...

Print this article - Jurnal Universitas Trunojoyo Madura

by user

on
Category: Documents
4

views

Report

Comments

Transcript

Print this article - Jurnal Universitas Trunojoyo Madura
http://journal.trunojoyo.ac.id/jurnalkelautan
Jurnal Kelautan
Volume 9, No. 1, April 2016
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
ANALISA KOMPONEN HAMBATAN KAPAL IKAN TRADISIONAL DI PERAIRAN
CILACAP
RESISTANCE COMPONENT ANALYSIS OF TRADITIONAL FISHING BOAT IN CILACAP
Samuel
Teknik Perkapalan, Universitas Diponegoro Semarang
Corresponding author e-mail: [email protected]
Received: December 2, 2015/Accepted: March 29, 2016
ABSTRACT
Monohull fishing boats used to catch fish is modified into a catamaran boat. The purpose of this
modification is to get more fish. Catamaran ship has a double hull, but with the double hull ships
resulted in increasingly complex resistances. It is interesting to study in depth about the
resistance components of Catamaran boat. Resistance Components not only consist of surge
resistance, frictional resistance, and the form resistance but with the distance between demihull
causing interference waves. There are many research results of Catamaran boat in that aspect,
but the data and information obtained from the experiment is still inadequate. In addition, there is
still lack of accuracy particularly in predicting interference resistance component in calm water
(calm-water resistance) as a result of the distance between the demihull. This study aims to
describe the resistance component at Catamaran boat by using slender body method.
Keywords: catamaran, Cilacap, slender body method
ABSTRAK
Kapal ikan monohull yang biasa digunakan untuk mencari ikan dimodifikasi menjadi kapal
catamaran. Tujuan modifikasi ini untuk mendapatkan muatan ikan yang lebih banyak. Kapal
Catamaran mempunyai dua lambung, tetapi dengan adanya dua lambung mengakibatkan
hambatan kapal semakin kompleks. Menarik untuk dikaji lebih lanjut tentang komponen
hambatan kapal Catamaran. Komponen hambatan tidak hanya terdiri dari hambatan gelombang,
hambatan gesek, dan hambatan bentuk namun dengan adanya jarak antar demihull sehingga
menimbulkan interferensi gelombang. Sudah banyak dijumpai hasil riset kapal Catamaran pada
aspek tersebut, tetapi data dan informasi yang diperoleh dari eksperimen masih kurang memadai.
Disamping itu, masih ditemukan ketidak-akurasian khususnya dalam memprediksi interferensi
komponen hambatan pada air tenang (calm-water resistance) akibat dari adanya jarak antar
demihull tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk memaparkan komponen hambatan pada kapal
Catamaran dengan menggunakan slender body method.
Kata kunci: catamaran, Cilacap, slender body method
PENDAHULUAN
Penelitian tentang hambatan dan propulsi pada lambung kapal Catamaran atau twin hull
belakangan ini mengalami peningkatan seiring pesatnya pembangunan kapal Catamaran untuk
berbagai aplikasi antara lain fishing boat, ferry, dll. Salah satu hal yang membuat kapal Catamaran
menjadi populer dan banyak diaplikasikan karena adanya area geladak (deck area) yang lebih luas
dan tingkat stabilitasnya yang lebih nyaman dan aman. Disamping itu kapal Catamaran dengan
bentuk badan yang langsing (slender) dapat memperkecil timbulnya sibakan air (wave
wash) dibanding kapal monohull (Jamaluddin et al., 2012).
Salah satu aspek yang perlu diperhatikan pada kapal Catamaran adalah keakurasian dalam
mengestimasi hambatan pada tahapan awal proses design, dimana hambatan kapal
merupakan aspek yang sangat penting diketahui untuk menghitung daya mesin suatu kapal.
1
http://journal.trunojoyo.ac.id/jurnalkelautan
Jurnal Kelautan
Volume 9, No. 1, April 2016
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Hambatan lambung kapal Catamaran hingga kini masih terus dibahas dan dikaji lebih dalam
di berbagai forum ilmiah karena komponen hambatannya lebih kompleks dibanding kapal
monohull (satu lambung), yang mana disebabkan rumitnya efek interferensi viskos dan
gelombang yang terjadi akibat adanya efek interaksi di antara kedua lambung kapal
Catamaran (Insel dan Molland, 1990). Interferensi hambatan yang ditimbulkan oleh kedua
lambung kapal tersebut menjadi fenomena yang kompleks dan fenomena tersebut hingga
saat ini masih merupakan kajian yang menarik bagi para peneliti kapal multihull.
Penelitian ini ingin mengembangkan pengetahuan perihal karakteristik komponen hambatan yang
terjadi pada lambung catamaran terhadap jarak lambung secara melintang menggunakan slender
body method.
MATERI DAN METODE
Slender Body Method
Slender body method diaplikasikan untuk perhitungan hambatan lambung kapal monohull dan
multihull, dengan mengasumsikan kapal berbentuk simetris dan pipih dimana rasio antara
panjang dan lebar kapal yang besar (L/V1/3). Pada program hullspeed Maxsurf, metode slender
Body didasarkan pada penelitian Tuck et al. (1999) dan Couser (1996), dengan menggunakan
dasar pendekatan Michell ( Hullspeed User Manual, 2005) untuk menghitung hambatan
gelombang dengan bilangan Froude <10. Michell mengekspresikan hambatan gelombang dari
dinding tipis samping lambung kapal seperti persamaan (1) dan (2).
(1)
(2)
Dimana: V adalah kecepatan kapal, ρ adalah density air, υ = g/V2, g adalah gravitasi, f(x, z)
setengah dari lebar kapal, x adalah koordinat memanjang (+ kedepan), z adalah koordinat vertikal
(dari permukaan air, + keatas) dan λ adalah bidang basah kapal dibawah permukaan.
Metode ini menghitung energy pada pola gelombang permukaan bebas yang dihasilkan oleh
kapal yang menyebabkan tahanan gelombang kapal untuk menghitung hambatan. Hullspeed
menghitung dan menambahkan komponen hambatan viskos dengan menggunakan perhitungan
koefisien gesek dan faktor bentuk yang ditentukan ITTC ’57. Sedangkan Komponen hambatan
kapal Catamaran dinyatakan dengan persamaan 6-12 (Jamaluddin et al., 2012)
Komponen Koefisien Interaksi Hambatan pada kapal Catamaran
Hambatan kapal Catamaran diasumsikan sebagai penjumlahan dari beberapa komponen
hambatan, agar memudahkan dalam pemecahan masalah hambatan kapal pembagian komponen
hambatan, secara skematik, diperlihatkan pada Gambar 1.
Kemudian untuk komponen koefisien interaksi hambatan pada demihull (Catamaran) adalah
seperti dalam persamaan (3).
(CT)CAT = (1+ϕk)σCF + τCW
(3)
Dimana:
Φ = Faktor interferensi hambatan bentuk (form), yang diakibatkan oleh perubahan tekanan yang
terjadi antara dua lambung
σ
= Faktor interferensi hambatan gesek (friction), yang diakibatkan oleh terjadinya penambahan
kecepatan aliran diantara dua lambung.
τ
= Faktor interferensi hambatan gelombang (wave), yang diakibatkan oleh pertemuan dua
moda gelombang (dari haluan) diantara kedua lambung.
2
http://journal.trunojoyo.ac.id/jurnalkelautan
Jurnal Kelautan
Volume 9, No. 1, April 2016
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Gambar 1. Diagram komponen hambatan kapal (Molland, 2008).
Diketahui bahwa faktor interferensi Φ dan σ sangat rumit dan kompleks dalam pemecahannya,
maka Insel dan Molland (1991) memperkenalkan faktor β untuk mengkombinasikan faktor
interfensi Φ dan σ ke dalam interferensi hambatan viskos untuk tujuan praktis, menjadi:
(CT)CAT = (1+ βk) CF + τ CW
(4)
Persamaan (4) tersebut diaplikasikan secara luas untuk perhitungan hambatan lambung
Catamaran hingga saat ini.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan komponen hambatan lambung Catamaran dengan menggunakan metode form factor
(1+βk) yang diperkenalkan oleh Molland ( Hullspeed User Manual, 2005)
(1+βk) = 3.03(L/V1/3)-0.04
(5)
Persamaan 5 dikenal dengan “Molland Algorithm”, dimana mengekspresikan interaksi dan
interferensi viskos pada lambung Catamaran dan digunakan secara luas dalam commercial naval
engineering softwere untuk menghitung viscous form factor pada lambumg Catamaran.
Berdasarkan perbedaan antara hasil ‘slender body method’ yang menggunakan Molland
alogarithm dan hasil eksperimen model fisik di Towing Tank, maka perlu memodifikasi ‘Molland
Algorithm’.
(1+  k) = 3.03(L/V1/3)-0.40+0.016(S/L)-0.65 (6)
Persamaan 6 di atas merupakan persamaan yang diberikan oleh Jamaludin et al. (2012), dengan
mengaplikasikan persamaan 6 (proposed equation) tersebut, nilai viscous form factor mendekati
hasil eksperimen dengan error yang sangat kecil yakni < 0.06 %.
3
http://journal.trunojoyo.ac.id/jurnalkelautan
Jurnal Kelautan
Volume 9, No. 1, April 2016
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Jamaludin et al. (2012) mengajukan hasil kajian numerik dan eksperimen, faktor interferensi
hambatan (τ) dapat diketahui bentuk persamaannya (melalui analisa regresi), dimana Interferensi
komponen hambatan gelombang bergantung pada Froude number:
 = 0.068 (S/L)-1.38 (pada Fr = 0.19)
 = 0.359 (S/L)-0.87 (pada Fr = 0.28)
 = 0.574 (S/L)-0.33 (pada Fr = 0.37)
 = 0.790 (S/L)-0.14 (pada Fr = 0.47)
 = 0.504 (S/L)-0.31 (pada Fr = 0.56)
 = 0.501 (S/L)-0.18 (pada Fr = 0.65)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
Perhitungan Komponen Hambatan pada Demihull (monohull)
Gambar 2 memperlihatkan hasil perhitungan komponen koefisien hambatan dengan
menggunakan metode slenderbody dengan software hullspeed maxsurf, dimana nilai form factor
(1+k) = 1,349 .
Gambar 2 memperlihatkan komponen koefisien hambatan (Cw, Cf, Ct) nilai tersebut didapatkan
dari software hullspeed-maxsurf dengan dasar pendekatan michell sesuai persamaan 1 dan 2.
Koefisien hambatan gesek (Cf) adalah konstan terhadap kecepatan. Sedangkan koefisien
hambatan gelombang (Cw) semakin besar dengan bertambahnya kecepatan, dan untuk
komponen koefisien hambatan total (Ct) semakin besar.
Perhitungan komponen hambatan pada Lambung Catamaran
Perhitungan komponen hambatan lambung Catamaran dengan menggunakan metode form factor
(1+βk) atau persamaan 6 yang diperkenalkan oleh Molland (Hullspeed User Manual, 2005) dan
dikembangkan dan dimodifikasi oleh Jamaludin et al. (2012).
Gambar 2. Komponen koefisien hambatan lambung (demihull). Cf adalah Koefisien hambatan
gesek, Cw adalah koefisien hambatan gelombang dan Ct adalah koefisien hambatan total.
4
http://journal.trunojoyo.ac.id/jurnalkelautan
Jurnal Kelautan
Volume 9, No. 1, April 2016
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Gambar 3. Desain 3D kapal catamaran
Nilai form factor untuk karakteristik geometri demihull yang diamati adalah (1+ k) = 1,61. Bentuk
geometri lambung Catamaran yang simetris disajikan pada tabel 1.
Tabel 1. Ukuran geometri lambung
Catamaran Hull Form
Symetrical Monohull
Cb
0,52
L/V1/3
7,53
L/B
8,09
B/T
2,2
S/L
0,2
Komponen hambatan pada Lambung Catamaran
Dalam perhitungan ‘slender body method’ pada program “hullspeed-Maxsurf’”, efek interferensi
akibat adanya jarak antara dua lambung (Catamaran) terhadap hambatan gesek (friction) dapat
diekspresikan dengan modifikasi  pada form factor. Nilai form factor untuk bentuk geometri
lambung Catamaran diamati diperoleh:
Demihull (1+k)
= 1,349
Catamaran (1+  k) = 1,61
Nlai form factor diasumsikan konstan terhadap froude number (Fn), sedangkan nilai faktor
interferensi gelombang (τ) bervariasi sesuai dengan froude number (Fn). Gambar 3
memperlihatkan nilai faktor interferensi hambatan gelombang (τ) sesuai dengan froude number
(Fn).
Gambar 4. Faktor interferensi gelombang (τ)
4
http://journal.trunojoyo.ac.id/jurnalkelautan
Jurnal Kelautan
Volume 9, No. 1, April 2016
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Gambar 5 memperlihatkan komponen koefisien hambatan total (Ct) pada lambung kapal
Catamaran dengan rasio S/L 0,2.
Gambar 5. Koefisien hambatan total
Hasil dari komponen hambatan koefisien hambatan total pada kapal Catamaran lebih besar
hampir dua kali lipatnya dari hambatan lambung kapal monohull (demihull). Koefisien hambatan
total (Ct) didapatkan dengan persamaan 4 kemudian dikalikan dua untuk mendapatkan Ct kapal
Catamaran. Kemudian hambatan total diperlihatkan pada Gambar 6 yang didapatkan dengan
persamaan 13.
Rt = ½ .v2.ρ.WSA.CT
(13)
Dimana:
Rt
= Hambatan Total (KN)
Ρ
= Massa Jenis Air Laut (1025 kg/m 3)
V
= Kecepatan Kapal (m/s)
WSA = Luas permukaan kapal Catamaran yang tercelup air (m 2)
5
http://journal.trunojoyo.ac.id/jurnalkelautan
Jurnal Kelautan
Volume 9, No. 1, April 2016
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Gambar 6. Hambatan total (RT)
Pada gambar 6 memperlihatkan grafik dari nilai hambatan total kapal Catamaran dengan
pengaruh interferensi gelombang, dapat dilihat dari grafik tersebut bahwa hambatan total (Rt)
semakin besar dengan bertambahnya kecepatan.
KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil perhitungan menggunakan ‘slender body method’ untuk mengkaji komponen
interferensi hambatan padalambung Catamaran, maka dapat disimpulkan bahwa koefisien
hambatan gesek (Cf) selalu konstan terhadap kecepatan sedangkan koefisien hambatan
gelombang (Cw) semakin besar dengan bertambahnya kecepatan. Sehingga koefisien hambatan
total pada kapal Catamaran lebih besar hampir dua kali lipatnya dari koefisien hambatan total
lambung kapal monohull (demihull), hal ini dikarenakan adanya hambatan gesek pada dua
lambung (catamaran) ditambahkan efek dari interferensi gelombang.
DAFTAR PUSTAKA
Jamaluddin, A., Utama, I., Widodo, B., & Molland, A. (2012). Experimental and numerical study
of the resistance component interactions of catamarans. Proceedings of the Institution
of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment,
227(1), 51–60. http://doi.org/10.1177/1475090212451694
Insel, M. (1990). An investigation into the resistance components of high speed displacement
catamarans. PhD Thesis, Faculty of Engineering and Applied Science, University
of Southampton, U.K.
Tuck, E. O., Luzauskas, L., & Scullen, D. C. (1999). Sea wave pattern evaluation. Part 1, report
primary code and test results (surface vessels). Applied Mathematics Department, The
University of Adelaide.
30 April 1999 also available from: http://www.c
yberiad.net/library/pdf/tls99.pdf (January 2005)
Couser, P. (1996). An investigation into the performance of high-speed catamarans in calm water
and waves. PhD thesis, Department of Ship Science, University of Southampton
Hullspeed User Manual (2005). Hullspeed-Maxsurf, Formation Design Systems Pty Ltd 1984 –
2006
Molland, A. F. (2008). A guide to ship design, construction and operation. The Maritime
Engineering Reference Book, Butterworth- Heinemann, Elsevier.
Insel, M., & Molland, A. F. (1991). An investigation into the resistance components of high speed
displacement catamaran. Royal Institution of Naval Architects, Spring Meeting, paper No.
11.
6
Fly UP