PERAN TITIK BERAT MUATAN CAIR DAN PENGARUHNYA TERHADAP ROLLING MOTION KAPAL MODEL BERBENTUK ROUND BOTTOM
HANEINA RAMANENDRA
DEPARTEMEN PEMANFAATAN SUMBERDAYA PERIKANAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Peran Titik Berat Muatan Cair dan Pengaruhnya terhadap Rolling Motion Kapal Model Berbentuk Round Bottom” 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 skripsi ini.
Bogor, Agustus 2016 Haneina Ramanendra NIM C44120067
ABSTRAK HANEINA RAMANENDRA. Peran Titik Berat Muatan Cair dan Pengaruhnya terhadap Rolling Motion Kapal Model Berbentuk Round Bottom. Dibimbing oleh YOPI NOVITA dan BUDHI HASCARYO ISKANDAR. Kapal dengan muatan utama berupa muatan cair mampu mempengaruhi kualitas stabilitas kapal. Sifat muatan cair akan berubah sesuai wadah yang ditempatinya, sehingga titik berat akan selalu bergeser saat kapal oleng. Kondisi ini disebabkan karena muatan cair memiliki free surface. Adanya efek free surface ini dapat mengurai kestabilan kapal saat oleng. Tujuan penelitian ini adalah: 1) menentukan titik berat dan volume muatan cair maksimal yang dapat menjaga stabilitas kapal; 2) mendapatkan nilai frekuensi dan periode gerakan rolling dengan ketinggian dan volume muatan cair berbeda. Metode penelitian ini dilakukan dengan mengamati gerakan rolling kapal model yang diberi perlakuan variasi ukuran palka dan tinggi muatan cair. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa kapal model dengan palka ukuran 1/2 dan tinggi muatan ¾ tinggi palka memiliki kemampuan menjaga stabilitas kapal model ditinjau dari sudut oleng, waktu redam, frekuensi rolling dan periode rolling yang dihasilkan paling baik. Kata kunci: free surface, gerakan rolling, muatan cair, stabilitas
ABSTRACT HANEINA RAMANENDRA. Role and Influence of Centre Gravity of Liquid Cargo toward Rolling Motion of Round Bottom Ship Model. Supervised by YOPI NOVITA and BUDHI HASCARYO ISKANDAR. Ships with liquid cargo inside capable to affect the quality of stability. Based on its characteristic, a liquid cargo will always follow the shape of its containers , so the center of gravity will always changed when the ship is rolling. This is because liquid cargo has a free surface. The existence of free surface effect can reduce the stability of the ship. The purpose of this research were: 1) to determine the maximum volume and weight of liquid cargo that can maintain the stability of the ship, and 2) to obtain the value of rolling frequency and rolling period with different height and volume of liquid cargo. This research was carried out by observing the rolling of the ship model with variations of fish hold size and height of liquid cargo. The result showed that the fish hold models with 1/2 size and height of liquid cargo ¾ height of fish hold had the ability to maintain the stability of the ship model from inclination angle, damping time, rolling frequency point of view, and giving the best rolling period. Keywords: free surface, rolling motion, liquid cargo, stability
PERAN TITIK BERAT MUATAN CAIR DAN PENGARUHNYA TERHADAP ROLLING MOTION KAPAL MODEL BERBENTUK ROUND BOTTOM
HANEINA RAMANENDRA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan
DEPARTEMEN PEMANFAATAN SUMBERDAYA PERIKANAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
Judul Skripsi Nama NIM Program Studi
: Peran Titik Berat Muatan Cair dan Pengaruhnya terhadap Rolling Motion Kapal Model Berbentuk Round Bottom : Haneina Ramanendra : C44120067 : Teknologi dan Manajemen Perikanan Tangkap
Disetujui oleh
Dr Yopi Novita, SPi MSi Pembimbing I
Dr Ir Budhi Hascaryo Iskandar, MSi Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Budy Wiryawan, MSc Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga skripsi yang berjudul “Peran Titik Berat Muatan Cair dan Pengaruhnya terhadap Rolling Motion Kapal Model Berbentuk Round Bottom” ini dapat diselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada pihakpihak yang telah banyak membantu dalam penyelesaian skripsi ini, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada : 1. Dr Yopi Novita, SPi MSi dan Dr Ir Budhi Hascaryo Iskandar, MSi selaku komisi pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan koreksi dalam pengerjaan penelitian ini; 2. Dr Iin Solihin, SPi MSi selaku komisi pendidikan Departemen PSP yang telah memberikan masukan dan saran; 3. Retno Muninggar, SPi ME selaku penguji tamu yang telah memberikan masukan dan saran; 4. Dosen dan staf Tata Usaha Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan yang telah membantu dan memberi saran; 5. Neneng Suyati (Ibu), Hendra Edison (Bapak), dan Jeason Krama (Kakak) yang senantiasa memberikan doa, semangat dan dukungan moril maupun materil; 6. Pramudya Pratama Putra yang telah banyak memberikan semangat dan saran; 7. Rezeki Akbar selaku sahabat setia, Dwi Putra Yuwandana, SPi MSi dan Pringgo Kusuma, SPi yang telah membantu pengerjaan penelitian ini; 8. Ulfa, Ira, Azra, Lia, Dinda, Linda dan Putri dan seluruh teman-teman Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan (PSP) khususnya PSP angkatan 49 yang selalu memberi semangat dan saran; 9. Serta seluruh pihak yang telah membantu dalam proses penyelesaian karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi para pembaca. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakan skripsi ini.
Bogor, Agustus 2016 Haneina Ramanendra
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
DAFTAR ISTILAH
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Penelitian Terdahulu
2
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
3
Manfaat Penelitian
3
METODE PENELITIAN
3
Waktu dan Tempat Penelitian
3
Alat dan Bahan
3
Jenis dan Metode Pengumpulan Data
6
Pengolahan Data
8
Analisis Data
8
HASIL DAN PEMBAHASAN
9
Hasil
9
Volume dan berat muatan
9
Titik berat kapal model
10
Profil gerakan rolling
10
Parameter gerakan rolling
14
Pembahasan
18
SIMPULAN DAN SARAN
21
Simpulan
21
Saran
21
DAFTAR PUSTAKA
22
LAMPIRAN
23
RIWAYAT HIDUP
29
DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5 6 7
Alat dan bahan pembuatan palka model Alat dan bahan penelitian Jenis data sesuai tujuan penelitian Variasi perlakuan Ukuran volume muatan cair Ketinggian muatan dan draft kapal model Nilai titik berat kapal model
3 4 6 6 9 9 10
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Tahapan pembuatan palka model Kapal model Palka model (a) Palka 1/3 (b) Palka 1/2 Tahapan penelitian Grafik profil sudut oleng muatan P11 dan P21 Grafik profil sudut oleng muatan P12 dan P22 Grafik profil sudut oleng muatan P13 dan P23 Grafik profil sudut oleng muatan dengan palka 1/3 Grafik profil sudut oleng muatan dengan palka 1/2 Ilustrasi letak nilai θ1 dan θ2 Grafik sudut oleng saat θ1 palka 1/3 dan palka 1/2 Grafik sudut oleng saat θ2 palka 1/3 dan palka 1/2 Grafik frekuensi rolling palka 1/3 dan 1/2 di setiap ketinggian Grafik periode rolling pada ketinggian muatan ¼ tp Grafik periode rolling pada ketinggian muatan ½ tp Grafik periode rolling pada ketinggian muatan ¾ tp Ilustrasi tinggi permukaan cair pada palka Ilustrasi titik dalam stabilitas kapal
4 5 5 7 11 11 12 13 13 14 15 15 16 16 17 17 18 19
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5
Dokumentasi penelitian Perhitungan titik berat Hasil uji statistika sudut oleng Hasil uji statistika frekuensi rolling Hasil uji statistika periode rolling
24 25 26 27 28
DAFTAR ISTILAH Breadht Over All
: Lebar terbesar dari kapal, yang diukur dari kulit lambung kapal di samping kiri sampai kulit lambung kapal di samping kanan. Depth : Tinggi kapal yang dihitung dari jarak tegak dari garis dasar sampai garis geladakterendah di tepi, diukur di tengah–tengah kapal (midship). Draft : Tinggi sarat air kapal yang diukur dari garis dasar sampai garis air. Free Surface : Permukaan bebas yang terdapat pada benda berbentuk cair yang mengakibatkan benda tersebut mudah berubah bentuk sesuai media tempatnya. LOA (Length Over : Panjang keseluruhan dari kapal yang diukur dari All) ujung haluan hingga buritan. Rolling Motion : Gerakan oleng kapal ke kanan dan ke kiri pada sumbu x jika berada di atas perairan bergelombang. Rolling Duration : Waktu yang dibutuhkan kapal untuk kembali tegak ke posisi semula setelah mengalami rolling. Rolling Frequency : Jumlah rolling kapal yang terjadi dalam satu satuan waktu. Rolling Period : Waktu yang dibutuhkan untuk meyelesaikan satu gerakan rolling kapal. Stabilitas : Kemampuan kapal untuk kembali ke posisi tegak lurusnya setelah miring oleh gaya dari luar. Sudut Oleng : Sudut yang dibentuk saat kapal melakukan gerakan oleng ke kanan dan ke kiri terhadap sumbu x. Ton Displacement : Jumlah ton air yang dipindahkan oleh bagian kapal yang tenggelam dalam air. Volume Displacement : Volume air yang dipindahkan badan kapal yang terbenam di dalam air.
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Kapal adalah salah satu alat transportasi yang digunakan dalam kegiatan operasi penangkapan dan pengangkutan ikan. Kapal perikanan digunakan untuk membawa muatan berupa keperluan selama pelayaran, alat tangkap dan hasil tangkapan. Menurut Sudjatmiko (1995) muatan kapal adalah segala macam barang dan barang dagangan (goods and merchandise) yang diserahkan kepada pengangkut untuk diangkut dengan kapal, guna diserahkan kepada orang/barang di pelabuhan atau pelabuhan tujuan. Muatan kapal umumnya terdiri dari muatan cair (bulk liquid cargo) berupa persedian minum, bahan bakar, crude palm oil (CPO) dan muatan padat (bulk solid cargo) berupa persediaan makan, kebutuhan nelayan, hasil tangkapan dan alat penangkapan. Pada kapal pengangkut ikan hidup, jenis muatan utamanya adalah muatan cair. Muatan cair yang berada dalam palka kapal akan bergerak bebas apabila kapal melakukan gerakan terlebih gerakan rotasi seperti rolling dan pitching. Pergerakan liquid ini terjadi dikarenakan muatan liquid tersebut memiliki free surface (permukaan bebas) di permukaannya. Apabila efek free surface ini sangat besar, maka akan memperburuk stabilitas kapal bahkan dapat menjadi penyebab terbaliknya kapal (Novita 2012). Manopo et al. (2012) menyatakan bahwa bentuk kasko dari suatu kapal mempengaruhi kapasitas muat, stabilitas, olah gerak dan tahanan dari kapal tersebut. Bentuk kasko kapal dapat mempengaruhi stabilitas kapal. Beberapa bentuk kasko kapal perikanan menurut Rouf dan Novita (2006) terdiri dari round bottom, round flat bottom, U bottom, akatsuki bottom, dan hard chin bottom. Dari kelima bentuk kasko tersebut, bentuk kasko round bottom adalah bentuk kasko yang memiliki stabilitas yang kurang baik jika dibandingkan dengan kasko lainnya. Liliana et al. (2012) menjelaskan bahwa perbedaan muatan cair dan padat memberikan pengaruh yang berbeda terhadap pergerakan kapal. Perbedaan pergerakan ini dikarenakan muatan padat akan bersifat tetap sedangkan muatan cair mudah berubah bentuk sesuai dengan tempatnya. Selain itu, apabila tangki yang bermuatan cair tidak terisi penuh maka akan terdapat permukaan bebas yang dapat mengakibatkan terjadinya efek free surface yang dapat menurunkan kualitas stabilitas kapal. Menurut Novita (2011) pada saat kapal melakukan gerakan, terutama gerakan oleng, maka permukaan muatan liquid tersebut akan bebas bergerak ke arah kemiringan kapal selama terjadinya gerakan oleng kapal. Pergerakan ini diduga akan mempengaruhi kualitas stabilitas kapal. Stabilitas adalah keseimbangan dari kapal, merupakan sifat atau kecenderungan dari sebuah kapal untuk kembali kepada kedudukan semula setelah mendapat kemiringan yang disebabkan oleh gaya-gaya dari luar. Stabilitas dipengaruhi oleh keberadaan titik berat muatan di kapal. Hind (1982) menyatakan bahwa titik berat akan bergeser secara vertikal maupun horizontal tergantung pada pergeseran muatan atau penambahan atau pengurangan muatan. Muatan cair akan bergerak secara dinamis saat media yang ditempatkan mengalami perubahan posisi. Pergerakkan muatan cair di dalam palka kapal pada akhirnya akan mempengaruhi keberadaan titik berat kapal.
2 Permukaan bebas terdapat pada benda berbentuk cair yang mengakibatkan benda cair tersebut mudah berubah bentuk sesuai dengan media yang ditempatinya, fenomena ini biasa disebut dengan free surface. Efek free surface akan dirasakan terutama pada saat kapal melakukan gerakan rolling. Semakin kecil efek free surface yang timbul saat kapal melakukan gerakan rolling maka peluang kapal untuk menjadi terbalik semakin kecil (Lewis 1988). Gerakan rolling adalah gerakan oleng yang terjadi pada kapal secara melintang dengan miring ke kanan atau kiri. Gerakan rolling pada kapal tersebut perlahan akan kembali ke posisi stabil dengan waktu tertentu hal ini disebut rolling duration. Gerakan rolling kapal akan dipengaruhi oleh jenis muatan dominan kapal. Muatan cair lebih lama untuk kembali ke posisi seimbang setelah berubah bentuk. Hal ini mengakibatkan rolling duration akan lebih lama jika dibandingkan dengan kapal bermuatan padat. Pada kapal bermuatan padat, tidak terjadi perubahan titik berat muatan selama kapal melakukan gerakan rolling. Kondisi ini sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan Liliana et al. (2012) yang menyatakan bahwa kapal dengan muatan cair memiliki rolling period lebih lama dibandingkan kapal dengan muatan padat. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar volume maksimum muatan cair pada kapal yang dapat mempengaruhi stabilitas kapal saat terjadi gerakan rolling. Penelitian Terdahulu Penelitian yang membahas muatan cair pada kapal model sebelumnya pernah dikaji oleh Ramadhan et al.(2013) mengenai efek perbedaan luas free surface muatan cair terhadap gerakan rolling kapal model. Penelitian tersebut dilakukan dengan menguji gerakan rolling kapal model dengan perlakuan palka bersekat dan tanpa sekat dengan muatan cair dan dapat disimpulkan bahwa semakin besar luas free surface maka kualitas gerakan rolling kapal model semakin memburuk. Selanjutnya Liliana et al. (2012) juga mengkaji penelitian mengenai jenis muatan dan pengaruhnya terhadap rolling period kapal model dengan menguji sudut oleng, rolling period, waktu redam dan frekuensi rolling kapal model dengan dua jenis muatan berbeda dan dapat disimpulkan bahwa kapal model dengan palka bermuatan padat lebih baik dibandingkan dengan kapal model dengan palka bermuatan cair. Perumusan Masalah Kapal pengangkut ikan hidup memiliki jenis muatan utamanya berupa cairan. Zat cair akan selalu mengikuti bentuk wadahnya, sehingga titik berat benda akan bergeser. Hal itu dikarenakan muatan cair memiliki permukaan bebas (free surface). Muatan cair akan berpengaruh terhadap pergerakan oleng rolling kapal tersebut saat di air sehingga akan mengurangi stabilitas kapal. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan dikaji titik berat dan volume muatan cair maksimal yang layak dibawa dalam palka kapal pengangkut ikan hidup. Kajian ini sekaligus juga dilakukan untuk mengetahui besar rolling duration, gerakan rolling, periode rolling, dan sudut oleng kapal model dengan palka bermuatan cair.
3 Tujuan Penelitian 1. 2.
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: Menentukan titik berat dan volume muatan cair maksimal yang dapat menjaga stabilitas kapal. Mendapatkan nilai frekuensi dan periode gerakan rolling dengan ukuran palka dan ketinggian muatan cair yang dapat menjaga stabilitas kapal. Manfaat Penelitian
1. 2.
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut: Mendapatkan rasio volume muatan cair maksimal yang mampu mengurangi efek free surface kapal saat terjadi gerakan rolling; Melengkapi rangkaian penelitian mengenai jenis muatan pada palka dan dasar penelitian lanjutan di bidang terkait.
METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada Bulan Februari - Maret 2016 di Laboratorium Desain dan Dinamika Kapal, Divisi Kapal dan Transportasi Perikanan Departemen Pemanfaatan Sumberdaya, Fakultas Perikanan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan palka model fiber glass serta kegunaannya disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 Alat dan bahan pembuatan palka model No. Alat dan bahan Kegunaan 1 Resin Sebagai bahan campuran 2 Talek Sebagai bahan campuran 3 Fiber glass (met) Sebagai bahan campuran 4 Katalis Sebagai pengering kimiawi 5 Cat Pewarna palka model 6 Papan akrilik bening Penutup sisi palka 7 Kapal model Sebagai cetakan palka model 8 Lembar plastik transparan Pelapis cetakan 9 Lem tembak Pengerat fiber dan akrilik 10 Wadah Tempat bahan campuran 11 Kuas Sebagai alat pengecat palka model Proses pembuatan palka model dengan bahan fiber glass terdiri dari beberapa tahap. Berikut tahapan pembuatan palka model yang disajikan pada Gambar 1.
4 Mulai
Campurkan resin dan talek dengan perbandingan 1:1 dan beri sedikit katalis Aduk hingga tercampur, siapkan fiber dalam cetakan kapal dan lapisi kertas plastik di dibawahnya. Lapisi fiber dengan campuran, keringkan selama semalam Lepaskan kertas plastik bawahnya, dan gunting fiber yang sudah kering sesuai bentuk palka model Potong akrilik berbentuk setengah lingkaran untuk menutup sisi depan dan belakang palka model Tempelkan hasil potongan akrilik pada kedua sisi palka model dengan lem tembak Cat palka model yang sudah terbentuk dengan pewarna dan keringkan
Selesai
Gambar 1 Tahapan pembuatan palka model Palka model yang telah siap menjadi salah satu alat yang digunakan dalam penelitian ini. Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian serta kegunaannya disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 Alat dan bahan penelitian No. Alat dan bahan Kegunaan 1 Kapal model berdimensi 51 cm x Sebagai model eksperimen 16,7 cm x 10,9 cm (LOA x B x D) (Gambar 2) 2 Palka model 1/3 berdimensi 14 Sebagai model eksperimen cm x 14,1 cm x 7 cm (Gambar 3) 3 Palka model 1/2 berdimensi 18,2 Sebagai model eksperimen cm x 14,1 cm x 7 cm (Gambar 3)
5 Lanjutan Tabel 2 No. Alat dan bahan 4 Alat pendeteksi rolling
5
Waterpass
6 7 8 9
Stopwatch Timbangan digital Gelas ukur Kamera
10 11 12
Alat tulis Muatan cair Pewarna berwarna hijau
Kegunaan Menghitung jumlah gerakan rolling dan sudut oleng yang terjadi pada kapal model Menentukan keseimbangan kapal dan palka model Menghitung waktu Mengukur berat Mengukur volume muatan cair Merekam dan mendokumentasi kegiatan penelitian Mencatat hasil data yang diperoleh Muatan air tawar pada palka model Pemberi warna pada muatan cair
Bentuk dan ukuran kapal dan palka model yang digunakan dalam penelitian disajikan pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Gambar 2 Kapal model
(a) Gambar 3 Palka model (a) Palka 1/3
(b) (b) Palka 1/2
6 Jenis dan Metode Pengumpulan Data Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data primer. Jenis data penelitian ini disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Jenis data sesuai tujuan penelitian No. Tujuan penelitian Jenis data 1 Menentukan titik berat dan - Berat kapal model volume muatan cair dalam keadaan maksimal yang dapat kosong menjaga stabilitas kapal - Titik berat pada kapal model 2 Mendapatkan nilai - Frekuensi gerakan frekuensi dan periode rolling kapal model gerakan rolling dengan dari setiap perlakuan ketinggian dan volume - Durasi gerakan muatan cair berbeda rolling kapal model untuk kembali ke posisi stabil
Pengumpulan data Metode simulasi numerik
Metode eksperimen (pengamatan langsung)
Pada penelitian ini data diperoleh dengan memberi perlakuan. Perlakuan yang digunakan adalah variasi ketinggian muatan cair dalam palka model dengan dua ukuran palka. Ukuran palka model mengacu terhadap volume displacement kapal model ( ). Variasi perlakuan disajikan pada Tabel 4. Tabel 4 Variasi perlakuan Perlakuan Volume palka
1/3 1/2
Ketinggian muatan cair ¼ tp ½ tp P11 P12 P21 P22
¾ tp P13 P23
Keterangan: : Volume displacement tp : Tinggi palka model
Volume displacement kapal model ( ) yang digunakan adalah 2.730 cm3. Volume displacement diperoleh dengan mengukur volume air dalam kapal model yang terbenam air. Volume palka yang digunakan yaitu palka berukuran 1/3 dan palka berukuran 1/2 . Ukuran kedua palka tersebut digunakan berdasarkan perbandingan volume displacement kapal pengangkut ikan hidup pada umumnya. Pada setiap palka memiliki variasi tinggi muatan yaitu ¼ tp, ½ tp, dan ¾ tp yang masing-masing sebesar 1,75 cm, 3,5 cm, dan 5,25 cm. Pengujian kapal model dengan variasi tinggi muatan dan ukuran palka dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Pengulangan dilakukan tiga kali agar data yang diperoleh cukup akurat dengan kondisi yang sesuai dengan aslinya. Gambar 4 menunjukkan tahapan penelitian.
7 Mulai
Penimbangan kapal model dan muatan dengan menggunakan timbangan digital
Simulasi Numerik
Penempatan muatan sesuai dengan perlakuan
Pengukuran jarak titik berat muatan terhadap lunas dan midship kapal model Perhitungan posisi titik berat kapal dengan menggunakan persamaan: I KG= Δ Sumber: Hind (1982) Perhitungan menggunakan program Ms. Excel
Hasil: Titik berat kapal model (KG)
Persiapan kolam dan kapal model beserta palka model serta alat pendeteksi rolling untuk pengambilan data
Eksperimen
Pemasukan muatan cair berwarna hijau ke dalam palka kapal model sesuai variasi perlakuan (Tabel 4) Peletakan alat pendeteksi rolling pada kapal model, nyalakan dan tunggu selama 10 detik Menekan salah satu sisi kapal di bagian midship kapal model, lepaskan tekanan pada sisi kapal, hingga kapal model melakukan gerakan rolling Lakukan dengan perlakuan berbeda sebanyak 3 kali pengulangan
Selesai
Gambar 4 Tahapan penelitian
Alat pendeteksi gerak rolling mencatat: Sudut oleng dan setiap satuan waktu hingga gerakan rolling berakhir.
8 Pengolahan Data Pengolahan data dilakukan dengan software Microsoft Excel. Data diperoleh dari enam perlakuan dengan penempatan muatan cair di dua macam ukuran palka dan tiga variasi ketinggian muatan. Dua macam ukuran palka model dibandingkan dengan Volume displacement ( ) kapal model dengan ukuran 1/3 dan 1/2 . Volume palka model mewakili kondisi palka pada kapal pengangkut ikan hidup. Tiga variasi ketinggian muatan dengan kondisi ¼, ½, dan ¾ tinggi palka. Data yang dihasilkan dari jumlah gerakan rolling dan waktu redam serta sudut oleng tiap perlakuan dimasukkan ke dalam tabel dan akan diolah ke bentuk grafik kemudian menggunakan metode analisis rancangan acak faktorial untuk mengetahui muatan cair mana yang memiliki periode dan frekuensi rolling paling baik di antara enam variasi perlakuan. Data yang dihasilkan dari nilai titik berat diolah dengan rumus perpindahan titik berat dengan penambahan muatan dan dimasukkan ke dalam tabel untuk dianalisis. Analisis Data Analisis data yang digunakan dalam percobaan ini adalah perhitungan titik berat dengan rumus penambahan muatan dan uji statistik rancangan acak faktorial (RAF). Berikut adalah rumus titik berat yang digunakan dalam penelitian ini (sumber: Hind 1982). Keterangan: KG = posisi awal titik berat kapal I = momen inersia = ton displacement Penarikan kesimpulan dari hasil analisis data dengan perhitungan titik berat adalah seberapa besar nilai titik berat yang bergeser pada tiap perlakuan dan menentukan perlakuan titik berat yang memiliki kemampuan menjaga stabilitas kapal paling baik. Kemampuan kapal dalam menjaga stabilitas dengan nilai titik berat yang sudah diperoleh, dibandingkan dengan kondisi oleng kapal saat eksperimen berlangsung untuk dilihat kualitas stabilitasnya. Uji statistika rancangan acak faktorial (RAF) digunakan karena penelitian ini menggunakan dua faktor yaitu volume palka muatan cair dan ketinggian muatan cair. Muatan cair ini memiliki perlakuan yang sama dan masing-masing dilakukan tiga kali pengulangan. Data hasil percobaan dapat dimodelkan dengan rumus sebagai berikut. Yijk = μAB + Ai + Bj + (AB) ij + εijk Keterangan: Yijk = nilai pengamatan rolling model kapal pada ulangan ke- k, ukuran palka muatan cair i dan ketinggian muatan cair j μAB = nilai rata-rata umum Ai = pengaruh ukuran palka muatan cair pada taraf ke- i Bj = pengaruh ketinggian muatan cair pada taraf ke- j (AB)ij = pengaruh interaksi ukuran palka muatan cair pada taraf ke- i dengan
9 εijk
ketinggian muatan cair pada taraf ke- j = kesalahan percobaan pada volume palka muatan cairpada taraf ke- i dengan ketinggian muatan cair pada taraf ke- j pada ulangan ke- k
Penarikan kesimpulan yang dapat diperoleh dengan analisis data ini adalah melihat adanya pengaruh sudut oleng, frekuensi rolling, dan periode rolling pada tiap perlakuan dengan ukuran palka dan ketinggian muatan cair. Keberadaan pengaruh tersebut selanjutnya dilakukan perhitungan rumus frekuensi rolling dan periode rolling pada setiap perlakuan. Hasil perhitungan tersebut kemudian dibandingkan untuk mengetahui pada perlakuan mana kapal model dengan palka dan ketinggian muatan cair memiliki kualitas stabilitas paling baik.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Volume dan berat muatan Berdasarkan perlakuan dengan variasi volume palka dan tinggi muatan, diperoleh data volume muatan cair pada palka seperti yang disajikan pada Tabel 5. Tabel 5 Ukuran volume muatan cair Keterangan Volume Palka
Volume muatan air (cm3)
1/3
¼ tp 140 (P11)
½ tp 320 (P12)
¾ tp 600 (P13)
1/2
250 (P21)
420 (P22)
910 (P23)
Tabel 5 menunjukkan volume muatan cair terbanyak ada pada perlakuan P23 yaitu perlakuan dengan menggunakan palka berukuran 1/2 dan berisi muatan cair setinggi ¾ tinggi palka. Adapun muatan cair yang memiliki volume paling sedikit terdapat pada perlakuan P11 yaitu perlakuan dengan menggunakan palka berukuran 1/3 dan berisi muatan cair setinggi ¼ tinggi palka. Volume muatan berhubungan erat dengan berat muatan. Semakin berat sebuah muatan di atas kapal, maka semakin tinggi draft kapal yang terbentuk. Ketinggian muatan dan draft kapal model disajikan pada Tabel 6. Tabel 6 Ketinggian muatan dan draft kapal model Perlakuan Ketinggian Berat muatan (cm) muatan (gram) P11 P12 P13
1,75 3,5 5,25
140 320 600
Draft (cm)
3,5 3,7 4,2
Selisih tinggi muatan dengan draft (cm) -1,75 -0,2 +1,05
10 Lanjutan Tabel 6 Perlakuan
Ketinggian muatan (cm)
Berat muatan (gram)
Draft (cm)
1,75 3,5 5,25
250 420 910
3,9 4,3 4,7
P21 P22 P23
Selisih tinggi muatan dengan draft (cm) -2,15 -0,8 +0,55
Keterangan: - : posisi permukaan muatan di bawah draft kapal + : posisi permukaan muatan di atas draft kapal
Tabel 6 menunjukkan pada palka dengan tinggi muatan ¾ tinggi palka (P13 dan P23) memiliki tinggi muatan cair berada di atas draft. Adapun pada palka dengan tinggi muatan ¼ tinggi palka dan ½ tinggi palka (P11, P12, P21, dan P22) memiliki tinggi muatan cair lebih rendah dari tinggi draft. Titik berat kapal model Berat dan volume tiap muatan cair di palka berbeda-beda terhadap setiap perlakuan sehingga titik berat kapal model berubah dari posisi semula. Berikut tabel titik berat (KG) dari tiap perlakuan seperti yang disajikan pada Tabel 7 dengan perhitungan KG yang disajikan pada Lampiran 2. Tabel 7 Nilai titik berat kapal model Palka model Perlakuan
1/3
1/2
KG (cm)
P11
Berat kapal model + muatan (gram) 3060
P12
3240
3,80
P13
3520
3,97
P21
3150
3,76
P22
3320
3,88
P23
3810
4,17
3,69
Tabel 7 menunjukkan nilai KG pada tiap perlakuan. Nilai KG meningkat seiring dengan bertambahnya berat muatan yang disebabkan oleh bertambahnya volume dan tinggi muatan, maka titik berat (KG) paling besar pada perlakuan P23 yaitu perlakuan dengan menggunakan palka berukuran 1/2 dan berisi muatan cair setinggi ¾ tinggi palka. Profil gerakan rolling Saat gerakan rolling terjadi pada kapal, maka kapal akan menghasilkan sudut oleng. Muatan cair yang bersifat mudah berpindah tempat sesuai dengan pergerakan wadahnya mengakibatkan sudut oleng tiap perlakuan memiliki nilai yang berbeda sesuai volume dan tinggi muatan. Pergerakan rolling ini selanjutnya dibandingkan berdasarkan tinggi muatan dan volume palka.
11
Tinggi muatan sama, volume palka berbeda Perbandingan dilakukan pada nilai sudut oleng kapal model hingga posisi kapal model perlahan kembali ke posisi semula (stabil). Berdasarkan hasil rekam gerakan rolling kapal model diperoleh profil gerakan rolling kapal model pada perlakuan yang berbeda. Profil gerakan rolling kapal model berdasarkan tinggi muatan terlihat pada grafik yang disajikan pada Gambar 5, 6, dan 7. 40
Sudut Oleng (˚)
30 20 10 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
-10 -20 -30
Waktu (detik) P11
P21
Gambar 5 Grafik profil sudut oleng muatan P11 dan P21 40
Sudut Oleng (˚)
30 20 10 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
-10 -20 -30
Waktu (detik) P12
P22
Gambar 6 Grafik profil sudut oleng muatan P12 dan P22
18
12 40
Sudut Oleng (˚)
30 20 10 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
-10 -20 -30
Waktu (detik) P13
P23
Gambar 7 Grafik profil sudut oleng muatan P13 dan P23 Gambar 5, 6 dan 7 dapat dilihat bahwa garis kontinyu menunjukkan perlakuan dengan palka model 1/3 dan garis putus-putus yang menunjukkan perlakuan dengan palka model 1/2 . Sudut kemiringan yang bernilai positif menandakan bahwa kapal model bergerak oleng ke kanan, dan yang bernilai negatif menandakan bahwa kapal model bergerak oleng ke kiri. Perbandingan pada Gambar 5, 6 dan 7 dilakukan terhadap profil gerakan rolling yang dihasilkan oleh kapal model dengan tinggi muatan yang sama akan tetapi dimensi palka berbeda. Pada ketiga grafik tersebut menunjukkan waktu redam yang cenderung sama. Gambar 5 dan 6 menunjukkan grafik profil sudut oleng pada ketinggian muatan ¼ tinggi palka dan ½ tinggi palka. Pada kedua gambar dapat dilihat bahwa sudut oleng yang dihasilkan oleh palka 1/2 berada di atas palka 1/3 pada tiap terjadi gerakan oleng. Pada Gambar 5 dan 6 juga terlihat periode rolling pada palka 1/2 lebih cepat dan memiliki jumlah oleng lebih banyak dari pada palka 1/3 . Namun Gambar 7 grafik profil sudut oleng pada ketinggian muatan ¾ tinggi palka memiliki sudut oleng pada palka 1/2 cenderung berada di bawah palka 1/3 pada tiap gerakan oleng dengan periode rolling palka 1/2 lebih lambat dan jumlah oleng lebih sedikit. Tinggi muatan berbeda, volume palka sama Perubahan nilai sudut oleng kapal model bertambah seiring meningkatnya tinggi muatan palka model. Berdasarkan hasil rekam gerakan rolling kapal model diperoleh profil gerakan rolling kapal model pada perlakuan yang berbeda. Profil gerakan rolling kapal model berdasarkan volume palka terlihat pada grafik yang disajikan pada Gambar 8 dan 9. .
13 40
Sudut Oleng (˚)
30 20 10 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
-10 -20 -30
Waktu (detik) P11
P12
P13
Gambar 8 Grafik profil sudut oleng muatan dengan Palka 1/3 40
Sudut Oleng (˚)
30 20 10 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
-10 -20 -30
Waktu (detik) P21
P22
P23
Gambar 9 Grafik profil sudut oleng muatan dengan Palka 1/2 Perbandingan pada Gambar 8 dan 9 dilakukan terhadap profil gerakan rolling yang dihasilkan oleh kapal model dengan volume palka sama akan tetapi tinggi muatan berbeda. Gambar 8 dan 9 menunjukkan grafik profil sudut oleng pada palka 1/3 maupun palka 1/2 memiliki grafik sudut oleng yang semakin kecil seiring bertambahnya tinggi muatan cair pada palka. Pada kedua gambar terlihat pula waktu redam semakin rendah dan periode rolling semakin cepat dengan bertambahnya tinggi muatan pada kedua palka.
14 Parameter gerakan rolling Saat gerakan rolling terjadi terdapat parameter yang dapat mempengaruhi kualitas dari gerakan rolling itu sendiri. Parameter gerakan rolling dapat diketahui dengan melihat besar sudut oleng, frekuensi rolling dan periode rolling. Dengan mengetahui parameter tersebut dapat disimpulkan seberapa baik kualitas gerakan rolling kapal bermuatan cair dan pengaruhnya terhadap stabilitas kapal. Sudut oleng Gerakan rolling pada kapal model menghasilkan sudut oleng yang berubah-ubah di setiap keolengannya. Perubahan sudut oleng pada gerakan rolling dapat dilihat dengan besarnya sudut rolling pertama (θ1) dan rolling kedua (θ2). Pada θ1 dan θ2 tiap perlakuan memiliki nilai yang berbeda. Pada Gambar 10 disajikan ilustrasi letak nilai θ1 dan θ2.
Gambar 10 Ilustrasi letak nilai θ1 dan θ2 Pada saat pertama kali kapal diolengkan sampai sheer pada bagian midship kapal model, nilai sudut oleng awal (θ0) memiliki kecendrungan yang sama pada tiap perlakuan sehingga efek muatan cair pada kapal yang mempengaruhi keolengan kapal ada pada gerakan oleng pertama (θ1), kedua (θ2) dan seterusnya hingga kapal kembali tegak ke poisisi semula. Besar sudut oleng pertama (θ1) dan kedua (θ2) adalah posisi kemiringan kapal model maksimal ke arah kanan. Nilai sudut oleng tersebut yang akan dikaji tiap perlakuan seperti yang disajikan pada Gambar 11 dan 12.
15 30 25,48
Sudut Oleng (˚)
25
22,58
20
17,97
19,33 15,83
15
14,79 Palka 1/3 Palka 1/2
10 5 0 ¼ tp
½ tp Ketinggian Muatan
¾ tp
Gambar 11 Grafik sudut oleng saat θ1 Palka 1/3
dan 1/2
30
Sudut Oleng (˚)
25 18,1
20 15,17 15
14,86 13,71
13,84
12,21
Palka 1/3 Palka 1/2
10 5 0 ¼ tp
½ tp Ketinggian Muatan
¾ tp
Gambar 12 Grafik sudut oleng saat θ2 Palka 1/3 dan Palka 1/2 Berdasarkan pada Gambar 11 dan 12 dapat dilihat nilai sudut oleng rolling pertama (θ1) dan kedua (θ2) pada tiap perlakuan. Pada ketinggian muatan ¼ tinggi palka dan ½ tinggi palka terlihat nilai pada palka 1/3 memiliki sudut oleng lebih kecil dari pada palka 1/2 adapun pada ketinggian muatan ¾ tinggi palka terlihat nilai pada palka 1/3 memiliki sudut oleng lebih besar dari pada palka 1/2 . Frekuensi rolling Frekuensi rolling diperoleh dari banyaknya gerakan rolling saat kapal oleng dibagi dengan waktu redam. Waktu redam adalah waktu yang dibutuhkan kapal model untuk kembali ke posisi tegak semula. Dengan data jumlah rolling dan
16 waktu redam dapat diperoleh nilai frekuensi rolling. Gambar 13 menunjukkan frekuensi rolling palka 1/3 dan 1/2 pada setiap ketinggian muatan cair. 1,4
1,209 1,075
frekuensi rolling
1,2
1,082 0,945
1
0,939 0,865
0,8 0,6
Palka 1/3
0,4
Palka 1/2
0,2 0 ¼ tp
½ tp
¾ tp
Ketinggian Muatan
Gambar 13 Grafik frekuensi rolling palka 1/3 ketinggian
dan 1/2
di setiap
Gambar 13 menunjukkan nilai jumlah gerakan rolling dan waktu redam berkurang dengan seiring bertambahnya volume muatan cair. Nilai frekuensi rolling semakin kecil pada setiap bentuk palka model. Nilai frekuensi terbesar ada pada palka 1/2 dengan ketinggian muatan ¼ tinggi palka. Adapun nilai frekuensi terkecil ada pada palka 1/2 dengan ketinggian muatan ¾ tinggi palka. Periode rolling Nilai periode rolling didapatkan dengan membagi waktu redam dengan jumlah gerakan, nilai pada periode rolling berbanding terbalik dengan nilai frekuensi. Berikut grafik periode rolling tiap ketinggian muatan yang disajikan pada Gambar 14, 15, dan 16.
Periode rolling (detik)
1,4 1,2 1 0,8 0,6
P11
0,4
P21
0,2 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Oleng ke-
Gambar 14 Grafik periode rolling pada ketinggian muatan ¼ tp
17
Periode rolling (detik)
1,4 1,2 1 0,8 0,6
P12
0,4
P22
0,2 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Oleng ke-
Gambar 15 Grafik periode rolling pada ketinggian muatan ½ tp
Periode rolling (detik)
1,4 1,2 1 0,8 0,6
P13
0,4
P23
0,2 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
Oleng ke-
Gambar 16 Grafik periode rolling pada ketinggian muatan ¾ tp Gambar 14, 15, dan 16 menunjukkan nilai periode rolling tiap perlakuan dengan tinggi muatan yang sama. Pada gambar tersebut terlihat nilai periode rolling meningkat pada tiap bertambahnya tinggi muatan, garis dengan poin wajik menunjukkan perlakuan pada palka 1/3 dan pada garis dengan poin persegi menunjukkan perlakuan pada palka 1/2 . Pada Gambar 14 dan 15 terlihat nilai periode rolling pada palka 1/2 lebih tinggi dari pada palka 1/3 , sedangkan pada Gambar 16 terlihat nilai periode rolling palka 1/3 lebih tinggi dari pada 1/2 .
18 Pembahasan Volume muatan cair pada palka dengan tinggi muatan yang bertambah akan berpengaruh terhadap berat muatan pada kapal. Volume muatan memiliki keterkaitan yang erat dengan berat. Sebagaimana yang dinyatakan oleh Hind (1982), apabila ketinggian permukaan muatan bertambah, berat muatan pun akan bertambah, sehingga akan menggeser pusat gaya berat ke atas. Berat pada kapal yang bertambah mengakibatkan tinggi ketenggelaman kapal semakin tinggi. Stabilitas pada kapal dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor internal seperti tata letak barang atau muatan, bentuk ukuran kapal dan adanya kebocoran karena kandas atau tubrukan, ada pun faktor eksternal yaitu angin, ombak, arus serta badai. Pertambahan ketinggian muatan termasuk ke dalam faktor internal yang mempengaruhi stabilitas kapal karena mengakibatkan pergeseran titik berat kapal. Pertambahan ketinggian muatan membuat permukaan kapal yang terendam air semakin besar yang dilihat dari draft kapal. Hal ini sesuai dengan pernyataan Novita et al. (2016), bahwa draft kapal akan bertambah apabila ketingian muatan cair di dalam palka bertambah. Bentuk permukaan cair pada ketiga macam ketinggian adalah sama, yaitu berbentuk persegi panjang. Perbedaan dari perlakuan dari ketinggian muatan cair di dalam palka adalah lebar dari permukaan muatan cair. Hal ini disebabkan bentuk palka adalah setengah silinder, dimana pada bentuk setengah silinder, semakin ke bawah memiliki lebar permukaan cair semakin kecil dengan panjang yang sama. Ilustrasi perbedaan lebar permukaan muatan cair pada palka disajikan pada Gambar 17.
Gambar 17 Ilustrasi tinggi permukaan cair pada palka Lebar free surface pada ketiga macam tinggi muatan memiliki perbedaan. Pada perlakuan tinggi muatan ¼ tinggi palka memiliki lebar free surface terkecil jika dibandingkan dengan perlakuan tinggi muatan ½ tinggi palka dan ¾ tinggi palka. Lebar free surface terbesar terdapat pada perlakuan tinggi muatan ¾ tinggi palka. Kondisi ini mengakibatkan jarak muatan free surface saat terjadi gerakan rolling berbeda. Dimana jarak luasan free surface pada gerakan rolling adalah sebesar lebar free surface. Pada ketinggian muatan ¼ tinggi palka muatan bergerak lebih leluasa karena lintasan bebas lebih luas dibandingkan ½ tinggi palka dan ¾ tinggi palka. Pergerakan muatan paling kecil ada pada ketinggian muatan ¾ tinggi palka hal ini dikarenakan lintasan permukaan yang kosong semakin kecil.
19 Pada muatan cair, posisi permukaan muatan cair yang rendah akan mengakibatkan luas permukaan palka di atas muatan cair semakin besar dan berdampak pada lintasan free surface semakin besar. Hal ini sesuai dengan yang dinyatakan oleh Novita et al. (2016), bahwa muatan cair apabila ditempatkan pada sebuah palka dan di dalam palka tersebut tidak terisi penuh oleh muatan cair, maka muatan cair akan memiliki free surface. Kondisi ini diperkirakan akan memberi efek free surface yang besar terhadap stabilitas kapal. Lintasan free surface yang luas dapat membuat muatan cair yang bergerak saat gerakan rolling lebih banyak. Sehingga dapat disimpulkan bahwa ketinggian muatan cair yang besar memiliki kemungkinan menjaga stabilitas kapal lebih baik karena memiliki lintasan free surface yang kecil. Menurut Hind (1982), titik - titik penting dalam stabilitas kapal antara lain adalah titik berat (G), titik apung (B) dan titik metasenter (M). Ilustrasi titik-titk dalam stabilitas pada kapal disajikan pada Gambar 18.
Gambar 18 Ilustrasi titik dalam stabilitas kapal Pada saat muatan ditambahkan ke dalam kapal akan terjadi pergeseran titik berat pada kapal ke atas. Semakin berat muatan yang ditambahkan pada palka maka semakin tinggi nilai KG. KG adalah jarak antara lunas kapal dengan titik berat, sementara jarak lunas kapal dengan titik metasenter disebut KM. Selanjutnya Bhattacharyya (1978) menjelaskan bahwa pergeseran titik pusat gaya berat akan mempengaruhi pergerakan rolling yang terjadi. Keberadaan titik pusat gaya berat merupakan salah satu aspek penentu dalam stabilitas kapal. Posisi titik berat yang semakin besar dapat mempengaruhi stabilitas kapal bila posisi titik berat berada pada batas tertentu. Pada saat letak KG sangat tinggi mampu mengakibatkan kapal karam atau capsize hal ini disebabkan KM memiliki posisi yang lebih rendah dari KG. Pada muatan cair dalam palka sebagai muatan utama kapal, muatan cair memiliki posisi yang cenderung aman karena palka berada di bawah lantai dek. Selanjutnya Marjoni et al. (2010) mengemukakan bahwa semakin besar displacement, maka tinggi metasenter menurun dan nilai KG bertambah. Hal ini disebabkan sebuah beban muatan (gram) meningkatkan draft, maka titik berat akan meningkat dan tinggi metasenter menurun. Namun, dengan kondisi sejumlah muatan cair dalam palka tertentu, posisi KG masih berada di bawah KM sehingga kapal tetap dalam kondisi stabil. Muatan cair pada palka dengan letak titik berat
20 yang berada di bawah lantai dek berpengaruh kecil terhadap kualitas stabilitas kapal. Hal ini sesuai dengan yang dinyatakan oleh Hind (1982) bahwa beberapa syarat kestabilan suatu kapal, yaitu titik apung (B) sama dengan gaya berat kapal (W), titik B dan titik G berada dalam satu garis vertikal dan titik G berada di bawah titik M. Salah satu faktor terjadi oleng pada kapal saat di permukaan air adalah jenis muatan utamanya. Pada kapal pengangkut ikan hidup memiliki muatan utama air. Muatan cair memiliki free surface yang mengakibatkan gerakan oleng pada kapal. Ramadhan et al. (2013) menyatakan sifat muatan cair adalah akan selalu berubah bentuk mengikuti bentuk wadah yang ditempatinya, sehingga titik berat muatan cair akan selalu bergeser. Palka dengan muatan cair pada kapal saat mengalami gerakan oleng akan membentur dinding permukaan. Lee et al. (2005) mendefinisikan sloshing sebagai fenomena saat free surface membentur dinding palka ketika kapal oleng. Gerakan rolling dengan muatan cair yang memiliki volume dan tinggi muatan berbeda mengakibatkan sudut oleng, frekuensi dan periode yang berbeda. Ketinggian muatan cair yang semakin bertambah menghasilkan sudut oleng yang semakin kecil. Fenomena ini bisa terjadi disebabkan pada palka bermuatan cair lebih banyak memiliki lintasan free surface yang lebih terbatas, sehingga muatan cair yang bergerak mengikuti gerakan oleng kapal tidak mengalami sloshing yang sering. Sloshing pada kapal saat terjadi gerakan oleng dikarenakan adanya free surface pada palka yang bermuatan cair. Palka bermuatan cair yang tidak memiliki free surface adalah palka dengan muatan cair yang terisi hingga permukaan cair besentuhan dengan atap atau sisi atas palka. Hind (1982) menyatakan bahwa jika tidak ada perpindahan muatan cair, maka pengaruh muatan cair terhadap stabilitas kapal dianggap sama dengan muatan padat. Pada palka yang memiliki ketinggian muatan cair lebih rendah gerakan rolling menghasilkan sudut oleng yang lebih besar disebabkan lintasan free surface lebih luas dan sloshing sering terjadi. Muatan cair yang berpindah karena adanya free surface akan memberikan kekuatan kapal untuk oleng ke sisi sebaliknya. Hal ini sesuai dengan pernyataan Lewis (1988), bahwa apabila tangki dalam keaadan kosong atau penuh maka tidak ada efek yang terjadi dan efek yang buruk pada stabilitas kapal adalah pada saat terdapat permukaan kosong pada tangki. Berdasarkan hasil uji statistik antara ukuran volume palka dan ketinggian muatan terhadap sudut oleng (Lampiran 3), diperoleh nilai F-hit lebih besar dibandingkan nilai F-tab. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai sudut oleng yang dihasilkan tiap perlakuan memiliki perbedaan yang nyata. Perbedaan ini membuktikan bahwa volume palka dan tinggi muatan mempengaruhi besarnya nilai sudut oleng. Frekuensi rolling menurut Bhattacharyya (1978) adalah banyaknya gerakan oleng kapal dalam satu satuan waktu. Frekuensi rolling diperoleh dari banyaknya gerakan rolling saat kapal oleng dibagi dengan waktu redam. Novita et al. (2010) mendefinisikan waktu redam sebagai lamanya waktu yang diperlukan sebuah kapal model untuk melakukan olah gerak dari awal pergerakan sampai kapal model berhenti atau tidak bergerak lagi. Frekuensi rolling semakin kecil dengan bertambahnya tinggi muatan hal ini dikarenakan jumlah gerakan dan waktu redam yang terjadi saat gerakan rolling terjadi semakin kecil pula. Frekuensi yang sedikit menunjukkan kualitas stabilitas kapal yang baik. Sehingga kapal dengan tinggi muatan cair yang besar memiliki frekuensi lebih kecil.
21 Berdasarkan hasil uji statitik antara ukuran volume palka dan ketinggian muatan terhadap frekuensi rolling (Lampiran 4), diperoleh nilai F-hit lebih besar dibandingkan nilai F-tab. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai frekuensi rolling yang dihasilkan tiap perlakuan memiliki perbedaan yang nyata. Perbedaan ini membuktikan bahwa volume palka dan tinggi muatan mempengaruhi besarnya nilai frekuensi rolling. Waktu yang dibutuhkan kapal untuk melakukan satu gerakan oleng dan kembali ke posisi awal disebut periode rolling. Periode rolling memiliki nilai yang berbanding terbalik dengan frekuensi rolling. Semakin tinggi permukaan muatan cair maka semakin besar periode rolling yang dihasilkan kapal. Novita et al. (2010) menjelaskan bahwa kapal yang memiliki free surface akan mempunyai nilai periode rolling lebih lama dibandingkan kapal yang tidak memiliki free surface. Kondisi ini terjadi karena kapal yang memiliki free surface. Pada saat free surface membentur sebuah benda, maka akan timbul sloshing. sehingga semakin besar tinggi muatan cair pada palka memiliki periode rolling yang lebih besar. Berdasarkan hasil uji statistik antara ukuran volume palka dan ketinggian muatan terhadap periode rolling (Lampiran 5), diperoleh nilai F-hit lebih besar dibandingkan nilai F-tab. Hasil ini menunjukkan bahwa nilai periode rolling yang dihasilkan tiap perlakuan memiliki perbedaan yang nyata. Perbedaan ini membuktikan bahwa volume palka dan tinggi muatan mempengaruhi besarnya nilai periode rolling. Berdasarkan hasil kajian secara keseluruhan, menunjukkan bahwa ketinggian muatan cair dalam palka mempengaruhi stabilitas kapal. Penambahan muatan cair mampu mengurangi keolengan kapal dengan titik berat muatan cair dalam palka yang berada di bawah titik metasenter. Semakin kecil lintasan free surface dalam palka, maka akan semakin kecil pula efek free surface yang akan dihasilkan kapal saat gerakan oleng terjadi.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian ini adalah: 1) Titik berat dan volume muatan cair palka 1/2 dengan ketinggian muatan ¾ tinggi palka memiliki kemampuan paling baik dalam meredam gerakan rolling kapal. Hal ini berdampak pada nilai sudut oleng, waktu redam, periode rolling dan frekuensi rolling yang dihasilkan paling baik, sehingga mampu mengurangi efek free surface kapal dan menjaga stabilitas kapal. 2) Periode rolling kapal dengan palka 1/2 dan ketinggian muatan ¾ palka adalah 1,16 detik dengan nilai frekuensi rolling sebesar 0,87. Saran Berdasarkan hasil penelitian, saran yang dapat diberikan yaitu penggunaan palka bermuatan cair pada kapal sebaiknya dengan volume 1/2 dan ketinggian muatan ¾ tinggi palka guna mereduksi efek free surface yang terjadi. Selanjutnya,
22 perlu diadakan penelitian lanjutan mengenai pengaruh pergeseran titik berat saat kapal mengalami gerakan oleng untuk menjaga stabilitas kapal.
DAFTAR PUSTAKA Bhattacharyya R. 1978. Dynamics of Marine Vehicles. John Wiley & Sons, Inc. New York. Hind JA. 1982. Stability and Trim of Fishing Vessels. Second edition. Fishing News Books Ltd. Farnham, England. Lee SK, Surenndran S, Lee G. 2005. Roll Performance of Small Fishing Vessel with Live Fishing Tank. Ocean Engineering 32: 1873-1885. Lewis EV. 1988. Principles of Naval Architecture. Second Revision, Volume I Stability and Strength. Jersey City, New York: The Society of Naval Architects and Marine Engineers. Liliana N, Novita Y, Purwangka F. 2012. Jenis Muatan dan Pengaruhnya terhadap Rolling Period Model Kapal. Buletin PSP. 20(3):249-260. Manopo AR, Masengi KWA, Pamikiran RDC. 2012. Studi Pengaruh Bentuk Kasko pada Tahanan Kapal Pukat Cincin di Tumumpa, Bitung, dan Molibagu (Provinsi Sulawesi Utara). Jurnal Ilmu dan Teknologi Perikanan Tangkap. 1(2): 63-68. Marjoni, Iskandar BH, Imron M. 2010. Stabilitas Statis dan Dinamis Kapal Purse Seine di Pelabuhan Perikanan Pantai Lampulo Kota Banda Aceh Naggroe Aceh Darussalam. Marine Fisheries. 1(2):113-122. Novita Y, Iskandar BH, Murdiyanto B, Wiryawan B , Hariyanto. 2010. Keragaan Free Surface pada Model Palka Berbentuk Kotak dan Silinder. Marine Fisheries. 1(2):133-140. Novita Y. 2011. Pengaruh Free Surface terhadap Stabilitas Kapal Pengangkut Ikan Hidup. Buletin PSP. 19(2):34-43 Novita Y. 2012. Posisi Sirdam vs Ketinggian Permukaan Air dalam Meredam Free Surface Muatan Cair di dalam Tangki. Prosiding Seminar Nasional Tahunan IX Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan. 9(2): 1-11. Novita Y, Iskandar BH, Murdiyanto B, Wiryawan B, Hariyanto. 2016. Kapal Pengangkut Ikan Hidup (Desain dan Contoh Operasional). Bandung: Nuansa Aulia. Ramadhan AD, Novita Y, Mohammad I. 2013. Efek Perbedaan Free Surface Muatan Cair terhadap Gerakan Rolling Model Kapal. Jurnal Saintek Perikanan. 8(2):44-51. Rouf ARA, Novita Y. 2006. Studi tentang Bentuk Kasko Kapal Ikan di Beberapa Daerah di Indonesia. Jurnal Torani. 4(16): 51-62 Sudjatmiko FDC. 1995. Pokok-Pokok Pelayaran Niaga. Akademika Pressindo. Jakarta.
23
LAMPIRAN
24 Lampiran 1 Dokumentasi Penelitian
a. Pembuatan palka model
b. Kolam percobaan
c. Penambahan muatan cair model
d.Penekanan salah satu sisi kapal
e. Penampakan posisi oleng kapal model
f. Penampakan kapal model dari samping
25 Lampiran 2 Perhitungan titik berat Perlakuan palka 1/3 dengan tinggi muatan cair ¼ tp (P11) I Item Berat kg Moment KG = Kapal model 2730 3,5 9555 Muatan cair 330 5,25 1732,5 Jumlah 3060 11287,5 3,69
KGo – KG = GG
Perlakuan palka 1/3 dengan tinggi muatan cair ½ tp (P12) I Item Berat kg Moment KG =
KGo – KG = GG
Kapal model Muatan cair Jumlah
2730 510 3240
3,5 5,4
9555 2754 12309
3,80
Perlakuan palka 1/3 dengan tinggi muatan cair ¾ tp (P13) I Item Berat kg Moment KG = Kapal model Muatan cair Jumlah
2730 790 3520
3,5 5,6
9555 4424 13979
3,97
Perlakuan palka 1/2 dengan tinggi muatan cair ¼ tp (P21) I Item Berat kg Moment KG = Kapal model Muatan cair Jumlah
2730 420 3150
3,5 5,45
9555 2289 11844
3,76
Perlakuan palka 1/2 dengan tinggi muatan cair ½ tp (P22) I Item Berat kg Moment KG = Kapal model Muatan cair Jumlah
2730 590 3320
3,5 5,65
9555 3333,5 12888,5
3,88
Perlakuan palka 1/2 dengan tinggi muatan cair ¾ tp (P23) I Item Berat kg Moment KG = Kapal model Muatan cair Jumlah
2730 1080 3810
3,5 5,85
9555 6318 15873
4,17
0,19
0,30 KGo – KG = GG
0,47 KGo – KG = GG
0,26 KGo – KG = GG
0,38 KGo – KG = GG
0,67
26 Lampiran 3 Hasil uji statistika sudut oleng Anova: Two-Factor With Replication SUMMARY
0,25
0,50
0,75
Total
1/3V
Count Sum Average Variance
2 2 41,45 32,09 20,725 16,045 7,56605 22,51205
2 6 24,88 98,42 12,44 16,40333 11,8098 22,18287
2 2 50,44 39,75 25,22 19,875 50,4008 67,86125
2 6 20,86 111,05 10,43 18,50833 3,3282 69,18754
1/2V
Count Sum Average Variance Total
Count Sum Average Variance ANOVA Source of Variation Sample Columns Interaction Within
4 4 91,89 71,84 22,9725 17,96 26,05729 35,01407
Total
470,1451
SS 13,29308 267,7529 25,62095 163,4782
df 1 2 2 6 11
4 45,74 11,435 6,3927
MS F P-value F crit 13,29308 7,487884 0,041024 5,987378 133,8765 6,913554 0,044481 5,143253 12,81048 6,470172 0,036116 5,143253 27,24636
27 Lampiran 4 Hasil uji statistika frekuensi rolling Anova: Two-Factor With Replication SUMMARY 1/3V Count Sum Average Variance 1/2V Count Sum Average Variance
0,25
0,50
0,75
Total
3 3 3 9 2,819169 2,768608 2,713367 8,301143 0,939723 0,922869 0,904456 0,922349 6E-05 0,000106 0,002033 0,000783 3 3 3 9 3,313841 2,82441 2,626673 8,764923 1,104614 0,94147 0,875558 0,97388 0,00768 0,001949 0,000491 0,012959
Total Count Sum Average Variance ANOVA Source of Variation Sample Columns Interaction Within
6 6 6 6,133009 5,593017 5,34004 1,022168 0,93217 0,890007 0,011253 0,000926 0,00126
Total
0,121883
SS 0,01195 0,054688 0,030605 0,02464
df 1 2 2 12 17
MS F P-value F crit 0,01195 5,819629 0,032769 4,747225 0,027344 13,31708 0,000898 3,885294 0,015303 7,452711 0,007871 3,885294 0,002053
28 Lampiran 5 Hasil uji statistika periode rolling Anova: Two-Factor With Replication SUMMARY
0,25
0,50
0,75
Total
1/3V
Count Sum Average Variance
3 3 3 9 3,192576 3,251 3,3225 9,766076 1,064192 1,083667 1,1075 1,08512 7,75E-05 0,000145 0,003142 0,001194 1/2V
Count Sum Average Variance
3 3 3 9 2,727436 3,191232 3,427857 9,346525 0,909145 1,063744 1,142619 1,038503 0,005313 0,00254 0,000842 0,012753 Total
Count Sum Average Variance ANOVA Source of Variation Sample Columns Interaction Within
6 6 6 5,920012 6,442232 6,750357 0,986669 1,073705 1,12506 0,009368 0,001193 0,001964
Total
0,121354
SS 0,009779 0,058729 0,028726 0,02412
df 1 2 2 12 17
MS F P-value F crit 0,009779 4,865105 0,047647 4,747225 0,029365 14,60905 0,000609 3,885294 0,014363 7,145532 0,009041 3,885294 0,00201
29
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 4 Januari 1995 dari ayah Hendra Edison dan ibu Neneng Suyati. Penulis merupakan putri kedua dari dua bersaudara. Penulis lulus dari SMAN 5 Bekasi pada tahun 2012 dan pada tahun 2012 penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur ujian tulis Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri. Penulis memilih Mayor Teknologi dan Manajemen Perikanan Tangkap, Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Penulis melakukan penelitian dan menyusun skripsi dengan judul “Peran Titik Berat Muatan Cair dan Pengaruhnya terhadap Rolling Motion Kapal Model Berbentuk Round Bottom” untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Mayor Teknologi dan Manajemen Perikanan Tangkap, Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan. Pada tingkat kedua penulis aktif dalam Himpunan Mahasiswa Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan (Himafarin) sebagai staf pada bidang Informasi dan Komunikasi (Infokom). Penulis memperoleh juara 2 pada bidang Karikatur dan Aerobik pada FMAC dan Porikan 2014 serta juara 1 pada bidang karikatur dan Aerobik pada FMAC dan Porikan 2015.
