama dengan station 2 dstnya.


Merencana Garis

Tabel Luas Station No. Station pada Diagram

No. Station pada Gambar

20 19,5 19 18,5 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1,5 1 0,5 0

A B AP 0,5 1 1,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 18,5 19 19,5 20

Luas Station / Luas Midship

Luas Station

Station A dan station B adalah station cant part, nilainya terbaca pada diagram csa


Merencana Garis

CSA bisa digambar dengan cara memplot besarnya luas station sebagai absis dan panjang kapal sebagai ordinat, akurasi CSA akan lebih baik bila menggunakan kertas milimeter, hasil plot akan menghasilkan CSA ( Curves of Sectional Area ), perlu proses fairing untuk penggambaran CSA sekaligus untuk mengoreksi deviasi pembacaan diagram. Length of Run Body

Paralel Middle Body

Length of Entance Body

B.T

A midship

AB

LBP AP

LWL

FP

Setelah fairing selesai dilakukan sehingga menghasilkan kurva CSA yang fair, kemudian CSA diperiksa akurasinya dengan cara membaca ulang area station untuk kemudian dimasukkan ke tabel perhitungan Displasemen dan LCB,


Merencana Garis

Perhitungan Displasemen dan LCB bisa menggunakan tabel dibawah ini No. Station pada Gambar

Luas Station A

A B AP 0,5 1 1,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 18,5 19 19,5 20

Faktor Simpson (FS)

Faktor Momen (FM)

1*x 4*x ( x + 0,5 ) 2 1 2 1,5 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 1,5 2 1 2 0,5

- (10 + 2 x) - ( 10 + x ) - 10 - 9,5 -9 - 8,5 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8,5 9 9,5 10

Hasil A * FS

Σ1

x = [( LWL + LBP ) / 2] / h

Hasil A * FM

Σ2

h = LBP / 20

Volume Displasemen = 1/3 * h * Σ 1

( m3 )

LCB = Σ 1 / Σ 2 * h

(m)

Pemeriksaan akurasi ( Displ target –Displ perhitungan ) / Displ target x 100 % < 0,5 % ( LCB target – LCB perhitungan ) / LBP

< 0,2 %


Merencana Garis

Parameter bentuk lambung pada dasarnya digunakan untuk mengontrol bentuk lambung sesuai dengan desain yang diinginkan, Parameter-parameter tsb adalah : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Panjang Paralel Midle Body Panjang Run Body Panjang Entrance body Parallel Main Deck Midship section Parallel Bottom Profil sisi kapal , Sheer Plan, Fore Castle deck dan Poop Deck Garis Singgung Sisi ( Side Tangent ) Bentuk Haluan kapal, meliputi Stem profile, Station Haluan danUjung depan garis air muat 10. Bentuk Buritan kapal, meliputi Stern contour, Propeller clearance dan Station buritan Parameter ini harus didesain terlebih dulu sebelum desain masing-masing station dikerjakan.


Merencana Garis

Station didesain berdasarkan data CSA dan Parameter lambung , Kurva CSA memberikan besarnya luas station, Parameter lambung memberikan informasi tentang bondary condition pada masing-masing station.


Merencana Garis

Berbagai Bentuk Lambung Kapal

Kapal Pengangkut Kendaraan Car Carrier

Kapal Tanker Tanker

Kapal Penangkap Ikan Fishing Ship


Merencana Garis

Kapal Penumpang Passanger Ship

Kapal Pengangkut LNG LNG Carrier

Kapal Penyeberangan Ferry Roro


Merencana Garis

Kapal Kontainer Container Ship

Kapal Barang Berat Heavy General Cargo



Merencana Garis

Kapal Barang Berat Heavy General Cargo

Kapal Dok Ship Dock

Kapal Pesiar Cruiser


Merencana Garis


Kapal Penumpang Katamaran Catamaran Passanger Ship

Kapal Pengangkut Berat Heavy Lift


Merencana Garis. Merencana Garis

Recommend Documents