BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kejadian kecelakaan kapal pada saat melakukan pelayaran menarik perhatian banyak

kalangan, khususnya kalangan perancang kapal dan pemilik kapal atau pengguna kapal.

Kapal-kapal khususnya kapal pengangkut barang atau niaga yang beroperasi baik antar pulau

maupun antar negara yang melakukan misi disekitar lautan atau pantai sangat menarik untuk

mendapat perhatian mengingat pentingnya nilai atas kenyamanan dan keselamatan awak

kapal maupun keamanan barang diatas kapal.

Oleh karena itu perlu adanya kajian dan penelitian tentang kehandalannya khususnya

dari sisi unjuk kerja seakeepingnya. Kecepatan dan sarat dari kapal sangat mempengaruhi

unjuk kerja kapal pada saat berada di atas gelombang. Demikian pula karakteristik

gelombang yang terdiri dari tinggi dan periode serta arah rambat gelombang sangat

menentukan respon gerak pada kapal. Respon gerak seperti rolling, pitching dan heaving

pada akhirnya akan mempengaruhi kenyamanan dan keselamatan kru maupun barang yang

diangkut. Berdasarkan penjelasan diatas, studi ini dilakukan untuk mengevaluasi dan

menganalisis respon gerak kapal niaga diberbagai kondisi di gelombang berdasarkan kondisi

atau karakter pelayaran khususnya pada respon gerak rolling, heaving dan pitching kapal.

Penelitian dilakukan melalui metode perbandingan seakeeping menggunakan software

maxsurf dan perhitungan manual menggunakan excel.

1.2. Perumusan Masalah

a. Bagaimana perbandingan seakeepers kapal dari hasil perhitungan numerik

menggunakan software dan perhitungan manual ?

1.3. Batasan Masalah

a. Penelitian hanya sebatas teoritis, yaitu semua perhitungan dilakukakan dengan

perhitungan manual dan software. Perhitungan numerik menggunakan software

maxsurf seakeepers dan perhitungan manual menggunakan excel.

1.4. Tujuan Masalah

a. Mengetahui perbandingan olah gerak kapal yang menggunakan perhitungan numerik

dan yang menggunakan perhitungan manual.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dinamika Kapal

Dalam kajian olah gerak kapal, gerakan yang ditinjau adalah gerakan yang hanya

mampu direspon oleh kapal, yaitu rolling, heaving, pitching. Respon dari gerakan kapal ini

meliputi:

a. Added mass inertial force adalah pertambahan massa pada kapal untuk kembali pada

posisi semula.

b. Damping force adalah gaya peredam yang berlawanan arah dengan arah gerak kapal yang

menghasilkan pengurangan amplitude gerakan kapal secara berangsur- angsur.

c. Restoring force adalah gaya untuk mengembalikan kapal ke posisi semula (equilibrium

position). Gaya ini merupakan gaya buoyancy tambahan.

d. Exciting force adalah gaya eksternal yang bekerja pada kapal. Exciting force berasal dari

hasil integrasi gaya apung tambahan dan gelombang sepanjang kapal.

Gambar 2.1: Heaving Gambar 2.2: Pitching Gambar 2.3: Rolling

2.2. Gelombang Laut

Tabel 2.1. Number of wave heading

No. Wave heading Description

1 0 degrees Following seas

2 45 degrees Stern quartering seas

3 90 degrees Beam seas

4 135 degrees Bow quartering seas

5 180 degrees Head seas

Tabel 2.2. Data sea state (Bhattacharyya, 1978)

Sea state 1 2 3 4 5 6

Wind velocity (knot) 8,5 13,

5

16 19 24 26

Wave height (ft) 0,8 2,1 2,9 4,1 6,6 7,7

Average period (sec) 2,3 3,6 4,3 5,1 6,4 7

Average wave length (ft) 20 52 71 99 16

0

188

Minimum fetch (nautical miles) 9,8 24 40 65 13

0

180

Minimun duration (hr) 1,7 4,8 6,6 9,2 14 17

Selain data sea state dari (Bhattacharyya, 1978) pada tahun 1970, the world

meteorogical organisation (WMO) menyetujui kode standart sea state.

Tabel 2.3. Data sea state WMO

Sea state

Significant wave height (m) Description

code Range Mean0 0 0 Calm (glassy)1 0,0 - 0,1 0,05 Calm (rippled)2 0,1 - 0,5 0,3 Smooth (wavelets)3 0,5 - 1,25 0,875 Slight4 1,25 - 2,5 1,875 Moderate5 2,5 - 4,0 3,25 Rough6 4,0 - 6,0 5,0 Very Rough7 6,0 - 9,0 7,5 High8 9,0 - 14,0 11,5 Very High9 Over 14,0 Over 14,0 Phenomenal

2.3. Spectrum Gelombang

Statistik gelombang di laut bisa dipergunakan untuk menentukan batasan tinggi

gelombang, periode dan arah yang mungkin akan dihadapi untuk beberapa waktu tertentu.

Hal ini merupakan cara untuk menentukan berapa hari dalam setahun kapal tersebut

mengalami kondisi gelombang tertentu dan itu dapat diwakili dengan spektrum gelombang

yang mendekati, misalnya dengan mengadopsi formulasi yang disarankan JONSWAP (Joint

North Sea Wave Project).

Kondisi gelombang ditunjukkan oleh tinggi gelombang signifikan (Hs) dan periode

puncak spektral (Tp). Kerapatan spektrum dari proses peningkatan kondisi laut dapat diwakili

dengan spectrum JONSWAP. Spektrum ini menggambarkan kondisi angin laut yang identik

dengan kondisi laut terparah (DNV, 2005). Spektrum yang cocok untuk perairan dangkal,

perairan pantai dan perairan tertutup adalah spectrum JONSWAP. Berikut ini ada rumus

JONSWAP :

dengan:

2.4. Gerakan Kapal

2.4.1. Gerakan Heaving

2.4.2. Gerakan Pitching

2.4.3. Gerakan Rolling

BAB III

PEMODELAN DAN DATA PERHITUNGAN

3.1. Pembuatan Lines Plan Model Kapal

Pembuatan lines plan kapal menggunakan bantuan software maxsurf dengan data kapal

sebagai berikut :

Lpp : m

B : m

H : m

T : m

Vs : knot

Cb :

Dwt : ton

Wsa : m2

Type :

Gambar 3.1: Model kapal pada maxsurf

3.2. Perhitungan Seakeeping Kapal Secara Manual Dengan Menggunakan Excel

a. Memilih wave spectrum (spektrum gelombang) yang sesuai dengan operasional

kapal Sζ (Ww).

b. Mentranformasikan wave spectrum Sζ (Ww) ke encountering wave spectrum Sζ (We)

dimana encountering frequency (We) digunakan menggantikan wave frequency

(Ww).

c. Memplot ordinat yang menyatakan amplitudo dari gerakan (heaving, pitching,

rolling) yang merupakan fungsi dari encountering frequency. Nilainya bisa

didapatkan dari theoritical atau eksperimen.

d. Mentransformasikan diagram amplitudo dari gerakan ke dalam RAO (Respons

Amplitude Operator) yang merupakan fungsi encountering frequency.

e. Motion amplitude spectrum ditentukan dengan mengalikan ordinat pada grafik RAO

dengan ordinat grafik encountering wave spectrum untuk encountering frequency

yang sama.

f. Menghitung luasan dibawah grafik dari motion amplitude spectrum untuk

menentukan karakteristik gerakan kapal digelombang irreguler yaitu :

a) heaving (Z1/3, Z1/10, Z1/100)

b) pitching (θ1/3, θ1/10, θ1/100)

c) rolling (ф1/3, ф1/10, ф1/100).

3.3. Perhitungan Seakeeping Kapal Denagn Software Maxsurf Seakeepers

Seakeepers adalah program yang digunakan untuk menghitung besarnya seakeeping

atau olah gerak model kapal serta menganalisa bentuk gelombang yang terjadi.

BAB IV

HASIL DAN ANALISA PEMBAHASAN

4.1. Analisa Seakeeping Kapal

4.1.1. Data kondisi lingkungan dan penentuan sea state kapal

Kapal ini didesain untuk tinggi gelombang 8,76 meter (tinggi gelombang didapat

dari Lpp/20), maka berdasarkan World Meteorological Organisation atau teori

Bhattacharyya (1978) maka kapal ini termasuk kedalam sea state 8, karena mean

significant wave 9,08 meter berada pada sea state 8. Jenis spektrum gelombang yang

dipergunakan pada tugas akhir ini adalah spectrum JONSWAP (Joint North Sea Wave

Project). Spectrum JONSWAP dipilih karena Laut Indonesia mirip dengan Laut Utara

dan merupakan daerah kepulauan.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Spektrum gelombang JONSWAP

Spektrum gelombang JONSWAP

Ww (rad/s)

Gambar 4.1: Spektrum gelombang JONSWAP γ = 8,76

4.1.2. Analisa seakeeping (olah gerak) kapal

Analisa olah gerak kapal (seakeeping) ini bertujuan untuk menentukan kondisi

kritis kapal dan dilakukan dengan memvariasikan beberapa komponen yang

berpengaruh dalam menentukan besarnya amplitudo simpangan pitch, heave dan roll.

Pada analisa olah gerak kapal ini dilakukan dengan memvariasikan 2 variabel tersebut

dan juga memvariasikan frekuensi gelombang yaitu 0,3 rad/sec, 1,21 rad/sec, 1,87

rad/sec, 2,53 rad/sec, 3,19 rad/sec, 3,85 rad/sec, dan 4,51 rad/sec.

4.1.3. Analisa response heaving kapal maksimum untuk frekuensi gelombang (Ww

= 4,51 rad/sec) berdasarkan hasil perhitungan manual.

Tabel 4.1. Significant heave untuk Ww = 4,51 rad/sec

µ (deg)Z 1/3 (ft)

20 knot90 0,1

180 0,03

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.5000.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

18090

RAO

Hea

ving

(m/m

)

encounter freq. (rad/sec)

Gambar 4.2: Grafik resnpons heaving untuk Vs = 20 knot

Dari satu kondisi pada kecepatan dinas kapal yaitu pada kecepatan dinas kapal 20

knot dan hanya dianalisa dari dua sudut masuk gelombang yakni beam seas (90 derajat)

dan head seas (180 derajat) menunjukkan respons heaving terbesar terjadi pada saat

kapal mengalami beam seas (sudut hadap 90 derajat) sebesar 1,55 m/m.

4.1.4. Perbandingan respon heave kapal hasil running program maxsurf seakeeper

dengan hasil perhitungan manual.

Tabel 4.2. Perbandingan respon heave kapal hasil running program maxsurf

seakeeper dengan hasil perhitungan manual dengan excel untuk Vs = 20 knot

µ (deg)Respon

Maxsurf Manual Selisih (%)90 0,1 0,08 0,008

180 0,03 0,01 0,006

0 5 10 15 20 25 300

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

MaxsurfManual

RAO

Hea

ving

(m/m

)

We (rad/s)

Gambar 4.3: Grafik perbandingan respon heaving antara manual dengan maxsurf

untuk Vs = 20 knot, µ = 90 deg dan 180 deg

Dari perbandingan diatas dapat dilihat persentase perbandingan respon heaving

antara perhitungan manual dengan hasil running seakeeper. Ada beberapa faktor yang

mempengaruhi selisih antara kedua analisa tersebut, diantaranya ketidaksempurnaan

permodelan yang dilakukan pada saat membuat model di maxsurf, pembuatan model

kapal untuk uji seakeeping di seakeepers sangat mempengaruhi hasil saat running.

Tingkat pembuatan model masih belum bisa diprediksi tingkat keakurasiannya,

sehingga ini bisa menjadi indikasi selisih nilai yang dihasilkan pada perhitungan

manual.

4.1.5. Analisa response pitching kapal maksimum untuk frekuensi gelombang (Ww

= 4,51 rad/sec) berdasarkan hasil perhitungan manual.

Tabel 4.3. Significant pitch untuk Ww = 4,51 rad/sec

µ (deg)Ɵ 1/3

(ft)20 knot

90 0,001180 0,0012

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.5000.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

18090

RAO

Pitc

hing

(m/m

)

encounter freq. rad/sec)

Gambar 4.4: Grafik resnpons pitching untuk Vs = 20 knot

Dari satu kondisi pada kecepatan dinas kapal yaitu pada kecepatan dinas kapal 20

knot dan hanya dianalisa dari dua sudut masuk gelombang yakni beam seas (90 derajat)

dan head seas (180 derajat) menunjukkan respons pitching terbesar terjadi pada saat

kapal mengalami head seas (sudut hadap 180 derajat) sebesar 1,086 m/m.

4.1.6. Perbandingan respon pitch kapal hasil running program maxsurf seakeeper

dengan hasil perhitungan manual.

Tabel 4.4. Perbandingan respon pitch kapal hasil running program maxsurf

seakeeper dengan hasil perhitungan manual dengan excel untuk Vs = 20 knot

µ (deg)Respon

Maxsurf Manual Selisih (%)90 0,0011 0,0009 0,008

180 0,0012 0,0010 0,0075

0 5 10 15 20 25 300

0.00020.00040.00060.0008

0.0010.00120.00140.00160.0018

MaxsurfManual

RAO

Hea

ving

(m/m

)We (rad/s)

Gambar 4.5: Grafik perbandingan respon pitching antara manual dengan maxsurf

untuk Vs = 20 knot, µ = 90 deg dan 180 deg

Dari perbandingan diatas dapat dilihat persentase perbandingan respon pitching

antara perhitungan manual dengan hasil running seakeeper. Ada beberapa faktor yang

mempengaruhi selisih antara kedua analisa tersebut, diantaranya ketidaksempurnaan

permodelan yang dilakukan pada saat membuat model di maxsurf, pembuatan model

kapal untuk uji seakeeping di seakeepers sangat mempengaruhi hasil saat running.

Tingkat pembuatan model masih belum bisa diprediksi tingkat keakurasiannya,

sehingga ini bisa menjadi indikasi selisih nilai yang dihasilkan pada perhitungan

manual.

4.1.7. Analisa response rolling kapal maksimum untuk frekuensi gelombang (Ww

= 4,51 rad/sec) berdasarkan hasil perhitungan manual.

Tabel 4.5. Significant roll untuk Ww = 4,51 rad/sec

µ (deg)ф 1/3

(ft)20 knot

90 0,001180 0,000

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.5000.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

18090

RAO

Hea

ving

(m/m

)

encounter freq. (rad/sec)

Gambar 4.6: Grafik resnpons rolling untuk Vs = 20 knot

Dari satu kondisi pada kecepatan dinas kapal yaitu pada kecepatan dinas kapal 20

knot dan hanya dianalisa dari dua sudut masuk gelombang yakni beam seas (90 derajat)

dan head seas (180 derajat) menunjukkan respons rolling terbesar terjadi pada saat

kapal mengalami beam seas (sudut hadap 90 derajat) sebesar 0,478 m/m.

4.1.8. Perbandingan respon roll kapal hasil running program maxsurf seakeeper

dengan hasil perhitungan manual.

Tabel 4.6. Perbandingan respon roll kapal hasil running program maxsurf

seakeeper dengan hasil perhitungan manual dengan excel untuk Vs = 20 knot

µ (deg)Respon

Maxsurf Manual Selisih (%)90 0,001 0,001 0,003

180 0,000 0,000 0,000

0 5 10 15 20 25 300

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

MaxsurfManual

RAO

Hea

ving

(m/m

)

We (rad/s)

Gambar 4.7: Grafik perbandingan respon rolling antara manual dengan maxsurf

untuk Vs = 20 knot, µ = 90 deg dan 180 deg

Dari perbandingan diatas dapat dilihat persentase perbandingan respon rolling

antara perhitungan manual dengan hasil running seakeeper. Ada beberapa faktor yang

mempengaruhi selisih antara kedua analisa tersebut, diantaranya ketidaksempurnaan

permodelan yang dilakukan pada saat membuat model di maxsurf, pembuatan model

kapal untuk uji seakeeping di seakeepers sangat mempengaruhi hasil saat running.

Tingkat pembuatan model masih belum bisa diprediksi tingkat keakurasiannya,

sehingga ini bisa menjadi indikasi selisih nilai yang dihasilkan pada perhitungan

manual.

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan perhitungan seakeeping pada kapal niaga yang telah dilakukan, maka

dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

a. Variasi untuk menghitung seakeeping kapal yang dilakukan adalah variasi frekuensi

gelombang (0.3 rad/sec, 1.21 rad/sec, 1.87 rad/sec, 2.53 rad/sec, 3.19 rad/sec, 3.85 rad/sec,

dan 4.51 rad/sec) , 1 variasi kecepatan kapal (20 knot) dan 2 variasi sudut hadap (90

derajat dan 180 derajat), sehingga masing-masing kecepatan didapatkan respon kapal yang

berbeda-beda.

b. Respon heaving maksimum terjadi pada sudut masuk 90 derajat, respon pitching

maksimum terjadi pada sudut masuk 180 derajat, dan respon rolling maksimum terjadi

pada sudut masuk 90 derajat.

c. Persentase perbandingan respon heaving, pitching, dan rolling antara perhitungan manual

dengan hasil running seakeeper didapat beberapa faktor yang mempengaruhi selisih antara

kedua analisa tersebut, diantaranya ketidaksempurnaan permodelan yang dilakukan pada

saat membuat model di maxsurf, pembuatan model kapal untuk uji seakeeping di

seakeepers sangat mempengaruhi hasil saat running. Tingkat pembuatan model masih

belum bisa diprediksi tingkat keakurasiannya, sehingga ini bisa menjadi indikasi selisih

nilai yang dihasilkan pada perhitungan manual.