STUDI PENGARUH VARIASI COG JACKET DAN SUDUT TRIM BARGE SAAT JACKET LAUNCHING Andhika Yuristiana Putra1, Paul Indiyono2, J.J. Soedjono3 1) Mahasiswa Jurusan Teknik Kelautan 2) Staff Pengajar Jurusan Teknik Kelautan
ABSTRAK Launching jacket merupakan fase penting dalam tahapan pembangunan offshore structure. Dalam peluncuran jacket, salah satu faktor yang harus diperhatikan adalah posisi COG jacket. Struktur jacket yang kompleks mengakibatkan posisi COG sulit dideteksi dengan tepat dan presisi. Selain COG jacket, sudut trim juga berpengaruh dalam proses peluncuran jacket. Jadi perlu analisis lebih lanjut untuk mengetahui akibat dari variasi posisi COG jacket dan sudut trim barge terhadap kriteria-kriteria jacket Launching meliputi stabilitas barge, rocker arm reactions, dan bottom clearence jacket. Untuk melakukan analisis tersebut diperlukan bantuan program komputer SACS 5.2, MOSES 7.0, dan MOSES 6.0. Tahap pertama yaitu jacket dimodelkan di SACS 5.2. Selanjutnya model jacket diconvert ke dalam MOSES 7.0. Jacket dimodelkan beberapa kali dengan variasi posisi COG. Penggeseran posisi COG jacket yaitu dengan cara menambahkan dummy load pada jacket. Setelah model jacket selesai, lalu Launching barge dimodelkan dengan menggunakan MOSES 7.0. Kemudian model divalidasi dengan data lapangan. Jika model telah valid, dilanjutkan ke running Launching jacket dan stabilitas barge menggunakan MOSES 6.0. Dari hasil running dapat dianalisis,stabilitas barge dan bottom clearence jacket masih memenuhi persyaratan rules pada berbagai variasi sudut trim, draft, dan posisi COG jacket, sehingga proses peluncuran jacket aman untuk dilaksanakan. Serta Rocker arm reactions mencapai maksimal saat kondisi jacket tiping. Nilai rocker arm reaction berubah turun seiring penambahan sudut trim barge dan draft barge. Kata kunci : jacket Launching, centre of gravity, bottom clearence, rocker arm reactions, trim. 1.
PENDAHULUAN
Jacket Launching adalah proses peluncuran struktur jacket dari Launching barge ke laut di tempat dimana platform akan diinstall dan beroperasi. Jacket Launching merupakan proses yang singkat tapi sangat kritis karena memiliki resiko yang tinggi. Jika terjadi kegagalan dalam proses Jacket Launching, maka dapat menyebabkan kerusakan atau tenggelamnya struktur (Gerwick,1986). Dalam proses jacket Launching terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, diantaranya yaitu stabilitas barge, rocker arm reactions, dan bottom clearence jacket (Noble Denton No:0028/NDI, 2005). Jacket adalah struktur yang berfungsi menopang dek/superstructure platform dan melindungi pipapipa riser serta conductor sehingga platform dapat berfungsi dan beroperasi dengan baik. Struktur
jacket merupakan struktur yang sangat kompleks yang terdiri dari jacket leg, horizontal brace, diagonal brace, dan komponen-komponen lain. Titik COG jacket adalah titik berat gabungan dari semua komponen jacket. Posisi COG jacket mempunyai pengaruh yang vital pada stabilitas barge saat proses Launching. Struktur jacket yang sangat kompleks tersebut menyebabkan letak atau posisi titik COG jacket sulit dideteksi dengan tepat 100%. Trim adalah perbedaan ketinggian antara draught/garis air pada FP (forward perpendicular) dengan draught pada AP (after perpendicular) (Rawson dan Tupper, 2001). Sudut trim barge dapat diatur dengan proses ballasting. Besarnya sudut trim barge akan berpengaruh pada proses
peluncuran jacket, salah satunya yaitu terhadap kecepatan jacket saat meluncur. Analisis jacket Launching melibatkan berbagai parameter, meliputi environmental conditions, launch barge specification, ballast, trim angle, dan lainnya (Jo, Kim, dan Lee, 2002). Posisi COG jacket yang sulit dideteksi dengan tepat juga perlu diperhatikan dalam analisis. Karena proses jacket Launching yang sangat kompleks tersebut, tidak ada code atau regulations yang menjelaskan analisis secara mendetail (Jo, Kim, dan Lee, 2002). Oleh karena itu, dalam analisis jacket Launching perlu dilakukan sensitivity study dengan berbagai variasi untuk mengetahui signifikansi pengaruh parameter-parameternya. Tujuan dari pelaksanaan tugas akhir ini adalah : 1. Mengetahui pengaruh variasi COG jacket dan sudut trim barge terhadap stabilitas barge. 2. Mengetahui pengaruh variasi COG jacket dan sudut trim barge terhadap bottom clearance jacket. 3. Mengetahui pengaruh variasi COG jacket dan sudut trim barge terhadap rocker arm reactions.
Barge di-trim dengan sudut yang agak besar 2 sampai 4 derajat dimana stuktur tidak meluncur karena beratnya sendiri. Hal ini dimaksudkan untuk mengamankan sudut tilting yang lebih besar selama mungkin sehingga jacket tidak tiba-tiba meluncur karena beratnya sendiri.
Gambar 2 Jacket Slides Dari proses pertama, selanjutnya jacket meluncur sepanjang skidway untuk beberapa waktu sampai jacket mengalami “tipping”.
Gambar 3 Jacket Tipping Setelah mengalami tipping, jacket berotasi dan meluncur sampai terpisah dari barge.
Dari Tugas Akhir ini diharapkan dapat diketahui keamanan proses peluncuran jacket sehingga dapat mencegah terjadinya kegagalan dalam peluncuran jacket.
2. DASAR TEORI 2.1. Launching Jacket Launching adalah tahap terakhir dalam instalasi offshore stucture. Gambar 1 merupakan proses dari peluncuran jacket secara lengkap dari tahappertahap.
Gambar 4 Jacket Separates Kemudian berosilasi untuk beberapa detik dan akhirnya mengapung dengan daya apungnya sendiri.
Gambar 5 Jacket Floating Gambar 1. Jacket Launching Proses pertama adalah proses ballasting kapal, sehingga kapal miring dengan sudut tertentu.
2.2. Stabilitas Bangunan Apung Stabilitas struktur bangunan apung sangat dipengaruhi oleh tinggi metacentre (MG). Karena besarnya MG akan mempengaruhi besarnya momen pengembali (righting moment). Perhitungan stabilitas dari struktur bangunan apung dimaksudkan untuk mengetahui pada bermacam-macam sudut oleng berapakah kemampuan dari struktur untuk kembali ke posisi semula. Struktur terapung harus memiliki tinggi metacentre positif saat kondisi seimbang pada kondisi air tenang untuk semua kondisi sarat air. Hal inilah yang disebut stabilitas awal struktur bangunan apung. Selain stabilitas awal, stuktur bangunan apung juga harus dicek stabilitasnya pada kondisi intact dan kondisi damage.
Dari persamaan diatas jika panjag lengan y sama dengan nol, atau tidak ada momen eksternalnya yang bekerja.
Gambar 7 Moment Karena adanya momen heel, titik apung dan gravitasi berpindah sebagaimana dalam gambar 8.
Gambar 8 Stabilitas Barge Kotak (Rawson dan Tupper, 2001) Gambar 6 Gaya Apung dan Gaya Berat Jika struktur mengalami pergerakan heave negatif (tenggelam lebih dalam) maka akan ada peningkatan gaya apung sehingga mengakibatkan kapal bergerak kembali keatas.untuk kembali ke titik kesetimbangan awal. Untuk menghitung gaya apung dan gravitasi digunakan prinsip Archimedes.
dengan, ρ= masa jenis air laut,
Titik apung berpindah dari B ke paralel dengan garis . Titik M adalah titik metacenter yaitu perpotongan antara garis normal saat heel pada sudut heeling Ø dengan garis normal saat even keel. Jarak antara titik apung B dengan Metacentre M didapatkan sebagai berikut:
Lengan stabilitas ditentukan oleh propertis hidrostatik bagian yang tenggelam dan titik berat barge.
g = percepatan grafitasi, = volume tercelup, m = massa kapal , Jika ada momen heel yang bekerja pada kapal sebagaimana dalam Gambar 7 maka persamaan rotasionalnya adalah:
Keterangan : B
= titik apung atau bouyancy kapal
T
= sarat air
M
= metacentre
K
= keel
IT
= inersia
transversal
3.
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
3.1. Hasil Pemodelan Struktur a. Jacket Jacket dimodelkan pada posisi Launching yaitu ditidurkan diatas Launching barge dengan posisi top of jacket berada pada sisi stern Launching barge. Dalam pemodelan jacket, berat jacket ditambahkan Contingency factor sebesar 5% (Noble Denton Guideline). Contingency factor ditujukan untuk menambahkan berat komponenkomponen jacket yang tidak dimodelkan, misal padeye dan sling. Hasil dari pemodelan jacket di Moses 7.0 adalah sebagai berikut.
Gambar 10 Model Barge c. Validasi Model Validasi model perlu dilakukan yaitu untuk memverifikasi prinsip kesamaan atau similarity antara model dengan prototype. Jika prinsip kesamaan telah dipenuhi/valid maka output analisis dari pemodelan tentunya akan valid juga. Berikut adalah validasi model jacket. Tabel 2 Validasi Model
Gambar 9 Model Jacket Tabel 1 Hasil pemodelan jacket dengan Moses 7.0 3.2.
b.
Launching Barge
Launching barge dimodelkan bagian hullnya saja. Superstructure dari Launching barge tidak dimodelkan. Penambahan rocker arm yaitu pada saat pemodelan jacket Launching. Rocker arm dimodelkan sebagai beam dengan input yaitu koordinat posisi titik putar rocker arm, kedalaman rocker arm, dan panjang rocker arm. Hasil dari pemodelan Launching barge SLB-1 dengan Moses 7.0 adalah sebagai berikut.
Initial Launch Condition
Initial launch conditions yaitu kondisi awal jacket dan barge sesaat sebelum seafastening jacket dilepaskan. Kondisi awal peluncuran akan mempengaruhi keseluruhan proses peluncuran dari awal (jacket slides) hingga selesai (jacket separates). Berikut adalah parameter-parameter kondisi awal peluncuran jacket. Tabel 3 Initial Launch Condition
3.3. STABILITAS LAUNCHING BARGE Noble Denton Guideline mensyaratkan : 1. Rentang minimal stabilitas statis tidak boleh kurang dari 20 deg 2. Luas Area di bawah kurva righting momen (sampe dengan perpotongan kedua dengan kurva wind overtuning moment), tidak boleh kurang dari 40% melebihi luas Area dibawah kurva wind overturning moment (K > 1,4). Kecepatan angin yang digunakan untuk analisis stabilitas adalah 25 m/s 3. Tinggi metacenter kombinasi jacket dan barge harus positif. Stabilitas barge dapat dilihat dari harga Area Ratio (K) antara Area di bawah kurva righting arm dengan Area di bawah kurva heeling arm. Berdasarkan rules Noble Denton, harga Area Ratio atau K > 1,4. Hasil running stabilitas body barge dengan moses 7.0 ditampilkan dalam tabel 5 berikut. Tabel 4 Area Ratio (righting arm/heeling arm)
Tabel 6 GMT Barge
Tabel 6 dan Tabel 7 menunjukkan, besarnya nilai GMT (jari-jari metacenter transversal) dan GML (jari-jari metacenter longitudinal) pada berbagai variasi kondisi trim barge, draft barge, dan COG jacket. Dari tabel-tabel tersebut dapat dianalisis bahwa jacket aman untuk diluncurkan, karena nilai GMT dan GML barge bernilai positif sehingga memenuhi persyaratan dari Noble Denton Guideline.
Gambar 11 Grafik GML Barge
Tabel 4 menunjukkan pada berbagai variasi kondisi trim dan draft barge, Area Ratio minimum antara righting arm dan heeling arm masih memenuhi batas minimal yang diatur oleh Noble Denton (K>1,4). Hal ini menunjukkan jacket aman untuk diluncurkan. Tabel 5 GML Barge
Gambar 12 Grafik GMT Barge Dari Gambar 11 dan 12 dapat dianalisis, yaitu menunjukkan nilai kestabilan barge yang cenderung menurun seiring dengan bertambahnya sudut trim dan tinggi draft barge. Tabel 7 GMT Barge Pada Trim 1,5 deg
Gambar 13 Grafik GMT Barge Pada Trim 1,5 deg
Gambar 14 Grafik Bottom Clearence Jacket
Gambar 13 menunjukkan adanya anomali nilai stabilitas barge terhadap variasi COG jacket. Harga stabilitas barge cenderung sama pada berbagai variasi COG jacket. Akan tetapi terjadi kenaikan (stabilitas lebih baik) pada COG jacket yang bergeser ke bawah. Serta terjadi penurunan nilai stabilitas pada COG jacket yang bergeser ke atas.
Gambar 14 menunjukkan bahwa bottom clearence jacket mengalami perubahan pada variasi trim dan draft barge. Akan tetapi secara umum perubahan nilai bottom clearence jacket tidak signifikan. Yaitu hanya sekitar 10 cm atau 0,1% dari total kedalaman air 96,5 meter. Bottom clearence jacket pada berbagai variasi trim dan draft barge berkisar pada jarak 44,6 meter. Hal ini berarti jacket aman diluncurkan karena memenuhi persyaratan Noble Denton yaitu harus lebih besar dari 10% kedalaman air.
Hal ini dapat dijelaskan yaitu bergesernya COG jacket ke bawah, maka secara otomatis akan menambah panjang jari-jari metacenter (GM) sehingga nilai stabilitasnya menjadi lebih baik. Sebaliknya pada jacket yang COG bergeser ke atas maka secara otomatis mengurangi panjang jari-jari metacenter (GM) sehingga nilai stabilitasnya menurun.
Tabel 9 Bottom Clearence Jacket Pada Trim 1,5 deg
3.4. BOTTOM CLEARENCE JACKET Bottom clearence adalah gap atau jarak minimal antara seabed dengan struktur jacket. Bottom clearence harus diperhatikan karena proses Launching jacket selalu dilaksanakan di laut dangkal serta struktur jacket pasti lebih tinggi daripada water depth, sehingga terdapat kemungkinan terjadinya tumbukan jacket dengan seabed. Noble Denton mensyaratkan bottom clearence minimal adalah 10% dari kedalaman air. Kedalaman air pada kasus tugas akhir ini adalah 96,5 m, jadi bottom clearence minimum adalah 9,65 m. Tabel 8 Bottom Clearence Jacket
Gambar 15 Grafik Bottom Clearence Jacket Pada Trim 1,5 deg Gambar 15 dapat dianalisis, yaitu menunjukkan adanya perbedaan bottom clearence jacket pada kondisi variasi posisi COG jacket. Untuk posisi COG normal, bottom clearence jacket berkisar pada jarak 44,6 meter. Bottom clearence jacket yang paling aman adalah pada posisi COG jacket bergeser ke depan (shift front) yaitu dengan jarak 44,9 meter. Sedangkan Bottom clearence yang paling tidak aman adalah pada posisi COG jacket
bergeser ke belakang (shift back) yaitu dengan jarak 44,3 meter.
Tabel 11 Rocker Arm reactions, Trim 1,5 deg
Walaupun pada berbagai variasi posisi COG jacket menunjukkan perbedaan nilai bottom clearence, akan tetapi perbadaannya tidaklah signifikan hanya sekitar 10 cm atau 0,1% dari total kedalaman air. Sehingga jacket tetap aman diluncurkan meskipun ada faktor ketidakyakinan posisi COG jacket. 3.5. ROCKER ARM REACTIONS Rocker arm reaction merupakan load terbesar yang diterima body jacket saat proses peluncuran. Pada saat jacket tiping rawan terjadi kegagalan struktur, karena berat jacket ditumpu hanya pada satu titik. Ketika tiping COG jacket tepat berada diatas rocker arm, sesaat kemudian rocker arm berputar. Putaran rocker arm dapat mengurangi acting load yang diterima jacket sehingga mengurangi resiko kegagalan struktur. Dimensi rocker arm yang lebih panjang juga dapat mengurangi besarnya acting load pada jacket. Tabel 10 Rocker Arm reactions
Gambar 17 Rocker Arm reactions, Trim 1,5 deg Tabel 12 Rocker Arm reactions, Trim 2,5 deg
Gambar 18 Rocker Arm reactions, Trim 2,5 deg
Gambar 16 Grafik Rocker Arm reactions Gambar 16 menunjukkan bahwa rocker arm reactions berkurang seiring dengan bertambahnya sudut trim barge. Menurunnya rocker arm reaction disebabkan oleh berat jacket (akibat gravitasi) berkurang karena terkoreksi dengan cosinus sudut trim barge.
Gambar 17 dan 18 menunjukkan bahwa nilai rocker arm reactions berkurang seiring bertambahnya tinggi draft barge. Semakin tinggi draft barge maka semakin cepat body jacket menyentuh permukaan air. Body jacket yang menyentuh air akan mendapat gaya boyancy sehingga mengurangi gaya berat jacket pada rocker arm. Akan tetapi pada gambar 17 menunjukkan penambahan draft tidak mengurangi rocker arm reactions. Hal tersebut dikarenakan sudut trimnya cukup kecil yaitu hanya 1,5 deg. Sehingga jarak antara body jacket terhadap permukaan air masih relatif jauh. Variasi posisi COG jacket juga menyebabkan perubahan rocker arm reactions. Dari gambar 17
dan 18 dapat dianalisis yaitu rocker arm reactions yang paling kecil terjadi saat posisi COG jacket bergeser ke belakang (shift back). Sedangkan rocker arm reactions yang terbesar terjadi pada saat posisi COG jacket bergeser ke depan (shift front). 4.
PENUTUP
perubahan pergeseran COG menjadi lebih jelas. 5.
DAFTAR PUSTAKA
API RP 2A WSD.2000. Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms. American Petroleum Institute.
4.1. Kesimpulan Dari tugas akhir ini dapat disimpulkan : 1. Variasi
sudut
trim
dan
draft
barge
memberikan pengaruh terhadap stabilitas barge, yaitu semakin besar sudut trim dan draft barge maka stabilitas berge turun. Sedangkan
variasi
COG
jacket
tidak
berpengaruh signifikan. 2. Variasi sudut trim barge, draft barge, dan posisi
COG
jacket
tidak
memberikan
pengaruh yang signifikan terhadap bottom clearence jacket. Bottom clearence jacket dipengaruhi oleh gaya bouyancy dari struktur jacket itu sendiri. 3. Variasi
sudut
trim
dan
draft
barge
Chul H.Jo, Kyung S.Kim, Jae H. Kim dan S.H. Lee. 2002. “Parametric Study On Offshore Jacket Launching”. Ocean Engineering, Volume 29, Number 15, December. Djatmiko, E. B. 2003. Seakeeping: Perilaku Bangunan Apung di atas Gelombang. Jurusan Teknik Kelautan ITS, Surabaya NOBLE DENTON NO:0028/NDI.2005. Guidelines For The Transportation And Installation of Steel Jackets. Gerwick, B.C., 1986. Construction of Offshore Structures. New York, USA: John Wiley and Sons, Inc.
memberikan pengaruh terhadap nilai rocker arm reactions, yaitu semakin besar sudut trim dan draft barge maka rocker arm
Indiyono, P. 2004. Hidrodinamika Bangunan Lepas Pantai. Surabaya : FTK-ITS
reactions semakin kecil. Sedangkan variasi COG jacket tidak berpengaruh signifikan
Rawson, K.J, dan Tupper, E.C. 2001. Basic Ship Theory 5th edition. Oxford: Butterworth Heinnemann.
4.2. Saran 1.
Analisis kekuatan struktur jacket selama proses Launching.
2.
Optimasi variasi sudut trim dan draft barge. Sehingga dapat diketahui sudut trim dan draft barge yang paling optimal.
3.
Menambahkan variasi COG jacket, yaitu tiap arah pergeseran ditambahkan dua titik COG. Sehingga analisis trendline akibat
Ultramarine Inc.2001. Reference Manual for Moses.
