STUDI PERANCANGAN FERRY HEMAT BAHAN BAKAR UNTUK WILAYAH MALUKU Oleh : Aldomoro F B Sitorus NRP. 4105100077 Dosen Pembimbing : Aries Sulisetyono, S.T., M.A.Sc, Ph.D NIP. 19710320 199512 1 002
JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN FAKULAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011
LATAR BELAKANG , disebabkan oleh : - Kelangkaan dan ketergantungan akan minyak bumi sebagai bahan bakar penggerak mesin. - Melambungnya harga bahan bakar , disebabkan oleh : - Emisi gas buang (CO2) yang dihasilkan oleh mesin berkontribusi terhadap pencemaran udara (lingkungan)
LATAR BELAKANG (lanjutan) • Muncul usaha untuk mengatasi ketergantungan akan bahan bakar dan mengurangi pencemaran akibat emisi gas buang dari mesin induk yaitu dengan mencari energi alternatif pengganti minyak bumi. • Energi alternatif yang bisa dimanfaatkan adalah ANGIN, dengan alasan : - diperoleh dengan mudah dimana saja dan - Lebih bersih (clean) - Gratis • Pemanfaatan energi angin dilakukan dengan memasang layar (sail) di kapal
PERUMUSAN MASALAH • Bagaimana mendapatkan ukuran utama kapal yang optimum • Bagaimana merancang bentuk badan kapal yang dapat mengurangi kebutuhan bahan bakar, memiliki stabilitas dan olah gerak kapal yang baik • Bagaimana merancang rencana garis (lines plan) dan rencana umum (general arrangement)
TUJUAN • Mendapatkan ukuran utama kapal yang optimum • Merancang bentuk badan kapal yang dapat mengurangi kebutuhan bakar, memiliki stabilitas dan olah gerak yang baik • Merancang rencana garis (lines plan) dan rencana umum (general arrangement)
MANFAAT • Mengembangkan konsep kapal yang hemat bahan bakar yang merupakan harapan kalangan industri pelayaran karena mampu mengurangi konsumsi bahan bakar fosil • Mengembangkan konsep kapal layar ramah lingkungan yang merupakan upaya pelestarian lingkungan laut dari bahaya polusi akibat limbah buangan dan gas • Mendukung pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi perkapalan khususnya dalam perancangan dan rekayasa kapal hybrid bertenaga surya dan angin yang merupakan konsep kapal masa depan
BATASAN MASALAH 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Aspek pengembangan adalah kapal ferry yang hemat bahan bakar dengan memanfaatkan teknologi layar Fungsi objektif adalah meminimumkan biaya pembangunan kapal Tidak merencanakan konstruksi kapal secara detail Proses perhitungan stabilitas kapal ferry dilakukan untuk satu bentuk layar Kecepatan angin diasumsikan konstan Perhitungan penghematan bahan bakar hanya sampai pada persentase pengurangan konsumsi bahan bakar
FLOW CHART
Jarak : ± 385 mil laut
Peta KUPANG - KISAR
KAPAL MOTOR-LAYAR YANG PERNAH DIKEMBANGAN
(Rotor sail)
(Rotor sail)
(Horizontal wind turbin) (Wind Star)
KAPAL MOTOR-LAYAR YANG PERNAH DIKEMBANGAN
(Shin Aitoku maru)
(Beluga Sky sail)
(KLM Maruta Jaya)
(Usuki Pioneer)
PERENCANAAN LAYAR Layar yang direncanakan dipasang pada kapal ferry adalah layar kaku berpenampang foil (rigid wing sail) NACA 0012, dengan alasan : Rigid wing sail (layar kaku dengan penampang foil) memiliki performa yang lebih baik dibandingkan dengan layar lunak (Khayyat, M. 2008) NACA 0012 merupakan tipe airfoil yang memiliki bentuk penampang simetris (symmetric) yang memiliki karakteristik lift yang sama untuk sudut serang (angle of attack) postif dan negatif Pada saat berlayar diperlukan gerakan kapal yang sama baik sisi port maupun sisi starboard. Kondisi ini hanya bisa dicapai dengan menggunakan NACA 0012
PERENCANAAN LAYAR (lanjutan) Geometri dan Ukuran layar kaku penampang foil NACA 0012.
Thickness
Chord Line Trailing Edge
Leading Edge
Chord
UKURAN
NILAI
SATUAN
Panjang Chord (l)
7.79
m
Tinggi Layar (L)
11.68
m
Luas Layar (SA)
90.94
m2
Proses Perancangan Kapal 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Owners Requirement Kapal Pembanding Perhitungan-perhitungan Teknis Optimisasi Ukuran Utama Pembuatan Rencana Garis (Lines Plan) Analisa (Hemat Bahan Bakar, Stabilitas, dan Olah Gerak) Pembuatan Rencana Umum (General Arrangement)
HASIL OPTIMISASI Berikut merupakan hasil optimisasi ukuran utama kapal ferry menggunakan solver : UKURAN UTAMA
NILAI
SATUAN
Panjang Kapal (Lpp)
38.24
m
Lebar Kapal (B)
9.50
m
Tinggi Kapal (H)
3.53
m
Sarat kapal (T)
2.44
m
Koefisien Blok (CB)
0.627
Penumpang
105
orang
Barang
9.50
ton
32
unit
Kendaraan Roda 2
Biaya pembangunan (building Rp12,446,294,899.73
cost) untuk
kapal ferry
ini adalah
Pembuatan Rencana Garis (Lines Plan) • Pembuatan rencana garis dibantu dengan menggunakan software Maxsurf 11.12 dan Autocad 2007 • Input data yang diperlukan adalah panjang garis air (Lwl), panjang garis tegak (Lpp), lebar kapal (B), Tinggi kapal (H), sarat kapal (T), koefisienkoefisien bentuk (Cb, Cm, Cp) • Dilakukan pengeditan-pengeditan lebih lanjut untuk memperoleh desain rencana garis yang sesuai
Gambar Rencana Garis Hasil Penggambaran rencana garis (lines plan) dengan bantuan software Maxsurf 11.12 dan Autocad 2007
ANALISA HEMAT BAHAN BAKAR •
Untuk dapat menghitung hemat bahan bakar diperlukan beberapa skenario yang berisi tentang jarak efektif penggunaan layar, untuk keperluan analisa digunakan 3 skenario, yakni : 1. Skenario 1 : jarak efektif penggunaan layar 225, 200 dan 175 mil laut 2. Skenario 2 : Jarak efektif penggunaan layar 150, 125 dan 100 mil laut 3. Skenario 3 : Jarak efektif penggunaan layar 75, 50, dan 25 mil laut
•
Persentase penghematan bahan bakar dihitungan dengan cara membandingkan bahan bakar yang habis digunakan mesin induk (full) selama menempuh jarak Kisar-Kupang dengan bahan bakar yang habis digunakan selama menggunakan layar pada jarak yang sama.
•
Persentase Pengurangan konsumsi bahan bakar akibat pemasangan layar NACA 0012 adalah 6.49%. Nilai ini terjadi untuk skenario 3, konfigurasi layar no.6 (α = 90 ; β = 200). Tetapi mengalami keterlambatan waktu sekitar 50 menit dari yang dijadwalkan.
ANALISA STABILITAS Perhitungan stabilitas kapal dilakukan untuk 4 kondisi pembebanan (loadcase) : 1. Kondisi 1 : Penumpang & Bagasi 100%, Perbekalan 100%, Bahan Bakar 100% 2. Kondisi 2 : Penumpang & Bagasi 100%, Perbekalan 10%, Bahan Bakar 10% 3. Kondisi 3 : Cargo 0%, Penumpang & Bagasi 100%, Perbekalan 100%, Bahan Bakar 100% 4. Kondisi 4 : Cargo 0%, Penumpang & Bagasi 100%, Perbekalan 10%, Bahan Bakar 10%
REKAP PERHITUNGAN STABILITAS No
Kriteria
IMO
Unit
Kondisi 1
2
3
4
1
Area 0 to 30
≥
0.055
m.rad
0.155
0.129
0.154
0.136
2
Area 0 to 40
≥
0.09
m.rad
0.255
0.206
0.251
0.217
3
Area 30 to 40
≥
0.03
m.rad
0.100
0.077
0.097
0.082
4
GZ di 30 atau lebih
≥
0.2
m
0.619
0.453
0.593
0.483
5
Sudut GZ Maksimum
≥
25
deg
46
42
46
44
6
Nilai Awal GMt
≥
0.15
m
1.151
0.987
1.165
1.041
7
Hiruk Pikuk Penumpang
≤
10
deg
3.2
3.9
3.3
3.8
8
Berbelok (Turning)
≤
10
deg
1.7
2.2
1.7
2
9
Angin
≤
16
deg
2.2
2.6
2.2
2.5
80
%
5.370
6.425
5.356
6.108
100
%
267.56
232.62
257.91
236.96
OK
OK
OK
OK
Sudut Oleng Tenang
Sudut Oleng Tenang / Deck Immersion Area 1 / Area 2
≥
≥ STATUS
ANALISA OLAH GERAK Respon kapal yang paling besar adalah rolling yang terjadi pada sudut heading 90o. Pada kondisi ini gelombang tegak lurus terhadap kapal. Pada sudut heading 45o respon kapal yang terjadi adalah heaving, pitching dan rolling. Pada kondisi ini rolling juga merupakan respon yang paling signigikan terhadap gelombang. Untuk sudut 0o, 180o, respon kapal yang berpengaruh adalah heaving dan pitching sedangkan rolling tidak terjadi karena pada kondisi ini gelombang datang sejajar dengan kapal. Perbedaan respon signifikan antara kapal tanpa layar dan dengan layar adalah rolling yang terjadi pada heading 90 derajat
Kurva MSI Grafik MSI menurut ISO 2631
MSI di geladak utama dan penumpang
ANALISA OLAH GERAK Untuk kenyamanan penumpang dapat dilihat dari gambar kurva MSI. Dari gambar tersebut pada heading 0 - 45 derajat kurva passenger deck, dan main deck mengenai garis kriteria 10% MSI ISO 2631 after 8 hr. Artinya 10% dari jumlah penumpang dan ABK akan mengalami gejala mabuk laut (seasickness) setelah 8 jam. Kondisi ini terjadi pada saat heading : 0-45 derajat. Respon terbesar bagi penumpang dan ABK terjadi pada saat heading 180 derajat dimana kurva sudah memotong garis kriteria 10% MSI 2631 after 30 min, artinya 10% dari jumlah penumpang dan ABK akan mengalami mabuk laut (seasickness) setelah 30 menit.
7. Pembuatan Rencana Umum (General Arrangement) • Pembuatan rencana umum (GA) dibantu dengan menggunakan software Autocad 2007 • Rencana Umum dibuat untuk mengetahui alokasi tiap-tiap ruangan, tangkitangki, penempatan peralatan-peralatan dan lain-lain • Disini akan ditampilkan rencana layout akomodasi untuk geladak penumpang yang memiliki kapasitas 105 penumpang
•
RENCANA UMUM (GA)
Kesimpulan Kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian berupa ukuran utama ferry : 1. Ukuran utama kapal ferry yang diperoleh adalah • Panjang garis tegak (Lpp) = 38.24 m • Lebar (B) = 9.50 m • Tinggi (H) = 3.53 m • Sarat (T) = 2.44 m • Koefisien bentuk (Cb) = 0.627 2. Dari hasil analisa dengan menggunakan Hydromax 11.12, stabilitas kapal untuk kelima kondisi pemuatan (loadcase) menurut IMO sudah terpenuhi. Dari hasil analisa dengan menggunakan Seakeeper 11.12, tingkat kenyamanan penumpang masih memenuhi. Persentase penghematan sebesar 6.49%. 3. Diperoleh rencana haris (lines plan) & rencana umum (general arrangement) kapal ferry hemat bahan bakar.
TERIMA KASIH
