TEKANAN AIR LAUT YANG BEKERJA PADA KAPAL
I Wayan Punduh Jurusan Teknika, Program Diploma Pelayaran, Universitas Hang Tuah
ABSTRAK Kapal Niaga berfungsi mengangkut muatan melalui laut dengan cepat, aman, dan ekonomis. Pada saat bongkar atau muat kapal ada di pelabuhan atau di air tenang. Pada saat itu kapal menerima tekanan-tekanan yang sifatnya statis akibat ada perbedaan berat (weight) dan buoyancy. Dengan pengaturan dan penanganan muatan yang baik maka pengaruh-pengaruh buruk dapat diperkecil. Selebihnya kapal berlayar di laut. Keselamatan kapal beserta muatannya tergantung pada keahlian nakhoda membawa kapal, kekuatan konstruksi kapal dan faktor cuaca. Pada cuaca buruk bahkan ekstrim kapal akan menerima tekanan-tekanan air laut. Apabila tengah-tengah kapal atau midship ada di puncak ombak atau terjadi cresting maka midship akan melengkung ke atas atau kapal mengalami kondisi hogging, dan sebaliknya apabila midship ada pada lembah ombak, kapal mengalami kondisi sagging. Baik kondisi hogging maupun sagging sangat membahayakan struktur kapal. Pada keadaan ekstrim kapal bisa rusak bahkan patah terlebih-lebih untuk kapal yang sudah tua dimana material struktur kapal sudah mengalami kelelahan akibat menerima beban secara berulang-ulang. Tekanan-tekanan lain adalah pada kondisi racking, pounding dan lain-lain. Tekanan-tekanan ini perlu mendapat perhatian serius agar tidak terjadi halhal yang tidak diinginkan. Kata kunci: tekanan memanjang, tekanan melintang, tekanan lokal, hogging, sagging, pounding. kemajuan teknologi yang memberi kemudahan-kemudahan di semua bidang. Dari segi sumber daya manusianya tidak perlu disangsikan lagi. Banyak sekali Perguruan Tinggi baik di dalam negeri maupun di manca negara yang berkualitas dan sanggup mentransfer ilmu pengetahuan dan pelatihan-pelatihan. Selanjutnya tersebar galangan-galangan kapal untuk mendapatkan pengalaman kerja yang memadai sehingga pada saatnya dihasilkan tenaga ahli yang berpengalaman dalam bidang rancang bangun kapal. Kemajuan di bidang metalurgi memungkinkan para ahli memiliki material seperti pelat, profil, dan lain-lain sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan. Juga kemajuan industri bidang permesinan, peralatan navigasi dan komunikasi yang canggih sanggup
PENDAHULUAN Latar Belakang Fungsi utama kapal niaga adalah mengangkut muatan melalui laut dengan cepat, aman, dan ekonomis. Dikatakan ekonomis karena kapal niaga dapat mengangkut muatan dalam jumlah yang besar dengan ongkos yang relatif lebih murah dibandingkan dengan ongkos angkut melalui udara. Penanganan muatan yang baik dengan prosedur yang tepat, menjamin muatan akan aman sampai di tempat tujuan. Muatan bisa sampai ditempat tujuan dengan cepat sangat tergantung dari unjuk kerja kapal dengan semua peralatan navigasi dan peralatan komunikasi, ditunjang oleh kondisi badan kapal yang baik. Rancang bangun kapal dewasa ini sudah sangat maju karena didukung oleh 94
95
Jurnal Aplikasi Pelayaran dan Kepelabuhanan, Volume 1, Nomor 2, Maret 2011
memanjakan para perancang bangun kapal untuk memenuhi pilihannya. Dengan kemudahan-kemudahan tersebut diharapkan dapat menghasilkan kapal sesuai apa yang diinginkan oleh pemilik kapal. Disamping kapal yang canggih masih ada faktor-faktor lain yang berpengaruh terhadap keamanan dan keselamatan kapal dalam pelayaran yang antara lain adalah kepiawaian nahkoda beserta anak buah kapal dan cuaca. Untuk menghasilkan tenaga ahli bidang pelayaran yang berstandar internasional, masyarakat maritim internasional atau International Maritime Organization (IMO) telah mensyaratkan semua pendidikan pelaut di seluruh dunia harus memenuhi standar pendidikan Maritime Education and Training (MET) yang dikeluarkan oleh IMO, semua MET secara berkala dikontrol oleh IMO. Sehingga dengan demikian semua MET memenuhi standar IMO dan dapat menghasilkan tenaga-tenaga pelaut yang berstandar IMO. Masalah cuaca merupakan peristiwa alam yang tidak dapat ditentukan maupun dikendalikan oleh manusia melainkan hanya bisa diamati dan diramalkan. Agar mampu membawa kapal beserta muatannya sampai ke tempat tujuan dengan selamat sangat dibutuhkan kepandaian dan keseriusan nakhoda dalam memanfaatkan ramalan cuaca untuk mengantisipasi cuaca buruk terjadi. Dengan kemudahan-kemudahan seperti yang diutarakan di atas para perancang bangun kapal dapat menghasilkan karya-karya yang baik, berkualitas, dan mampu menembus cuaca yang relatif buruk. Namun demikian tidak jarang kita saksikan dari media massa/elektronik terjadinya kecelakaan yang menimpa kapal niaga. Kecelakaan tersebut bisa terjadi karena faktor kesalahan manusia (human error) atau karena kapalnya sendiri sudah tidak laik laut. Bisa saja karena kapalnya sudah tua dan docking survey yang tidak
dilaksanakan sesuai ketentuan yang berlaku. Jika kapalnya sudah cukup tua tentu kekuatan materialnya sudah menurun atau sudah mengalami kelelahan. Apabila itu yang terjadi ditambah tekanan-tekanan air laut terhadap badan kapal pada saat cuaca buruk atau cuaca yang ekstrim bisa mengakibatkan hal-hal yang tidak diinginkan seperti kapal bocor/patah/tenggelam. Rumusan Masalah Dari uraian di atas dapat dirumuskan bahwa tekanan-tekanan air laut terhadap kapal yang sedang berlayar di laut pada kondisi cuaca buruk dapat mengakibatkan kerusakan pada badan kapal. Akan diamati tekanan-tekanan pada badan kapal (ship stresses) apa saja yang mungkin dialami oleh badan kapal yang sedang berlayar di laut dan antisipasi apa yang perlu diberikan pada konstruksi kapal untuk menghadapi tekanan-tekanan air laut tersebut. Maksud dan Tujuan Maksud penulisan ini adalah untuk mencermati adanya tekanan-tekanan air laut terhadap badan kapal pada saat kapal berlayar di laut. Tujuan penulisan ini adalah untuk memberi penekanan serta mengingatkan kepada para pelaut terhadap badan kapal jangan sampai diabaikan terutama untuk kapal-kapal tua yang berlayar pada kondisi cuaca buruk perlu mendapat perhatian khusus agar kapal dapat sampai di tujuan dengan aman dan selamat. TINJAUAN PUSTAKA Gaya yang bekerja pada kapal dapat berasal dari dalam kapal itu sendiri dan dapat juga berasal dari luar. Gaya yang berasal dari dalam kapal berupa berat struktur kapal, berat permesinan dan berat muatan atau cargo. Sedangkan gaya yang berasal dari luar dapat seperti tekanan hydrostatik air laut pada badan
I Wayan Punduh : Tekanan air laut yang bekerja pada kapal
kapal, ombak, dan angin. Semua gayagaya tersebut dapat diklasifikasikan menjadi dua yakni gaya statis dan gaya dinamis. Gaya statis merupakan perbedaan antara berat (weight) dengan buoyancy yang bekerja pada semua titik di sepanjang badan kapal, sedangkan gaya dinamis dihasilkan oleh gerakan kapal di laut serta bekerjanya angin dan ombak. Selama berlayar di laut kapal bebas bergerak dengan enam derajat kebebasan yang terdiri atas tiga gerak linier dan tiga gerak rotational. Tiga gerak linier tersebut meliputi heaving, swaying, dan surging. Heaving adalah gerak linier ke arah ke atas dan ke bawah. Swaying adalah gerak linier ke arah lambung kiri dan kanan, sedangkan surging merupakan gerak linier ke arah haluan dan ke arah buritan. Tiga gerak rotational meliputi rolling, pitching, dan yawing. Dapat dijelaskan bahwa rolling merupakan gerak yang bersifat rotasi dengan sumbu putarnya adalah garis lurus arah haluan dan buritan. Pitching adalah gerak rotational dengan sumbu putarnya berupa garis lurus arah lambung kanan dan arah lambung kiri kapal. Sedangkan Yawing yaitu gerak
96
rotational yang mengambil sumbu putar (turning axis) tegak lurus badan kapal ke arah atas dan bawah. Enam derajat kebebasan kapal yang berlayar di laut dapat dilihat pada gambar 1. Baik gaya statis maupun gaya dinamis yang bekerja pada struktur kapal dapat menimbulkan: ¾ Tekanan-tekanan memanjang atau longitudinal stresses ; ¾ Tekanan-tekanan melintang atau transversal stresses; dan ¾ Tekanan-tekanan local atau local stresses. Longitudinal stresses yang bekerja pada badan kapal akibat beban statis beserta curva buoyancy, weight, load, shearing force dan bending moment digambarkan seperti gambar 2.
Gambar 1. Ship movement – the six degrees of freedom
97
Jurnal Aplikasi Pelayaran dan Kepelabuhanan, Volume 1, Nomor 2, Maret 2011
Gambar 2. Static leading of a ship’s structure Buoyancy force pada awal dan akhir sama dengan nol sedangkan pada parralel midle body, konstan. Untuk berat atau weight atau berat actual terdistribusi sesuai curva (a). Beban atau Load pada berbagai titik digambarkan pada curva (b), pembebanan pada struktur kapal gaya ke atas dan gaya ke bawah menimbulkan shearing force. Shearing force pada berbagai titik digambarkan pada curva (c). Beban pada struktur kapal cenderung membuat kapal menjadi bengkok dan bending moment maksimum terjadi apabila shearing force sama dengan nol sebagaimana terlihat pada curva (d). Longitudinal stresses yang diakibatkan oleh beban dinamis dapat dilihat pada
gambar 3 yang meliputi tiga kondisi yakni still water condition, sagging condition, dan hogging condition.
I Wayan Punduh : Tekanan air laut yang bekerja pada kapal
98
Gambar 3. Beban dinamis dari struktur kapal: (a) still water condition; (b) sagging condition; (c) hogging condition Transverse Stresses yang terjadi akibat bekerjanya beban statis atau static loading dapat mengakibatkan plat lambung maupun plat dasar melengkung ke dalam seiring dengan kenaikan tekanan air statis. Transverse stresses yang diakibatkan oleh bekerjanya tekanantekanan dinamis atau dinamic stresses dapat menyebabkan terjadinya badan kapal atau plat lambung menjadi miring yang dikenal dengan istilah racking. Pada local stresses menyebabkan terjadinya slamming atau pounding dan panting. DATA DAN PEMBAHASAN
3.
4.
5.
Data Karena ini sifatnya penelitian kepustakaan maka data-data diambil dari pustaka-pustaka yang ada di perpustakaan Program Diploma Pelayaran yang antara lain adalah: 1. Gaya-gaya statis maupun gaya-gaya dinamis yang dapat menimbulkan longitudinal stresses, transversal stresses, dan stresses pada badan kapal. 2. Beban statis yang bekerja pada struktur kapal secara terus-menerus sepanjang badan kapal atau tekanantekanan secara memanjang cenderung
6.
7.
membuat badan kapal menjadi bengkok. Beban dinamis yang terjadi pada saat kapal berlayar di laut dimana ada pengaruh ombak dan angin yang bekerja secara memanjang dapat menyebabkan tengah-tengah kapal melengkung ke bawah (sag) atau melengkung ke atas (hog). Beban statis yang bekerja melintang badan kapal atau tekanan-tekanan melintang badan kapal dapat mengakibatkan terjadinya defleksi pada plat lambung maupun plat dasar. Tekanan-tekanan melintang atau dynamic stresses yang terjadi pada saat kapal mengalami rolling kapal dipercepat atau diperlambat akan menghasilkan gaya pada struktur kapal yang cenderung menyebabkan terjadinya distorsi, kondisi ini disebut racking. Local stresses dapat menyebabkan terjadinya slamming atau pounding dan juga panting. Localised stresses yang disebabkan oleh localised loading seperti peralatan permesinan yang sangat berat atau general cargo dapat memperbesar terjadinya localised distorsion pada bagian melintang.
99
Jurnal Aplikasi Pelayaran dan Kepelabuhanan, Volume 1, Nomor 2, Maret 2011
Pembahasan Longitudinal stresses akibat bekerjanya beban statis dapat menyebabkan bending moment. Bending moment yang bekerja secara terusmenerus sepanjang badan kapal cenderung membuat kapal bengkok. Sill Water Bending Moment (SWBM) ini menyebabkan kapal menerima salah satu dari dua kondisi ekstrim yang mungkin terjadi. Kedua kondisi ekstrim tersebut adalah: Apabila buoyancy force pada daerah midship lebih besar daripada weight maka kapal akan melengkung ke atas atau “hog”, kondisi ini disebut hogging, seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.
Pada kondisi hogging dimana tengah-tengah kapal melengkung ke atas maka center girder juga akan melengkung ke atas atau balok menjadi bengkok, seperti yang digambarkan pada gambar 6, dimana balok bagian atas mengalami peregangan sedangkan pada bagian bawah mengalami pengerutan. Apabila hal ini sering terjadi maka material akan mengalami kelelahan atau fatique. Bahaya paling besar fatique fracture terjadi sangat lambat dan dari terjadi pada low stresses secara berulang-ulang dalam jangka waktu panjang.
Gambar 4. Hogging condition Sedangkan apabila weight a midship lebih besar dari pada buoyancy force maka kapal akan melengkung ke bawah atau “sog”, dikatakan bahwa kapal mengalami kondisi sagging, seperti yang diperlihatkan pada gambar 5.
Gambar 5. Sagging condition
Gambar 6. Kondisi hogging dimana tengah-tengah kapal melengkung ke atas maka center girder juga akan melengkung ke atas atau balok menjadi bengkok
I Wayan Punduh : Tekanan air laut yang bekerja pada kapal
100
Longitudinal stresses akibat bekerjanya beban dinamis ini terjadi pada saat kapal berlayar di laut, bisa mengalami cuaca buruk yang ekstrim akan terjadi dua kemungkinan. Yang pertama, apabila puncak ombak terjadi pada tengah-tengah kapal atau wave cress a midship, maka dikatakan kapal ada pada kondisi hogging atau tengah-tengah kapal melengkung ke atas. Gaya-gaya ini akan diterima oleh balok penumpu tengah (center girder) dan juga balok penumpu samping (intercostal side girder). Apabila gaya-gaya yang bekerja sangat ekstrim dapat menyebabkan kapal patah. Yang kedua, apabila midship berada pada lembah ombak maka struktur kapal akan melengkung ke bawah atau kapal mengalami kondisi sagging. Pada keadaan ekstrim dapat mengakibatkan kapal patah. Walaupun struktur kapal sudah diperhitungkan oleh perancang bangun dengan sebaik-baiknya dengan cermat namun sekali lagi masalah cuaca tidak bisa dikendalikan oleh manusia. Di sini perlu kepiawaian nahkoda dalam memanfaatkan ramalan cuaca dan memilih keadaan agar kapal tidak menemui cuaca yang ekstrim agar kapal bisa selamat sampai ke tujuan. Transverse stresses akibat adanya beban statis mengakibatkan plat lambung maupun plat dasar mengalami defleksi. Transverse stresses akibat adanya beban statis dapat dilihat pada gambar 7. Bagian struktur kapal yang melawan transverse stresses adalah sekat melintang atau transverse bulk head, wrang atau floor pada double bottom, deck beams, side frame dan bracket yang berdekatan dengan struktur seperti tank top flooring atau margin plate.
Gambar 7. Transverse stresses akibat adanya beban statis mengakibatkan plat lambung maupun plat dasar mengalami defleksi Transverse stress akibat adanya dynamic stresses menyebabkan terjadinya racking. Apabila kapal mengalami rolling kapal dipercepat atau diperlambat menghasilkan gaya di dalam struktur kapal yang cenderung menyebabkan distorsi. Kondisi ini dikenal dengan istilah racking, dapat dilihat pada gambar 8. Pengaruh paling besar dirasakan apabila dalam kondisi light atau ballast condition. Distorsi ini akan dilawan oleh bracket, beam knee, joining horizontal dan vertikal item dari pada structure.
Gambar 8. Racking
101 Jurnal Aplikasi Pelayaran dan Kepelabuhanan, Volume 1, Nomor 2, Maret 2011
Gambar 9. Pounding Local stresses mengakibatkan terjadinya slimming atau pounding dan panting. Dalam cuaca buruk kapal mengalami gerak tegak lurus ke atas dan ke bawah (heaving) dan gerak rotasi dengan sumbu putar tegak lurus lambung kapal (pitching) sehingga haluan kapal atau forward end mengalami keluar masuk air dengan slamming effect. Slimming down haluan dalam air dikenal dengan istilah pounding. Pounding dapat dilihat pada gambar 9. Hal ini dapat menyebabkan haluan kapal rusak. Untuk mengurangi kerusakan struktur kapal maka pada pounding region diberi penguat tambahan atau stiffening. Gerakan ombak sepanjang kapal menyebabkan terjadinya fluktuasi tekanan air pada struktur kapal atau plat kapal yang cenderung menyebabkan gerak keluar masuk plat kulit kapal atau shell plating yang disebut panting. Panting dapat dilihat pada gambar 10. Gerak pitching pada kapal menyebabkan haluan atau buritan kapal mengalami panting, maka pada bagian haluan atau buritan diberi penguatan (stiffening) untuk mengantisipasi kerusakan.
Gambar 10. Panting Gerakan kapal di laut mengakibatkan timbulnya gaya dimana gaya ini menyebabkan struktur kapal mengalami getaran atau vibrasi yang selanjutnya mentransfer stresses ke bagian struktur lainnya. Localised loading dengan adanya peralatan permesinan yang sangat berat ataupun general cargo dapat menaikkan localised distortion pada bagian melintang. Localised loads dapat dilihat pada gambar 11. Arrangement untuk menyebar beban ialah dengan cara memberi kekuatan tambahan (stiffening) dan plat yang lebih tebal untuk melawan hal tersebut.
Gambar 11. Localised loads
I Wayan Punduh : Tekanan air laut yang bekerja pada kapal
PENUTUP Kesimpulan Dari uraian di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa ada tekanan-tekanan pada badan kapal baik tekanan memanjang atau longitudinal stresses, tekanan-tekanan melintang badan kapal atau transversal stresses dan localised stresses baik yang disebabkan oleh beban statis maupun beban dinamis, tekanantekanan tersebut ada walaupun tidak terlihat namun perlu mendapat perhatian serius. Terutama sekali untuk kapal-kapal tua yang berlayar pada kondisi buruk yang ekstrim. Hogging dan sagging yang disebabkan oleh beban dinamis mungkin menyebabkan kapal rusak bahkan patah di laut. Saran Disarankan bagi pemilik kapal atau owner agar mematuhi docking survey dan dilaksanakan sesuai periodesisasinya agar kondisi kapal selalu memenuhi standar. Untuk operator disarankan agar persyaratan kelaikan betul-betul diperhatikan agar keselamatan pelayaran lebih terjamin. Bagi Nahkoda dan ABK seyogianya betul-betul mengetahui kondisi kapalnya serta memberi perhatian serius pada ship stresses untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan. DAFTAR PUSTAKA Eyres D.J. 1972. Ship Construction. University of Plymont, Oxford. Pursey. 1998. Merchant Ship Construction. Brown, Son & Ferguson, Ltd., Glasgow. Stokoe E. A. 1977. Reed’s Ship Construction for Marine Student. South Shield Marine and Technical College. Taylor D.A., Dr. 1992. Merchant Ship Construction. Marine Management Ltd, London.
102
