Template Full paper Modifikasi Kapal LCT Pengangkut Alat Berat (Adinda Azula) Menjadi Kapal Container Kunto Arief Prasetyo Abstract Alfa Trans Raya is a Shipping Company that has some LCT (Landing Craft Tank) type ships, and they rent their ships to another companies to get som e profits. Thats why their ships have to capable to contain any cargos that the renter need to contained. This Adinda Azula designed to contain the trucks or heavy cargos with the main dimension Loa : 59.95 m, B : 15 m, D : 4 m, and d : 2,5 m, but if the renter need to containing the other stuffs like a containers, then this ship could be take it also as it cargo. If the main dimmesion doesn’t changed but the cargo chnaged to be containers, then it need to has some considerations like ship’s construction changed because of crane added, genset’s power changed, system added, and the ship’s stability need to has reanalyzed based on IMO rules. For changing the construction it would be need to use calculation based on BKI or LR (this ship used dual class), for the genset’s power changed it would be need to use calculation with Ms. Excel, the system added would be appropriated by the spaces and use autoCad to draw the system, construction analyze used finit element and the stability calculation used Tribon. Keyword : LCT, Container, Modifiction, System aded, Stability
1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Masalah Pada setiap perusahaan pelayaran yang menyewakan kapalnya untuk perusahaan lain akan selalu berusaha untuk dapat memenuhi semua ketentuan yang berlaku dan akan berusaha memenuhi order atau permintaan dari pihak penyewa kapalnya, begitu pula dengan PT. Alfa Trans Raya Jakarta merupakan perusahaan yang bergerak dibidang pelayaran, perusahaan ini mimiliki beberapa kapal dengan tipe LCT (Landing Craft Tank), mereka menyewakan kapal-kapalnya kepada perusahaan lain untuk mendapatkan keuntungan. Oleh karena itu kapal yang dimilikinya harus mampu membawa muatan apapun yang akan diangkut oleh penyewa. Kapal ini akan beroperasi di Indonesia yang merupakan negara kepulauan sehingga untuk daerah tertentu seperti daerah pesisir pantai dan tepian sungai yang memiliki kontur daratan yang landai. Oleh karena itu untuk memenuhi kebutuhan tersebut maka perusahaan ini memilih kapal tipe LCT yang memiliki bentuk seperti ponton sehingga dapat untuk menjangkau daerah-daerah tersebut. Pada tanggal 4 Oktober 2010 telah disepakati kontrak kerja, pembangunan kapal baru antara PT. DPS (Dok dan Perkapalan Surabaya) dengan PT. Alfa Trans Raya yaitu pembangunan kapal LCT Adinda Azula, kapasitas 1000 DWT dengan ukuran utama sebagai berikut : Lenght over all : 59,95 m Breadth (moulded) : 15 m Depth (moulded) :4m Draft loaded : 2,5 m Main engine : Caterpillar tipe C.18 Daya : 600 HP Jumlah : 2 unit Starting : elektrik Auxilary engine : Caterpillar tipe C.4 Daya : 56 kW Jumlah : 3 unit Starting : elektrik Vs pada sarat 2,5 m : 8,5 knots Muatan : truk/alat-alat berat
Gambar 1.1. Rencana umum kapal Adinda Azula Dengan tuntutan bahwa kapal ini harus mampu membawa muatan yang bermacam-macam maka tidak menutup kemungkinan bahwa nantinya kapal ini juga akan beralih fungsi sebagai kapal container. Dengan merubah muatan kapal dari truk/alat berat ke container maka diperlukan modifikasi pada beberapa aspek antara lain bentuk konstruksi kapal terutama konstruksi pada main deck yang dipengaruhi oleh beban maksimum dan penambahan crane berdasarkan rules clasification (LR atau BKI), akibat penambahan crane maka akan ada penambahan sistem baru begitu pula dengan daya genset yang ada perlu dipertimbangkan lagi, setelah semua itu terpenuhi maka dilakukan analisis terhadap stabilitas kapal yang mana hal tersebut juga penting untuk keselamatan ABK dan kapal tersebut. 1.2.
Perumusan Masalah
Dalam mengerjakan tugas akhir ini ada beberapa permasalahan yang harus diselesaikan, permasalahannya antara lain : 1. Bagaimana desain deck yang sesuai dari hasil modifikasi muatan truk ke container. 2. Bagaimana sistem yang cocok untuk mendukung operasional kapal. 3. Bagaimana perhitungan daya listrik yang sesuai untuk mendukung operasional. 4. Bagaimana stabilitas dari hasil modifikasi kapal. 1.3. Batasan Masalah Penyusunan tugas akhir ini memerlukan batasan-batasan masalah yang berfungsi untuk meng-efektifkan perhitungan dan agar proses penulisan lebih terarah. Batasan-batasan tersebut sebagai berikut : 1. Bentuk lambung tidak dirubah namun ada penambahan alat bongkar muat diatas deck. 2. Ukuran utama kapal dan daya main engine yang digunakan tetap. 3. Kapal Adinda Azula ini di modifikasi berdasarkan kebutuhan akibat dari perubahan muatan dari kapal pengangkut truk/alat berat menjadi kapal container. 1.4. Tujuan Tujuan penulisan Tugas Akhir adalah : 1. Mendesain kapal dengan tata letak muatan yang baik. 2. Mendesain bentuk deck yang sesuai untuk muatan container. 3. Mendesain sistem yang baik untuk mendukung operasional kapal. 4. Mendesain kapal LCT bermuatan container dengan stabilitas yang baik.
2. Tinjauan Pustaka 2.1. Kapal Container Definisi dari kapal container adalah kapal yang ruang cargo-nya bermuatan container. Ada dua jenis kapal container yaitu: kapal bermuatan full container dan kapal semi container dimana muatan container-nya berada pada atas deck sedangkan ruang cargo-nya sama seperti kapal general cargo. Kapal jenis ini umumnya memiliki beberapa karakteristik antara lain memiliki nilai Cb (Coeffisien Block) antara 0,6-0,64; Cp (Coeffisien Prismatic) antara 0,6-0,68; dan Cm (Coeffisien Midship) antara 0,97-0,98. Selain itu kecepatan dinas dari kapal ini juga relatif cepat.
Gambar II.1. Kapal container 2.2. Kapal LCT (Landing Craft Tank) Sesuai dengan namanya kapal ini terdiri dari tanki-tanki void pada daerah dibawah main deck-nya sedangkan muatannya terletak pada bagian atas main deck. Secara umum kapal ini mirip dengan ponton namun memiliki mesin penggerak dan ruang-ruang akomodasi, pada bagian depan terdapat ramp door untuk akses masuk muatan. Karena kapal ini seperti ponton maka kecepatannya juga relatif lambat jika dibandingkan dengan kapal container pada umumnya yaitu sekitar 8,5 knots.
Gambar II.2. Kapal LCT dilihat dari samping 2.3. Tinjauan terhadap container Berdasarkan ukuran, container dibedakan menjadi container 20ft, 40ft, dan 45ft. Sedangkan berdasarkan muatannya container dibedakan menjadi dry, reefer, dan spesial container. Berikut adalah data untuk tipe dry container :
Tabel 2.1. Tabel data dry container
2.4. Perhitungan konstuksi 2.4.1.
Perhitungan konstruksi
Menurut rules BKI sebelum menentukan konstruksi deck terlebih dahulu dilakukan perhitungan beban yang akan diterima pada deck tersebut. Untuk perhitungan ini digunakan rumus : PD = Po (20 x T / (10 + z – T) x H) x cD (1) Dimana; PD = beban pada deck, Po = beban mula-mula, T = sarat kapal, z = 1/3 chamber, H = tinggi kapal, cD = koeffisien deck. Setelah itu dapat dilakukan perhitungan modulus balok geladak dengan rumus: Perhitungan terhadap tebal plat geladak dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut : tmin = (4,5 + 0,05 x L) x √k
(2)
Dimana; a = jarak frame, PL = beban, L = faktor panjang kapal, k = faktor material, tK = corrosion allowence. Perhitungan modulus longitudinal deck dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut : 2
Wd = c x a x l x p x k
(3)
Dimana; e = lebar deck yang ditumpu, l = jarak tidak ditumpu, c = 0,75, p = beban geladak. Setelah itu dapat dilakukan perhitungan modulus balok geladak dengan rumus: W = c x a x p x l² x k
(4)
Dimana; W = modulus pelintang geladak, c = coeffisien 2.4.2. Stabilitas Stabilitas umumnya dapat didefenisikan sebagai kemampuan suatu kapal untuk kembali tegak setelah mengalami kemiringan. Macam-macam keseimbangan benda menurut teori mekanika di bedakan menjadi 3(tiga)macam,yaitu:
1. Keseimbangan mantap (stabil) Jika benda mendapat kemiringan sedikit dari kedudukannya, benda akan kembali pada kedudukan semula. 2. Keseimbangan sembarang (indifferent atau netral) Benda akan tetap pada kedudukan yang baru bagaimana dia merubah kedudukannya. 3. Keseimbangan goyah (labil) Jika benda mendapat kemiringan sedikit dari kedudukannya, benda akan berubah lebih banyak dari kedudukan semula. Kriteria Stabilitas Ukuran-ukuran stabilitas yang berikut direkomendasikan IMO Daerah di bawah tuas kurva perbaikan (GZ Curve) sebaiknya tidak kurang dari 0.005 m 0 0 radian sudut kemiringan 30 dan tidak kurang dari 0.09 meter radians hingga θ = 40 0 atau sudut genangan sebesar θf atau kurang dari 40 . Selain itu daerah dibawah curva tuas perbaikan adalah diantara sudut kemiringan sebesar 300 dan 400 atau diantara 300 dan θf, apabila sudut θ. Kurang dari 400 meter radians maka sebaiknya tidak kurang dari 0.03 meter radian. Tuas perbaikan GZ sebaiknya sekurang-kurangnya 0.20 meter radian dan sudut 0 kemiringan sama dengan atau lebih besar dari 30 . Lengan perbaikan maximal seharusnya terdapat pada sudut kemiringan, yang sangat 0 0 diutamakan, pada 30 atau tidak kurang dari 25 . Tinggi Metacenter awal sebaiknya GM tidak kurang dari 0.15 m. 3. Metodologi 3.1. Proses modifikasi kapal LCT Tahap-tahap dalam penelitian meliputi: 1. Pengumpulan Data Dalam pengumpulan data dilakukan dengan studi literature dan langsung dari lapangan, yaitu pengumpulan data mulai dari key plan sampai dengan final drawing kapal Adinda Azula. 2. Penentuan Jumlah Muatan (payload) Penentuan jumlah muatan dilakukan setelah data diperoleh dengan menggunakan gambar general arrangement kemudian memanfaatkan ukuran luasan geladak yang disesuaikan dengan ukuran dan jumlah container yang dapat dimuat. 3. Penambahan Sistem Penambahan sistem dilakukan akibat adanya penambahan crane pada geladak sehingga ada penambahan genset untuk dapat mensupply dari crane tersebut. Dengan adanya genset baru maka harus ada penambahan sistem untuk genset tersebut, mulai sisten pendingin hingga sistem bahan bakar. 4. Analisis terhadap konstruksi kapal Karena faktor perubahan muatan dari awal dengan muatan alat berat kemudian dirubah menjadi muatan container, tentunya akan terjadi perubahan pada besarnya beban pada geladak kapal sehingga dibutuhkan analisis terhadap kekuatan geladaknya. 5. Analisis terhadap stabilitas kapal Setelah dilakukan modifikasi, berikutnya adalah analisis terhadap stabilitas kapal, dimana stabilitas ini dipengaruhi oleh perubahan jenis muatan kapal dan penambahan pesawat (crane dan genset) dengan sistemnya. 4. Pembahasan 4.1. Ukuran utama dan kapasitas kapal Sebelum dilakukan modifikasi perlu dilakukan analisis terhadap kondisi kapal saat ini,
kapal Adinda Azula saat ini adalah kapal yang dibangun dengan desain muatan alat-alat berat yang diletakkan pada main deck kapal dengan jumlah muatan tidak kurang dari 7 muatan. Selain itu beberapa kompartement tanki-tanki juga perlu diperhatikan untuk mengetahui berapa payload atau kapasitas muatan kapal dimana payload sendiri merupakan salah satu faktor dari DWT kapal. Setelah mengalami modifikasi maka akan ada penambahan berat pada komponen LWT kapal dengan perhitungan sebagai berikut : Berat crane : 37 ton Berat pondasi : 4,1 ton Berat pedestal : 25,4 ton Berat genset (estimasi) : 4,327 ton Berat pondasi dan perpipaan (estimasi) : 0,3 ton Berat jib crane : 0,5 ton Total penambahan berat : 71,627 ton LWT kapal (awal) : 653 ton Total LWT kapal : 653 + 71,627 ton = 724,627 ton Maka DWT kapal dan payload dapat diketahui dengan perhitungan sebagai berikut : a. Total kapasitas tanki air tawar : 77,42 ton b. Total kapasitas tanki bahan bakar : 123,04 ton c. Berat bahan makanan : 5 kg / orang x hari : 5 x 12 x 10 : 600 kg : 0,6 ton d. Berat crew dan barang bawaan Berat crew : 75 kg / orang x hari : 75 x 12 x 10 : 9000 kg Berat barang bawaan : 25 kg / orang x hari : 25 x 12 x 10 : 3000 kg Total berat crew dan barang bawaan : 9000 + 3000 : 12000 kg : 12 ton Total kebutuhan consumable :a+b+c+d : 77,42 + 123,04 + 0,6 + 12 : 210,75 ton DWT kapal : displacement – LWT : 1609 – 724,627 : 884,37 ton Payload (berat muatan) : DWT – total kebutuhan consumable : 884,37 – 210,75 : 673,62 ton Dengan estimasi berat per container 15 ton maka dapat diketahui jumlah container yang bisa dimuat, dengan perhitungan sebagai berikut : Jumlah container : 673,62 / 15 ton : 44,91 : 45 TEUS Spesifikasi dari crane yang akan digunakan pada kapal adalah sebagai berikut : Merk : Macgregor Tipe : hidrolik (GL2520-2/2020gr) SWL : 25 ton Hoisting speed, low : 18 m/min Hoisting speed, high : 32 m/min Luffing time : 55 sec Jib radius, minimal : 2,5 meter Jib radius, maksimal : 20 meter Elektro motor continuous : 132 kW Crane power 40% duty cycle (interm) : 160 kW Starting current : 570 Ampere
Main power supply AC Weight total
: 380 Volt / 50 Hz : 37 ton
Berikut adalah gambar general arrangement kapal Adinda Azula dengan kapasitas muatan 45 TEUS :
Gambar 4.1. General arrangement hasil modifikasi 4.2.
Perhitungan kapasitas genset
Setelah penentuan dan pemilihan crane untuk alat bongkar muat ditentukan maka selanjutnya dibutuhkan perhitungan untuk supply power untuk memenuhi operasional dari genset tersebut. Berikut adalah perhitungan kapasitas genset : Starting current (I) : 570 ampere Perhitungan daya genset (P) : I x √3 x V x cos ø Dimana : tegangan (380 volt) : cos ø (0,8) Maka daya genset : 570 x √3 x 380 x 0,8 : 300129,76 watt : 300,12 kW Faktor beban : antara 70% sampai 80% Dengan perhitungn faktor beban : 300,12 / 75% : 400,16 kW Maka dipilih daya genset : 400 kW
Spesifikasi dari genset yang akan digunakan pada kapal adalah sebagai berikut : Tipe : CAT C.18 Daya : 400 kW Frekuensi : 50 Hz Specific fuel oil consumption (SFOC) : 30,7 Gph / 139,56 Liter/jam Panjang : 3172 mm Tinggi : 1484 mm Lebar : 1300 mm Weight : 3799 – 4520 kg 4. 3. Layout kamar mesin Dengan adanya penambahan generator maka ada penambahan peralatan dalam kamar mesin yang mana letak dari geerator ini akan menyesuaikan dari kondisi kamar mesin yang ada saat ini. Berikut adalah gambar engine room layout kapal saat ini :
Gambar 4.7. Engine room layout setelah penambahan genset baru 4.4. Sistem tambahan Dengan penambahan genset baru yang tentunya juga harus dilengkapi dengan sistem pendukung seperti sistem bahan bakar dan sistem pendingin, oleh karena itu sistem yang sudah ada perlu dilakukan penyesuaian. Dalam menentukan kebutuhan bahan bakar untuk generator baru maka perlu dilakukan analisis dahulu terhadap kapasitas tanki yang ada, dikapal ini terdapat 2 tanki FO daily dengan kapasitas masing-masing 2,15 ton. Kebutuhan bahan bakar generator juga tergantung dari lamanya waktu bongkar muat kapal, dengan perhitungan sebagai berikut : Total muatan : 45 TEUS Waktu bongkar muat per container : 10 menit (estimasi) Total waktu yang dibutuhkan : 10 x 45 : 450 menit / 7,5 jam Maka kebutuhan bahan bakar untuk generator baru pada saat proses bongkar muat adalah : Specific fuel oil consumption : 139,56 Liter/jam Total waktu untuk bongkar muat : 7,5 jam Maka kebutuhan bahan bakar : 139,56 x 7,5 : 1046,7 liter Berat jenis bahan bakar : 0,87 ton/m³ Total bahan bakar yang diperlukan : 1046,7 x 0,87 : 910,63 : 0,91 ton IV.6. Analisis kekuatan konstruksi kapal Dalam menentukan kekuatan konstruksi kapal terlebih dahulu adalah menghitung dahulu beban yang berada diatasnya. Setelah menentukan beban maka dapat ditentukan tebal plat, ukuran profil baik deck longitudinal maupun deck transerve yang akan digunakan. Untuk kapal ini awalnya didesain untuk mampu menahan beban berupa alat-alat berat yang ditempatkan diatas geladaknya, apabila muatan pada kapal dirubah menjadi container maka harus dilakukan analisis ulang pada kekuatan konstruksinya, khususnya pada konstruksi geladak karena perubahan beban akibat muatan berubah menjadi container. Berikut adalah data ukuran material dari kapal Adinda Azula : Frame spacing : 600 mm Deck plate : 14 mm Deck longitudinal : L 195 x 120 x 12 Side girder : 350 x 9 x 100 Center girder : 350 x 9 x 100 Pillar : L 120 x 120 x 12 Longitudinal bulhead plate : 8 mm Inner side longitudinal : L 120 x 120 x 12
Web frame : 350 x 9 x 100 Sedangkan pada rule BKI untuk menentukan ukuran dari material yang digunakan ada rumus perhitungannya. Berikut adalah perhitungan kebutuhan material berdasarkan rule tersebut : 1. Perhitungan beban geladak Basic eksternal load (BKI Vol II Sec 4) Po = 2,1 x (Cb + 0,7) x Co x CL Dimana : Co = L/25 + 4,1 (wave coeffisien) L = 97% x Lwl = 97% x 52,32 m = 50,75 m Co = 50,75/24 + 4,1 = 6,13 CL = √L/90 (lenght coeffisient) = √50,75/90 = 0,75 Po = 2,1 x (0,82 + 0,7) x 6,13 x 0,75 = 14,69 kN/m² Beban pada geladak PD = Po ((20 x T) / ((10 + z – T) x H) x CD dimana : z = 6,59 m (jarak vertikal pusat beban struktur ke baseline) CD = 1 (distribution factor) PD = 14,69 ((20 x 2,5) / ((10 + 6,59 – 2,5) x 4) x 1 = 13,04 kN/m² 2. Perhitungan tebal plat geladak Tebal deck ditentukan dari hasil perhitungan yang terbesar sesuai dengan rules berikut (BKI Vol II Sec 7) : tmin = (4,5 + 0,05 x L) x √k = (4,5 + 0,05 x 50,75) x √0,91 = 6,71 mm 3. Perhitungan deck longitudinal Untuk perhitungan deck longitudinal, dapat ditentukan dengan rumus perhitungan sebagai berikut (BKI Vol II Sec 10) : 2 Wd = c x a x l x p x k (modulus deck longitudinal) Dimana : e = width of deck supported, measured from centre to centre of the adjacent unsupported field = 4,95 m l = unsupported span = 5,1 m p = PD Wd = 0,75 x 0,6 x (5,1)2 x 13,04 x 0,91 = 276,72 cm3 Ad = (1 – 0,817 x ma) x 0,05 x a x l x p x k (luasan deck longitudinal) Dimana : 2 ma = 0,204 x a/l x [4 – (a/l) ] a/l =1 2 ma = 0,204 x 1 x [4 – (1) ] = 0,61 Ad = (1 – 0,817 x 0,16) x 0,05 x 0,6 x 5,1 x 13,04 x 0,91 = 1,28 cm2 Maka sesuai annex pada rule BKI dapat digunakan profil dengan ukuran L 150x100x14 4. Perhitungan girder dan deck tranverse Untuk menentukan ukuran girder dan deck transverse dapat dilakukan dengan rumus berikut (BKI Vol II Sec 10) : 2 W = c x e x l x p x k (modulus girder dan deck transverse) Dimana :
e
= width of deck supported, measured from centre to centre of the adjacent unsupported firld = 4,95 m l = unsupported span = 5,1 m 2 W = 0,75 x 4,95 x (5,1) x 13,04 x 0,91 3 = 1145,41 cm Aw = 0,05 x p x e x l x k (luasan girder dan deck tranverse) = 0,05 x 13,04 x 4,95 x 5,1 x 0,91 2 = 76,36 cm Maka sesuai annex pada rule BKI dapat digunakan profil dengan ukuran bulb 370x13 5. Perhitungan centre girder Untuk mententukan tebal plat untuk centre girder dapat dilakukan dengan rumus berikut (BKI Vol II Sec 8) : tw = 0,07 x L + 5,5 = 0,07 x 50,75 + 5,5 = 9,05 mm Maka untuk centre girder dapat digunakan plat dengan tebal 10 mm 6. Perhitungan side girder Untuk mententukan tebal plat untuk side girder dapat dilakukan dengan rumus berikut (BKI Vol II Sec 8) : tw = 0,04 x L + 5 = 0,04 x 50,75 + 5 = 7,54 mm Maka untuk side girder dapat digunakan plat dengan tebal 8 mm Namun hasil perhitungan ini hanya dijadikan acuan dalam analisis selanjutnya yang menggunakan finit element dengan hasil analisis sebagai berikut : IV.7. Stabilitas kapal Dalam perhitungan stabilitas ini akan akan mengacu pada regulasi IMO (International Maritime Organization), dimana regulasi ini memberikan batasan-batasan maksimum yang masih bisa diterima oleh kapal kemudian dilakukan perbandingan antara stabilitas kapal awal, saat muatan yang diangkut masih berupa alat berat (dum truck) dan stabilitas kapal setelah setelah dilakukan modifikasi dan muatannya dirubah menjadi container. Untuk analisis stabilitas kapal setelah modifikasi akan dilakukan dalam beberapa kondisi, antara lain kondisi kapal saat tanpa muatan, kondisi kapal saat muatan penuh, dan kondisi kapal saat bongkar muat. Dalam analisis ini akan digunakan softwere untuk mempermudah proses perhitungannya. 5. Kesimpulan Dalam pengerjaan tugas akhir ini dapat diambil beberapa kesimpulan, diantara adalah : 1. Kapasitas maksimum muatan container yang dapat dimuat sejumlah 45 TEUS 2. Kapasitas crane yang digunakan pada saat proses bongkar muat adalah 25 ton 3. Kapasitas genset yang digunakan untuk mendukung operasional crane 400kW Daftar Pustaka Koestowo, 1994. Pengantar Teknik Perkapalan, Politeknik Perkapalan ITS, Surabaya Afif Shobach, M., Teguh Setiawan B., Suhardjito G, 2002. Modul Ajar Tugas Rencana Umum, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, ITS BKI 2006 Volume II
