i
LEMBAGA KAJIAN DAN PENGEMBANGAN PENDIDIKAN (LKPP)
HIBAH PENULISAN BUKU AJAR
TAHANAN TAHANAN KAPAL KA PAL
OLEH :
M. Alh am Djabb Djabbar ar Rosmani
Dibiayai ol eh dana DIPA DIPA BLU Universi tas Hasanuddin tahun 2011 sesuai SK. Rektor Rekto r Unhas Un has No: No : 20875/H4.2/K.U. 20875/H4.2/K.U.10 10 Tanggal 29 Nopember 2011
PROGRAM PROGRAM STUDI TEKNIK PERKAPAL AN FAKULTA S TEKNIK UNIVERSI UNIVERSITAS TAS HASANUDDIN HASANUDDIN MAKA SSAR 2011 2011
ii
Bahan Ajar TAHANAN KAPAL Kata Pengantar Negara republik Indonesia dengan jumlah pulau yang lumayan banyak, lebih dari 13 ribu pulau, perlu sejumlah kapal yang memadai. Baik bentuk maupun kecepatan kapal
merupakan bagian rancangan suatu kapal. Bentuk itu terkait kenyamanan
sementara kecepatan, yang prima untuk kapal patroli dan penumpang. Kecepatan kapal harus sesuai dengan daya mesin (penggerak) utama. Perkiraan daya (besar) mesin adalah berdasarkan (gaya) tahanan kapal. Buku tahanan kapal,lima tahun terakhir, berdasarkan pengamatan di beberapa toko buku besar, belum ditemukan. Salah satu buku tahanan yang terbit pada tahun 1983 dalam bahasa inggris (termasuk buku acuan disini) merupakan buku yang terlengkap. Buku tersebut telah diterjemahkan ke bahasa indonesia oleh dosen Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya beberapa tahun kemudian. Buku ini, dengan beberapa pustaka lima tahun terakhir termasuk karya penulis, diharapkan dapat menambah materi mata kuliah tahanan kapal, yang pada Jurusan Teknik Perkapalan diampuh oleh para penulis. Atas bantuan Universitas Hasanuddin Hasanuddin via LKPP dalam penyusunan penyusunan buku ini dihaturkan terima kasih. Bagi yang memberi saran atas kekurangan dalam buku ini juga tak lupa dihaturkan terima terima kasih. Semoga buku ini dapat dimanfaatkan oleh kalangan terkait, khususnya mahasiswa jurusan Teknik Teknik perkapalan. perkapalan.
M. Alham Djabbar Rosmani
ii
Bahan Ajar TAHANAN KAPAL Kata Pengantar Negara republik Indonesia dengan jumlah pulau yang lumayan banyak, lebih dari 13 ribu pulau, perlu sejumlah kapal yang memadai. Baik bentuk maupun kecepatan kapal
merupakan bagian rancangan suatu kapal. Bentuk itu terkait kenyamanan
sementara kecepatan, yang prima untuk kapal patroli dan penumpang. Kecepatan kapal harus sesuai dengan daya mesin (penggerak) utama. Perkiraan daya (besar) mesin adalah berdasarkan (gaya) tahanan kapal. Buku tahanan kapal,lima tahun terakhir, berdasarkan pengamatan di beberapa toko buku besar, belum ditemukan. Salah satu buku tahanan yang terbit pada tahun 1983 dalam bahasa inggris (termasuk buku acuan disini) merupakan buku yang terlengkap. Buku tersebut telah diterjemahkan ke bahasa indonesia oleh dosen Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya beberapa tahun kemudian. Buku ini, dengan beberapa pustaka lima tahun terakhir termasuk karya penulis, diharapkan dapat menambah materi mata kuliah tahanan kapal, yang pada Jurusan Teknik Perkapalan diampuh oleh para penulis. Atas bantuan Universitas Hasanuddin Hasanuddin via LKPP dalam penyusunan penyusunan buku ini dihaturkan terima kasih. Bagi yang memberi saran atas kekurangan dalam buku ini juga tak lupa dihaturkan terima terima kasih. Semoga buku ini dapat dimanfaatkan oleh kalangan terkait, khususnya mahasiswa jurusan Teknik Teknik perkapalan. perkapalan.
M. Alham Djabbar Rosmani
ii
Makassar,
November 2011.
DAFTAR ISI
Hal. Kata pengantar
i
Daftar Daftar isi
ii
Glosarium
iii
BA B I PENDAHULUA PENDAHULUAN N
1
BAB BA B II MODE MODEL L MATEMATIKA MATEMATIKA
5
BA B III MODEL MODEL FISIK
18
BA B IV KOMPONEN KOMPONEN TAHANAN TAHANA N
44
BAB BA B V PERKIRAAN PERKIRAAN TAHANAN KA PAL
55
BAB BA B VI POLA TAHANAN KAPAL KA PAL TERTEN TERTENTU TU
111
Evaluasi Penutup Daftar Daftar Pustaka .
iii
SENARAI KATA PENTING (GLOSARIUM)
Tahanan
: Gaya yang terjadi (dialami kapal), berbanding pangkat dua dengan
kecepatan kapal. Satuannya (SI) adalah Newton, lambang N. Dalam bidang penerbangan istilah tahanan disebut drag, sementara di laut sebagai resistance Model matematika
: Persamaan atau beberapa (sistem) persamaan matematika
sebagai representasi fenomena alam Model fisik
: Dalam bidang perkapalan, ukuran model jauh lebih kecil dari ukuran
benda (prototype, full-scale) dengan bentuk yang serupa Fluida ideal : Fluida anggapan (penyederhanaan), misalnya kekentalan diabaikan untuk kemudahan dalam penyelesaian masalah. Sering juga aliran fluida dianggap (partikel air) tidak mampu mampat (incompressible) dan tak berotasi (irrotational) Fluida real : Fluida yang sebenarnya, air laut dan air sungai (tawar) memiliki kekentalan, Dalam perhitungan gaya (aliran) fluida terhadap benda, dengan memperhitungkan kekentalan maka perhitungan (persamaan) lebih panjang / rumit, akan tetapi hasil akan lebih teliti dibanding dengan fluida ideal. Towing Tank : Tangki air tawar untuk percobaan model fisik dengan cara menarik / menggerek. Percobaan di TT merupakan representasi kapal yang berlayar di laut. Towing Carriage : Kereta diatas tangki yang digerakkan (dengan motor diatas rel) dimana model di jepit atau diikat untuk dicoba. ITTC
Singkatan dari International Towing Tank Conference. Peserta konferensi 2
atau 3 tahunan untuk membahas hasil percobaan towing tank anggota mencakup hampir diseluruh dunia
yang
iv
Wave maker :
Pembangkit gelombang di ujung Towing Tank untuk percobaan
model fisik pada laut (keadaan) berombak. Pada percobaan awal, biasanya model kapal ditarik pada keadaan tenang (tanpa ombak). Foil : Penampang benda yang relatif tipis yang salah satu sisi penampangnya cembung dan yang satu lagi agak rata. Benda itu memiliki daya angkat ketika melaju dengan kecepatan tinggi. Dalam bidang dirgantara disebut
aerofoil (airfoil)
sementara dalam bidang kelautan disebut hydrofoil Bulbuous bow
: Haluan kapal bagian bawah air yang dibuat menonjol kedepan
dengan bentuk bervariasi (umumnya mirip setengah bola) untuk memperkecil beban atau tahanan ombak. Wave making resistance : Komponen tahanan kapal yang disebabkan ombak yang terjadi akibat gerak kapal (air tenang).
Tahanan ini tidak termasuk ombak laut
(akibat angin misalnya) Kapal pembanding : Kapal yang digunakan sebagai acuan (karena tipe yang sama) dalam rancangan kapal baru, termasuk besar tahanan. Perbedaan besar tahanan kurang dari 5 % antara kapal yang akan dibangun dan kapal pembanding dapat diterima. Drag : istilah dalam bidang dirgantara / penerbangan untuk gaya tahananpesawat terbang Streamline : bentuk aliran kental yang garis alurnya tidak berpotongan satu dengan yang lain ( gerakan halus berlapis). Turbulen : aliran kental dengan gerakan partikel fluida acak, 3-D, superimposed pada rerata gerak Source : Pada aliran potensial, pola aliran pada bidang x-y, secara radial keluar dari sumbu z dan simetris dalam segala arah. Sink : kebalikan source, Ttk pusat (origin) sink atau source adalah suatu titik singular, krn kecepatan radial mendekati tak terhingga begitu jari-jari mendekati nol.
v
Bahan Ajar TAHANAN KAPAL Kata Pengantar Negara republik Indonesia dengan jumlah pulau yang lumayan banyak, lebih dari 13 ribu pulau, perlu sejumlah kapal yang memadai. Baik bentuk maupun kecepatan kapal
merupakan bagian rancangan suatu kapal. Bentuk itu terkait kenyamanan
sementara kecepatan, yang prima untuk kapal patroli dan penumpang. Kecepatan kapal harus sesuai dengan daya mesin (penggerak) utama. Perkiraan daya (besar) mesin adalah berdasarkan (gaya) tahanan kapal. Buku tahanan kapal,lima tahun terakhir, berdasarkan pengamatan di beberapa toko buku besar, belum ditemukan. Salah satu buku tahanan yang terbit pada tahun 1983 dalam bahasa inggris (termasuk buku acuan disini) merupakan buku yang terlengkap. Buku tersebut telah diterjemahkan ke bahasa indonesia oleh dosen Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya beberapa tahun kemudian. Buku ini, dengan beberapa pustaka lima tahun terakhir termasuk karya penulis, diharapkan dapat menambah materi mata kuliah tahanan kapal, yang pada Jurusan Teknik Perkapalan diampuh oleh para penulis. Atas bantuan Universitas Hasanuddin via LKPP dalam penyusunan buku ini dihaturkan terima kasih. Bagi yang memberi saran atas kekurangan dalam buku ini juga tak lupa dihaturkan terima kasih. Semoga buku ini dapat dimanfaatkan oleh kalangan terkait, khususnya mahasiswa jurusan Teknik perkapalan.
M. Alham Djabbar Rosmani Makassar,
November 2011.
6
DAFTAR ISI
Hal. Kata pengantar
i
Daftar isi
ii
Glosarium
iii
BAB I PENDAHULUAN
1
BAB II MODEL MATEMATIKA
5
BAB III MODEL FISIK
18
BAB IV KOMPONEN TAHANAN
44
BAB V PERKIRAAN TAHANAN KAPAL
55
BAB VI POLA TAHANAN KAPAL TERTENTU
111
Evaluasi Penutup Daftar Pustaka .
7
SENARAI KATA PENTING (GLOSARIUM)
Tahanan
: Gaya yang terjadi (dialami kapal), berbanding pangkat dua dengan
kecepatan kapal. Satuannya (SI) adalah Newton, lambang N. Dalam bidang penerbangan istilah tahanan disebut drag, sementara di laut sebagai resistance Model matematika
: Persamaan atau beberapa (sistem) persamaan matematika
sebagai representasi fenomena alam Model fisik
: Dalam bidang perkapalan, ukuran model jauh lebih kecil dari ukuran
benda (prototype, full-scale) dengan bentuk yang serupa Fluida ideal : Fluida anggapan (penyederhanaan), misalnya kekentalan diabaikan untuk kemudahan dalam penyelesaian masalah. Sering juga aliran fluida dianggap (partikel air) tidak mampu mampat (incompressible) dan tak berotasi (irrotational) Fluida real : Fluida yang sebenarnya, air laut dan air sungai (tawar) memiliki kekentalan, Dalam perhitungan gaya (aliran) fluida terhadap benda, dengan memperhitungkan kekentalan maka perhitungan (persamaan) lebih panjang / rumit, akan tetapi hasil akan lebih teliti dibanding dengan fluida ideal. Towing Tank : Tangki air tawar untuk percobaan model fisik dengan cara menarik / menggerek. Percobaan di TT merupakan representasi kapal yang berlayar di laut. Towing Carriage : Kereta diatas tangki yang digerakkan (dengan motor diatas rel) dimana model di jepit atau diikat untuk dicoba. ITTC
Singkatan dari International Towing Tank Conference. Peserta konferensi 2
atau 3 tahunan untuk membahas hasil percobaan towing tank anggota
yang
mencakup hampir diseluruh dunia Wave maker :
Pembangkit gelombang di ujung Towing Tank untuk percobaan
model fisik pada laut (keadaan) berombak. Pada percobaan awal, biasanya model kapal ditarik pada keadaan tenang (tanpa ombak).
8
Foil : Penampang benda yang relatif tipis yang salah satu sisi penampangnya cembung dan yang satu lagi agak rata. Benda itu memiliki daya angkat ketika melaju dengan kecepatan tinggi. Dalam bidang dirgantara disebut
aerofoil (airfoil)
sementara dalam bidang kelautan disebut hydrofoil Bulbuous bow
: Haluan kapal bagian bawah air yang dibuat menonjol kedepan
dengan bentuk bervariasi (umumnya mirip setengah bola) untuk memperkecil beban atau tahanan ombak. Wave making resistance : Komponen tahanan kapal yang disebabkan ombak yang terjadi akibat gerak kapal (air tenang).
Tahanan ini tidak termasuk ombak laut
(akibat angin misalnya) Kapal pembanding : Kapal yang digunakan sebagai acuan (karena tipe yang sama) dalam rancangan kapal baru, termasuk besar tahanan. Perbedaan besar tahanan kurang dari 5 % antara kapal yang akan dibangun dan kapal pembanding dapat diterima. Drag : istilah dalam bidang dirgantara / penerbangan untuk gaya tahananpesawat terbang Streamline : bentuk aliran kental yang garis alurnya tidak berpotongan satu dengan yang lain ( gerakan halus berlapis). Turbulen : aliran kental dengan gerakan partikel fluida acak, 3-D, superimposed pada rerata gerak Source : Pada aliran potensial, pola aliran pada bidang x-y, secara radial keluar dari sumbu z dan simetris dalam segala arah. Sink : kebalikan source, Ttk pusat (origin) sink atau source adalah suatu titik singular, krn kecepatan radial mendekati tak terhingga begitu jari-jari mendekati nol.
9
BAB I PENDAHULUAN PROFIL LULUSAN PROGRAM STUDI Lulusan Program Studi Teknik Perkapalan mampu mengamalkan nilai moral dan etika yang sesuai norma agama dan masyarakat dalam perancangan kapal ( ship design), dan merencanakan produksi kapal (ship production), mereparasi kapal dan/atau
perencanaan
sistem
transportasi
laut.
Lulusan
program
studi
diharapakan menggeluti profesi dan atau fungsi sebagai berikut: a. Desainer Kapal. b. Surveyor/Inspektor Kemaritiman. c. Desainer Produksi dan Reparasi Kapal. d. Perencana Sistem Transportasi Laut. I.
KOMPETENSI LULUSAN
a. Kompetensi Utama 1. Mampu merancang kapal yang optimal secara teknis dan ekonomis. 2. Mampu menyusun perencananan produksi kapal. 3. Mampu menyusun perencanaan perbaikan dan reparasi kapal. 4. Mampu menginspeksi konstruksi lambung, permesinan ,peralatan dan perlengkapan kapal. 5. Mampu menyusun perencanaan usaha industri galangan kapal. 6. Mampu merencanakan sistem transportasi laut. 7. Mampu merencanakan manajemen operasi sarana dan prasarana tranportasi laut.
b. Kompetensi Pendukung 1. Mampu mengaplikasikan ilmu dasar keteknikan dalam perancangan kapal dan perencanaan sistem transportasi laut. 2. Mampu menggunakan program aplikasi komputer untuk pengolahan data, analisis numerik dan menggambar teknik. 3. Mampu menyusun perencanaan pengelasan di bawah permukaan air
10
4. Mampu menyusun laporan ilmiah.
c. Kom petensi Lainnya 1. Mampu menjunjung tinggi nilai moral dan etika yang sesuai norma agama dan budaya masyarakat. 2. Mampu mengapresiasikan seni, budaya dan olahraga yang bermoral dan beretika baik. 3. Mampu mengembangkan wirausaha dalam bidang industri maritim. 4. Mampu tanggap/peduli terhadap lingkungan. 5. Mampu bekerja mandiri, bermitra dan bersinergi dengan berbagai pihak 6. Mampu memahami dan mengetahui perkembangan terkini ilmu pengetahuan dan teknologi.
Tabel-1 Matriks hubungan antara Profil dan Kompetensi Lulusan Kompetensi yang seharusnya dimiliki Profil Lulusan
Kompetensi Utama
Kompetensi Pendukung
Kompetensi Lainnya
a1
b1,b2,b4
c1,c2, c3,c4,c5,c6
Surveyor/inspektor kemaritiman
a1, a2,a3, a4
b1,b2,b4
c1, c4,c5,c6
Desainer Produksi dan Reparasi Kapal
a1,a2,a3,a5
b1,b2,b3,b4
c1,c2, c3,c4,c5,c6
a1,a6,a7
b1,b2,b4
c1,c2, c3,c4,c5,c6
Desainer Kapal
Perencana Sistem Transportasi Laut.
11
GARIS BESAR RENCANA PEMBELAJ ARAN TAHANAN KAPAL Kompetensi Utama : Mampu merencanakan desain produksi kapal (2) Kompetensi pendukung : Mampu mengaplikasikan ilmu dasar keteknikan dalam perancangan kapal (7) Mampu menginspeksi lambung kapal, permesinan kapal,peralatan dan perlengkapan kapal (4) Kompetensi Lainnya : Mampu menggunakan program aplikasi komputer untuk data, analisis,numerik, dan gambar (9) (Institusial) Sasaran belajar : Mampu memperkirakan besar tahanan kapal, berbagai cara MINGGU KE -
SASARAN BELAJ AR
MATERI
STRATEGI
KRITERIA PENILAIAN
BOBOT NILAI (%)
1
2
3
4
5
6
I
Lingkup bahan ajar
Garis besar, definisi, konsep
Kuliah
Hukum II Newton tentang gerak, II - IV
Model Matematika
Hukum Archimedes, gerak suatu benda,
Kerjasama, komunikasi Kuliah + diskusi
aliran potensial, Model numerik V - IX
Model Fisik
X -XI
Komponen tahanan
Towing Tanks, hukum perbandingan
Kuliah + diskusi Seminar + percobaan
1. Tahanan Gesek 2. Tahanan gelombang (tahanan sisa)
Kuliah
3. Komponen tahanan sisa Berbagai cara perkiraan XII - XIII
XIV
XV - XVI
Perkiraan tahanan kapal
Pola tahanan kapal tertentu
Gabungan model perkiraan tahanan Uji kemampuan teori tahanan kapal dan prediksi daya motor
Model Matematika, Model Fisik, Model numerik (Evaluasi keterkaitan ketiganya)
Komunikasi Analisis, dan keaktifan Analisis, Komunikasi, dan
Kuliah + diskusi 1. Kapal satu badan 2. Kapal berbadan 2, 3 dan 4 (multi hull)
Analisis, Kerjasama ,
Kuliah, Project Based Kuliah, Project based dan P resentase Seminar Uji kompetensi
10
10
Kerjasama Analisis, Kektifan, dan Penerapan
Analisis, Keaktifan, Evaluasi
20
30 30
12
REFERENCES 1. M.A. Djabbar, 2008, Dasar Teknik dan Sistem Perkapalan, Jurusan Perkapalan Press. 2.______________, 2007, Theoretical Prediction of Ship Model Resistance with semi Elliptical section, N ozzle-like Strips, Sem. Nasional, Teori & Aplikasi Teknologi Kelautan, ITS, Surabaya 3. ______________, 2007, Resistance Experiment of Traditional Wooden Boat of South Sulawesi, RINA Conf. Development of Ship Design and Construction, ISCOT2010, ITS, Surabaya 4. Sv. Aa. Harvald, 1983, Resistance and Propultion of Ships, John Wiley & Son 5. T. C. Gillmer and B. Johnson, 1982, Introduction to Naval Architecture, E. & F. N. Spon, Great Britain 6. D. Setyawan et al., 2010, Development of Catamaran Fishing Vessel, The Journal for Technology and Science, Vol. 21, Number 4, ISSN 0853-4098 (eISSN 2088 - 2033) 7. A. Jamaluddin, 2011, Private communication 8. R.W.Fox and A.T. McDonald, 1985, Introduction to Fluid Mechanics. 3rd Ed., John Wiley & Sons
12
REFERENCES 1. M.A. Djabbar, 2008, Dasar Teknik dan Sistem Perkapalan, Jurusan Perkapalan Press. 2.______________, 2007, Theoretical Prediction of Ship Model Resistance with semi Elliptical section, N ozzle-like Strips, Sem. Nasional, Teori & Aplikasi Teknologi Kelautan, ITS, Surabaya 3. ______________, 2007, Resistance Experiment of Traditional Wooden Boat of South Sulawesi, RINA Conf. Development of Ship Design and Construction, ISCOT2010, ITS, Surabaya 4. Sv. Aa. Harvald, 1983, Resistance and Propultion of Ships, John Wiley & Son 5. T. C. Gillmer and B. Johnson, 1982, Introduction to Naval Architecture, E. & F. N. Spon, Great Britain 6. D. Setyawan et al., 2010, Development of Catamaran Fishing Vessel, The Journal for Technology and Science, Vol. 21, Number 4, ISSN 0853-4098 (eISSN 2088 - 2033) 7. A. Jamaluddin, 2011, Private communication 8. R.W.Fox and A.T. McDonald, 1985, Introduction to Fluid Mechanics. 3rd Ed., John Wiley & Sons
13
BAB II MODEL MATEMATIKA Pendahuluan Banyak fenomena alam dapat digambarkan dengan persamaan matematika atau sistem persamaan. Persamaan atau beberapa persamaan itu disebut model matematika. Contoh yang umum dalam bidang teknik (terkait air atau laut) adalah hukum ke 2 Newton tentang gerak benda, yaitu Gaya merupakan perkalian antara massa dan percepatan. Contoh lain yang mendasari desain kapal adalah hukum Archimedes, yaitu Gaya apung suatu benda sama dengan densitas air x volume yang dipindahkan (displacement) x percepatan gravitasi.
13
BAB II MODEL MATEMATIKA Pendahuluan Banyak fenomena alam dapat digambarkan dengan persamaan matematika atau sistem persamaan. Persamaan atau beberapa persamaan itu disebut model matematika. Contoh yang umum dalam bidang teknik (terkait air atau laut) adalah hukum ke 2 Newton tentang gerak benda, yaitu Gaya merupakan perkalian antara massa dan percepatan. Contoh lain yang mendasari desain kapal adalah hukum Archimedes, yaitu Gaya apung suatu benda sama dengan densitas air x volume yang dipindahkan (displacement) x percepatan gravitasi.
Uraian bahan pembelajaran Interaksi k apal dan sist em propulsi . Kapal bergerak di laut sebagaimana Gambar 1 akan mendapat gaya tahanan yang berlawanan arah dengan pergerakan kapal.
Gambar 1. Interaksi kapal, propeller dan mesin penggerak
14
Teori Tahanan Tahanan bagian bawah (dari permukaan air sampai ke dasar kapal) pada dasarnya sama dengan tahanan pesawat terbang atau kapal selam. Tahanan itu dipengaruhi (tergantung pada) gesekan yang terjadi. Gesekan pada kapal dengan permukaan halus lebih kecil dari pada kapal dengan permukaan kasar.
Gerak benda Model matematika gerak benda dimulai dengan penentuan aksis (sumbu), Gambar 2.
Selanjutnya dengan bantuan vektor ( salah satu cara bantuan penyelesaian
masalah matematika) diperkirakan gerak dengan enam derajat kebebasan ( tiga putar dan tiga tranlasi). Dari enam besaran (khususnya) gaya tahanan adalah merupakan salah satunya, yaitu pada sumbu gerak yang umumnya diberi simbol x. Persamaan tersebut adalah
X = m.a Dimana X gaya arah sumbu x
N
m massa kg, dan a percepatan ( untuk arah ke pusat bumi, a adalah percepatan gravitasi g.
15
Gambar 2.
Sumbu bumi dan sumbu kapal
16
Gambar 3
Gaya terhadap kapal
17
Gambar 4
Diagram transformasi (aliran sekitar silinder)
18
Gambar 5
Mesh (net) untuk perhitungan potensial kecepatan
19
Gambar
6
Streamlines kapal bergerak sepanjang ‘quay’
20
Dalam bagian akhir ini, yang merupakan garis besar model matematika, dapat di kemukakan bahwa beberapa assumsi guna penyederhanaan masalah masih diperlukan. Salah satu assumsi adalah tak mampu mampat (incompressible). Untuk fluida tanpa gesekan, incompressible model matematika cukup baik dalam perhitungan aliran irrotational dan vortex, dua dimensi. Untuk tiga dimensi menjadi lebih sulit. Kesulitan lain karena kapal bergerak di dua media, air yang memiliki kekentalan, dan udara. Kesulitan mungkin ditimbulkan bagian
yang bentuknya
rumit, misalnya di bagian buritan. Hal ini tidak disebabkan kemampuan komputer, tetapi bentuk aliran yang terjadi. Lanjutan model matematika, apabila sulit dengan rumus (bentuk tidak teratur) dilakukan dengan model numerik (pendekatan, mendekati eksak).
MODEL NUMERIK Model numerik adalah metode pendekatan, yang dalam ketelitiannya perlu disiplin terkait, yaitu analisis numerik. Analisis numerik meliputi a.l. teori kesalahan, teori pembulatan, dan teori difergensi. Beberapa metode numerik yang dapat digunakan a. l.
Finite elemen method
(Metode Elemen Hingga), Finite difference method (Metode Beda Hingga), Boundary Element Methods (Metode Elemen Batas). Untuk masalah aliran fluida yang ketelitiannya tidak merupakan prioritas utama, cukup dengan Metode beda hingga (MBH).
Metode Beda hingga Diantara tiga metode itu, mungkin MBH yang memiliki ketelitian rendah. Ketelitian dapat
ditingkatkan
dengan
memperbanyak
(jumlah)
grid
(mesh),
dengan
konsekwensi waktu perhitungan (computing time lama). MBH digunakan untuk aliran fluida ideal, yang lebih umum dikenal sebagai aliran potensial. Berdasarkan situasi itu penggunaan model fisik adalah sebagai pelengkap.
21
Penutup
22
Contoh soal Diketahui suatu kapal tipe displasemen serta data sebagai beriku. Koefisien tahanan total = 0,03. Luas bidang basah di sungai adalah 500 m 2 Kecepatan adalah 10 knot. Hitung (gaya) tahanan kapal itu ketika: 1. Berlayar di sungai 2. Berlayar di laut
Jawab Model matematika (rumus) tahanan adalah R = 0,5 CT .A.v 2 .rho R = 0,5.0,3 500.[10 (0,5)]2 1000 kg / m3 (N)
sungai
R = 0,5 .0,3. 500 [10 (0,5)]2 (1000 / 1,03) kg / m3 (N) laut
23
Tugas : Cari di internet pengertian model matematika
24
Soal 1. Sebutkan beberapa model yang digunakan dalam perkiraan tahanan kapal 2. Jelaskan Metode Numerik 3. Jelaskan aliran potensial 4. Jelaskan aliran laminer dan turbulent. 5. Jelaskan pengertian tahanan kapal, satuannya adalah ?
25
Pustaka 1.Sv Aa. Harvald, 1983, Resistance and Propulsion of Ships, John Wiley & Son 2.R.W.Fox and A.T. McDonald, 1985, Introduction to Fluid Mechanics, 3rd Ed., John Wiley & Sons
26
BAB III MODEL FISIK
Pendahuluan Disamping model matematika dan atau model numerik, metode perkiraan tahanan yang lain adalah metode percobaan model fisik kapal. Dengan percobaan akan dihasilkan dua pengetahuan, yakni perkiraan tahanan kapal dan ketrampilan dalam pemakaian alat untuk percobaan. Untuk pencapaian sasaran, perlu kunjungan ke industri (galangan) kapal oleh baik dosen maupun mahasiswa. Percobaan di laboratorium ( towing tank) adalah representasi percobaan di laut (sea trial) . Hasil percobaan di laut (full-scale atau prototype) akan lebih baik dari pada di l towing tank akan tetapi biayanya jauh lebih tinggi. Suatu hal yang penting diterapkan adalah ukuran model (penampang) terhadap penampang tanki tidak menimbulkan pantulan ombak yang disebabkan dinding tanki. Alasannya adalah keadaan dilaut umumnya tanpa dinding, kecuali kanal. Percobaan untuk representasi kanal mungkin saja dilakukan di towing dengan catatan, dinding tanki adalah representasi dinding kanal. Teori dasar percobaan model fisik adalah berapa gaya yang diperlukan untuk menarik / menggerakkan model fisik / prototipe. Semakin cepat model fisik / kapal bergerak / melaju semakin besar gaya yang diperlukan. Besar gaya tahanan berbanding lurus dengan tenaga motor penggerak. Dari sekian banyak percobaan mungkin diperoleh beberapa rumus empiris, misalnya rumus Admiralty Apabila masalah tidak dapat dihindari, misalnya tingkat kesulitan yang tinggi secara matematika, atau hasilnya mungkin kurang teliti ( lebih dari 5 % ) maka perlu digunakan model fisik. Model fisik dalam teknik perkapalan merupakan kapal ukuran kecil, mungkin 1 / 50 skala penuh (prototype). Semakin kecil model semakin kurang teliti perhitungan/perkiraan. Model dengan skala 1 / 20 akan lebih teliti dibanding skala 1 / 50. Perlu kompromi antara ketelitian dan biaya. Model yang besar biayanya besar (sebanding dengan material). Percobaan model fisik dilakukan di tanki yang dikenal sebagai Towing Tank .
27
Uraian bahan pembelajaran Jenis kapal di laut Berdasarkan media pendukung kapal di laut dapat digolongkan atas beberapa jenis antara
lain
tipe
displacement
(Hydrostatic
support),
Hydrodynamic
support ,
Aerostatic support, ditunjukkan oleh Gambar 7
Gambar 7. Kategori kapal laut berdasarkan moda pendukung pada & diatas laut
28
Pembuatan Model Model kapal dibuat dari kayu, sebab bahan dari kapal yang akan dihitung tahanannya adalah kayu, selain itu model kapal juga bisa dibuat dari fiber glass. Adapun bahan – yang digunakan dalam pembuatan model adalah sebagai berikut : 1. Kayu atau multipleks sebagai bahan darsar dalam pembuatan lambung. 2. Lem/perekat kayu (avian epoxi) epoxi) sebagai perekat, lem ini terdiri dari harddiner dan resin, keduanya dicampur dengan perbandingan 1;1 sehingga lem dapat mongering ketika digunakan. 3. Plamur tembok, semen putih,
dan lem fox, ketiganya dicampur
sesuai dengan kebutuhan. Tujuannya untuk melapisi bagian permukaan model yang tidak rata. 4. Kertas gosok / amplas, digunakan untuk menghaluskan permukaan yang telah dilapisi. 5. Cat minyak, selain memberikan corak atau warna cat juga berfungsi untuk melapisi bagian permukaan model agar kedap air. Sebelum membuat model, ukuran model merupakan prioritas utama yang perlu diperhatikan karena dalam hal ini besarnya ukuran model haruslah sesuai dengan tempat melakukan pengujian model sehingga diperlukan pengskalaan terhadap ukuran kapal sampel untuk mendapatkan ukuran model. Dalam penentuan skala model tergantung dari ukuran utama kapal yang sebenarnya, ukuran tangki percobaan, dan kecepatan tarik. Mengingat bahwa permukaan bebas zat cair pada tangki percobaan sangat terbatas, sehingga ombak yang ditimbulkan oleh dinding tangki akibat adanya getaran akan mempengaruhi gerakan model tersebut. Untuk menghindari terjadinya ombak pada dinding tangki atau biasa disebut dengan “Blockage “Blockage Effect” Effect” maka ukuran model harus disesuaikan dengan ukuran tangki serta tinggi air dalam tangki dengan sarat model. Sebagaimana yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya bahwa B m < 1/10 B tangki (menurut harvald), Bm < 1/15 B tangki ( menurut University Of New Catsle) Catsle) dan Tm< 1/10 T tangki.
29
Dari hasil perbandingan inilah didapatkan skala yang akan digunakan dalam penentuan ukuran model yang disesuaikan dengan ukuran kapal. Berikut adalah langkah – langkah dalam penentuan ukuran model Ukuran tangki percobaan : Panjang (L) = 18,0 m Lebar (B)
= 1,75 m
Tinggi (H)
= 1,20 m
Ukuran kapal sampel : Panjang (Lbp)
= 10,55 m
Panjang Lunas (Ln)
= 10 m
Lebar (B)
= 2,85 m
Tinggi (H)
= 0,89 m
Sarat (T)
= 0,60 m
Untuk mendapatkan ukuran model digunakan perbandingan seperti pada persamaan
Bm< 1/15 x 1,75 m
Bm < 0,116 m Bm = 0,12 m = 12 cm
Dari ukuran B m yang didapatkan diatas, maka sakala model dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut : 1/λ =
0,12 / 2,85
1/λ =
1 / 24
Sehingga skala yang digunakan dalam mendapatkan ukuran model adalah 1/24, adapun ukuran model yang didapatkan setelah diskalakan adalah sebagai berikut :
30
Panjang (Lbpm)
= 43,96 cm
Panjang Lunas (Ln m)
= 41,67cm
Lebar (Bm)
= 11,88 cm
Tinggi (Hm)
= 3,71 cm
Sarat (Tm)
= 2,5 cm
Ukuran
model
yang
didapatkan
dari
persamaan
tersebut
diatas,
merupakan ukuran yang maksimum. Sedangkan tinggi air yang harus digunakan dalam tangki percobaan adalah sebagai berikut : T / Tm >
20
T
>
20 x Tm
T
>
20 x 2,5 cm
T
>
50 cm (tinggi air minimum)
31
Gambar 8. garis air model kapal
32
Towing Tank Towing tank adalah tanki percobaan yang berisi air tawar ( tidak digunakan air asin dengan alasan kerusakan alat / model), berbentuk empat persegi panjang. Beberapa gambar tanki/ model fisik diberikan pada Gambar 9 - 12 , termasuk pembangkit gelombang (ombak).
.
Gambar 9. Towing Tank “ Wellenkamp Wellenkamp system”
33
Gambar 10
Sketsa Tanki percobaan bangunan kapal, bgn datar permukaan tanah.
34
Gambar
11
Potongan melintang Towing Tank dgn False Bottom
35
a
36
b
37
c
Gambar 12
Towing Tank (Tangki ) Ukuran Sedang
38
Gambar 13
Kecepatan penarik vs Panjang Tangki
39
Gambar 14.
Rancangan pembangkit ombak
40
Percobaan di Towing Tank Jurusan Perkapalan, F. Teknik, Universitas Hasanuddin memanfaatkan salah satu model fisik bersirip. Tujuan pemasangan sirip adalah menghindari robek kulit ketika tabrakan ( khususnya dari samping.) Percobaan pada Towing Tank, panjang 17 m, lebar 1,80 m dengan model kapal menghasilkan kurva tahanan, Gambar 13. Model dan sistem penarikan di tunjukkan oleh Gambar 14 Cara percobaan Gravitasi Model ditarik (tertarik) oleh pemberat. Pertama-tama
diatur posisi model dan
pemberat dimana belum ada gerakan. Selanjutnya tambahan pertama, yang massanya (kecil) cukup untuk menggerakkan / menarik model. Semakin besar massa pemberat semakin tinggi kecepatan. Hal itu identik dengan tahanan berbanding pangkat dua kecepatan. Sekurangnya terdapat lima pemberat yang berbeda, Setiap pemberat memberikan massa atau gaya tarik tertentu. Kecepatan tarik diukur bersama massa setiap tarikan (run) Hasil tersebut dinyatakan dalam bentuk grafik dimana sumbu datar adalah kecepatan dan sumbu tegak merupakan gaya tahanan. Karena pengaruh gravitasi kecepatan tarikan tidak konstan, sejalan dengan berat menuju pusat bumi. Salah satu cara untuk memperoleh kecepatan konstan adalah dengan menempatkan pemberat pada drum yang berisi air. Hasil yang diperoleh memberikan kecenderungan yang wajar namun tingkat ketelitian agak kurang. Beberapa hasil diberikan pada Gambar 15
41
Gambar
15
Percobaan cara gravitasi
42
An ali si s Di mensi dan Sim il it ude Dinamika A.D. mengkorelasikan data percobaansecara hubungan eksak antara variabel yang tidak diketahui. Angka tanpa dimensi mengurangijumlah variabel u. Hubungan fungsional dalam data percobaan. Ilmuwan pertama dalam Dinamika Fluida , OSBORNE REYNOLDS, 1884. Angka Reynold mencirikan perbedaan aliran laminar dari aliran turbulent. Pembentukan turbulent pada model (mendekati kapal) dapat dilihat pada Gambar 16.
Gambar 16 Pembangkit turbulen (studs) dekat bow, mdl kpl perusak (destroyer)
43
Secara lengkap diuraikan sbb. Dalam percobaan dengan menggunakan model fisik, ukuran kapal ditransfer ke skala model, dengan demikian maka harus ada atau harus dinyatakan beberapa hukum perbandingan untuk keperluan transfer tersebut. Hukum perbandingan yang dipakai harus memenuhi syarat – syarat sebagai berikut :
1. Kesamaan geometri s Kesamaan geometris merupakan hal yang sangat sulit untuk dipenuhi mengingat bahwa dalam pelayaran kapal dilaut, permukaan air laut dianggap luas tak berhingga dan kedalaman yang tak berhingga pula sementara ukuran kolam terbatas dengan ukuran model kapal harus kecil, sebanding dengan ukuran kolam atu lainnya. Demikian pula tekanan permukaan pada tangki percobaan yang dianggap sama dengan teknan atmosfer, yang seharusnya tekanan tersebut harus diturunkan. Kondisi geometris yang dapat terpenuhi dalam suatu percobaan model hanya kesamaan geometris dimensi – dimensi linier model, misalnya : Hubungan antara kapal dan model dinyatakan dengan λ dimana :
λ=
LS Lm
=
BS Bm
=
T S T m
…………………………………………..……….(3.3)
Dimana :
λ
= skala perbandingan
Ls
= panjang kapal (m)
Lm
= panjang model (m)
Bs
= lebar kapal (m)
Bm
= lebar model (m)
Ts
= sarat kapal (m)
Tm
= sarat model (m)
Kesamaan geometris juga menunjukkan hubungan antara model dan tangki percobaan. Percobaan dari berbagai referensi :
44
TOOD : Lm < T tangki Lm < ½ B tangki
HARVALD: Bm < 1/10 B tangki Tm < 1/10 T tangki
UNIVERSITY OF NEW CASTLE : Lm < ½ b tangki Bm < 1/15 B tangki Ao m < 0,4 Ao tangki
2. Kesamaan kin ematis Kesamaan kinematis antara model dan kapal lebih menitik beratkan pada hubungan antara kecepatan model dengan kecepatan kapal sebenarnya. Dengan adanya skala yang menunjukkan hubungan antara kecepatan model dan kecepatan kapal yang sebenanya maka dapat dikatakan bahwa kesamaan kinematis bisa terpenuhi.
V
Fr=
g. L
……………………………………………………..……….(3.4)
Atau :
V m g . Lm
=
V S g . LS
…………………………………………..…………(3.5)
Dimana : Fr
= angka froude
Ls
= panjang kapal (m)
Lm
= panjang model (m)
Vs
= kecepatan kapal (m/dt)
Vm
= kecepatan model (m/dt)
45
= percepatan gravitasi (9,81 m/dt2)
g
3. Kesamaan Dinamis Gaya – gaya yang bekerja berkenaan dengan gerakan fluida sekeliling model dan kapal pada setiap titik atau tempat yang besesuaian harus mempunyai besar dan arah yang sama, dalam hal ini kesatuan harga Reynold yang menggambarkan perbandingan gaya – gaya inersia dengan viskositas :
Rn=
V . L
………………………………………………………..………(3.6)
ν
Atau : V m .Lm ν
=
V S .LS
.…………………………………………...………….(3.7)
ν
Dimana : Rn
= angka reynold
Ls
= panjang kapal (m)
Lm
= panjang model (m)
Vs
= kecepatan kapal (m/dt)
Vm
= kecepatan model (m/dt)
ν
= viskositas kinematis fluida (m 2/dt) = 1,1883 x 10-6 (m 2/dt)
g
= percepatan gravitasi (9,81 m/dt2)
Dengan demikian jika diinginkan tercapainya kesamaan dinamis disamping kesamaan geometris dan kesamaan kinematis, maka angka Reynold untuk model harus sama dengan angka skala penuh. Berdasarkan ukuran model yang digunakan towing tank dibagi atas : 1. Ukuran kecil (A) memakai model berukuran ± 1 m 2. Ukuran sedang (B) memakai model berukuran ± 6 m 3. Ukuran besar (C) memakai model berukuran ± 12 m
46
Gambar 17 . Kategori model kapal
47
Pusat penelitian dan pengembangan kapal yang besar umumnya memakai model kapal berukuran sedang (B) tetapi dapat pula memakai model besar (C), model kecil (A) akan memberikan hasil yang kurang tepat.
48
Penutup
49
Tugas : Percobaan di Towing Tank (berkelompok)
50
Soal 1. Tulis beberapa sistem / cara pengukuran tahanan model kapal di towing tank. 2. Tahanan secara global dikenal sebagai resistance dan atau drag. Dimana letak perbedaannya. 3. ITTC adalah singkatan dari .............. Apa saja kegiatannya
51
Pustaka 1.Sv Aa. Harvald, 1983, Resistance and Propulsion of Ships, John Wiley & Son 2.T. C. Gillmer and B. Johnson, 1982, Introduction to Naval Architecture, E. & F.N. Spon, Great Britain
52
BAB IV
KOMPONEN TAHANAN
Pendahuluan Bab ini meliputi pengelompokan subtahanan kapal baik oleh udara maupun udara. Untuk kapal lambat, tahanan udara relatif kecil. Tahanan (oleh) udara umumnya hanya satu subtahanan, sementara tahanan air terdiri atas dua subtahanan utama dan banyak sub dari subtahanan. Dengan mengetahui komponen tahanan seorang perancang kapal dapat merancang, khususnya terkait penghematan bahan bakar, kapal dengan besar tahanan yang relatif rendah. Hal penting dalam pencapaian sasaran adalah memahami aliran viscous (kental) terkait gesekan dan aliran nonviscous terkait tahanan sisa, khususnya terkait tahanan ombak kapal (wave making resistance). Tahanan ombak laut diperhitungkan terpisah, dan selanjutnya diberikan uraian secara lengkap komponen (sub) tahanan.
Pengelompokan Tahanan. Tahanan kapal, sebagai kapal permukaan memiliki lebih banyak komponen dibanding baik pesawat terbang maupun kapal selam karena kapal dipengaruhi oleh air (laut) dan udara. Dalam perkiraan besarnya gaya tahanan, kapal lebih rumit dari pada pesawat terbang dan kapal selam. Terkait ketelitian perhitungan, tingkat ketepatan tahanan kapal lebih rendah dari pada kedua pesawat itu. Gambar 18 menunjukkan aliran sekitar model, turbulen dan laminer yang ikut dipertimbangkan dalam evaluasi komponen tahanan, karena kapal ukuran besar aliran disekitarnya adalah turbulen. Secara umum dikenal dua komponen, yaitu komponen tahanan gesek, Gambar 19 dan komponen tahanan sisa. Komponen pertama
adalah tunggal (tanpa sub
komponen) sementara tahanan sisa, yang komponen utamanya adalah komponen tahan ombak, oleh gerak kapal ( wave making resistance) yang terjadi pada kecepatan tinggi, terdiri atas banyak subkomponen.
53
Gambar
18 Aliran transisi air sekitar model pada LWL
54
Gambar
19. Tahanan vs v / L0.5 (tipe displasemen)
55
Komponen tahanan secara lengkap dapat dilihat pada gambar 20.
Gambar 20
Komponen Tahanan Kapal Spesifik
56
Kurva koefisien tahanan kapal permukaan, Gambar 21 Kurva koefisien tahanan kapal selam (pada kedalaman jauh di bawah permukaan) ditunjukkan oleh Gambar 22.
57
Gambar 21 Kurva Koefisien Tahanan (Kapal Dipermukaan)
58
Gambar 22 Kurva Koefisien Tahanan (Kapal-Selam tanpa pengaruh Permukaan)
58
Gambar 22 Kurva Koefisien Tahanan (Kapal-Selam tanpa pengaruh Permukaan)
lix
Penutup
lix
Penutup
lx
Contoh soal Tuliskan rumus yang digunakan dalam penentuan besar komponen tahanan. Tuliskan pengertian suku yang terdapat dalam rumus. Jawab. Rumus umum tahanan adalah
R = 0.5 rho.v2 A Dimana Rho : densitas kg / m 3 (massa jenis) v
: kecepatan kapal
m / s ( 1 knot = 0.5 m/s)
A
: luas permukaan
m2
lxi
Tugas :
Soal :
lxii
Pustaka Sv Aa. Harvald, 1983, Resistance and Propulsion of Ships, John Wiley & Son 5. T. C. Gillmer and B. Johnson, 1982, Introduction to Naval Architecture, E. & F.N. Spon, Great Britain
lxiii
BAB V
PERKIRAAN TAHANAN KAPAL
Pendahuluan Cara perkiraan tahanan kapal khususnya pada tahap awal adalah simpel dan beragam. Pada perkiraan akhir perlu analisis yang membandingkan beberapa cara. Untuk capaian, minimal satu cara yang baku dikuasai, khususnya dengan model fisik, yang telah divalidasi
Uraian bahan pembelajaran Metode perkiraan Pertanyaan utama dalam proposal awal untuk kapal baru atau studi transportasi adalah seberapa besar tenaga yang diperlukan. Terdapat beberapa jawaban. Apabila hanya untuk rancangan awal, tiga kelompok dapat dipilih. 1. Metode tipe kapal (kapal pembanding) 2. Metode Statistik 3. Metode bertahap.
Metode pertama menggunakan koefisien Admiralty. Beberapa hasil perkiraan tahanan ditunjukkan Gambar
24 - 26. Khusus
percobaan model kapal yang relatif kecil perlu kurve dalam Gambar 23.
lxiv
Gambar 23
Koefisien tahanan versus angka Reynold
lxv
Gambar 24 Hasil percobaan model (fisik) Kapal
lxvi
Gambar 25
Ekspansi Prototipe Kapal ( Full-scale resistance Coefficient )
lxvii
Gambar
26
Tenaga kuda efektif Prototipe
lxviii
Metode Kapal Pembanding Metode ini harus memilih satu kapal pembanding, dimana kapal pembanding ini harus mempunyai tipe/jenis yang dengan kapal rancangan. Selain itu ukuran utama dan kecepatan kapal pembanding. Metode perhitungan tahanan kapal sangat banyak jenisnya, pada postingan ini akan membahas secara singkat 8 metode perhitungan tahanan kapal. Adapun metode-metode yang digunakan dalam perhitungan hambatan adalah tidak jauh bebrbeda dengan kapal rancangan yang diusulkan. Koefisien admiralty Ac untuk kapal pembanding dapat dihitung dengan memakai rumus Ac = 2/3 . V 3/ P
……………………………………………………. (4.1)
Di mana : P
=
daya untuk menggerakkan kapal pada displacemen dan
kecepatan V
Besarnya daya yang digunakan untuk menggerakkan kapal Pp = p3 . Vp 2/3/ Ac ………………..…………………………….. (4.2) Di mana ;
p = displasemen kapal rancangan Vp = kecepatan kapal rancangan
Metode Statisti k Metode ini dapat digunakan jika terdapat beberapa data propulsi dari beberapa kapal dikumpulkan dan dipelajari statistiknya. Hasilnya dapat berupa program untuk perhitungan atau seperangkat diagram yang menyatakan daya sebagai fungsi dari blok koefisien, displasemen, ratio panjang-displasemen. Metode Satu per Satu
lxix
Perhitungan tahanan dengan metode ini dapat diperkirakan dengan beberapa cara a. Metode Foude Pada tahun 1868, William Froude mengirim memorandum perihal ” Observation an suggestion on the subyek of determining by experiment the resistance of ship ” ( Pengamatan dan saran mengenai penentuan tahanan kapal melalui percobaan ) kapal Chief constructor angakatan laut inggris ( Froude, 1955 ). Tahanan suatu kapal terdiri dari tahanan gesek (Rf) dan tahanan sisa (Rr). 1) Tahanan gesek (Rf) disebabkan karena pengaruh viscositas dan gaya inersia 2) Tahanan sisa (Rr) disebabkan karena pengaruh gaya grafitasi dan gaya inersia. Jadi tahanan sisa tidak tergantung pada tahanan gesek. Mengikuti hokum Froude untuk model Vm = Vs /√ λ …..…………………………………………. (4.3) Dimana : Vm = kecepatan model Vs
= kecepatan kapal
λ
= ratio skala model dan kapal
maka tahanan total kapal adalah ;
Rts = Rfs + Rrs …………………………………………
(4.4)
Froude menganggap bahwa tahanan gesek benda berbentuk kapal sama dengan tahanan gesek pelat segi empat yang mempunyai luas bidang basah dan panjang yang sama dengan luas bidang basah dari kapal tersebut. Ini berarti permukaan basah kapal (S) dihitung sebagai perkalian antara panjang kapal dengan panjang lengkung sisi badan kapal (girth) rata-rata.
lxx
Gambar 27. Sketsa metode konversi Froude
lxxi
b. MetodeTefler Pada tahun 1972 E.V Tefler menerbitkan makalah mengenai tahanan kapal dan model, gambar 28 yang kemudian menguraikan salah satu model yang diperkenalkanya untuk menggabungkan hukum mengenai kesamaan tahanan total spesifik (resistance similarity) diberikan oleh Froude dan Reynolds, dan merupakan fungsi serentak dari angka Reynold dan angka Froude, yaitu : R / (ρ A atau R / (ρ A
)
= f ( V / √GL + v / VL
………………………. (4.5)
) = a + b (( ν / √VL ) 1/3 )
Untuk tahanan spesifik total, a tergantung kepada ratio kecepatan panjang, dan harganya tetap jika rasio kecepatan panjang kapal tersebut tetap, dan b tergantung pada banyaknya tahanan total yang dipengaruhi oleh skala.
lxxii
Gambar 28. Metode prakiraan menurut Telfer
Kurva angka Froude yang tetap semuanya hampir sejajar dengan garis yang dinyatakan sebagai:
0,242/√Cf = log 10 (Rn Cf) ……………………………………….. (4.6)
Selanjutnya tahanan kapal dapat dihitung dengan rumus : RTs = Cts ( ½ ρs .
. Ss) ..……...……………………….. (4.7)
Dimana : Vs = kecepatan kapal, Ss = permukaan basah kapal Ps = Massa jenis air laut.
lxxiii
c. Metode ITTC 1957 ” International Towing Tank Conference ( ITTC )” 1957.adalah metode yang didasarkan pada asas Froude dan garis korelasi model – kapal ITTC 1957 dan telah diputuskan untuk mengambil garis yang diberikan dalam rumus : ……………….………………………….
(4.8)
Cf = koefisien tahanan gesek kapal Rn = angka Reynold
Rn
=
Vs. Lwl ν
…...……….…………….……………… (4.9)
Koefisien tahanan total model ditentukan melalui pengujian model di tangki percobaan ……………………….…………………..
(4.10)
dimana : Rtm = tahanan model, dan Vm
= kecepatan model
Sm
= luas permukaan basah model.
Koefisien tahanan sisa model dihitung dengan rumus ; Crm = Ctm - Cfm ……………………………………………. (4.11) Koefisien tahanan sisa kapal pada angka Froude model dan angka Reynold yang sesuai adalah :
lxxiv
Crs = Crm
……………………………………………….. (4.12)
Jadi koefisien tahanan total kapal Cts = Cfs + Crs + CA ……………………………. (4.13) Dimana CA adalah koefisien penbambahan tahanan untuk korelasi model – kapal. Displacement 1,000 t 10,000 t
0,6 x 0,4 x
100,000 t 1000,000 t
0 -0,6 x
d. Metode Hughes Pada tahun 1954, G Hughes mengajukan rumus untuk dipakai dalam korelasi antara model dengan kapal ( Hughes, 1954 ). Dalam makalahnya diberikan hasil dari percobaan tahanan gesek dengan memakai sejumlah permukaan bidang yang mulus dalam aliran turbulen. Rumus untuk koefisien tahanan kapal diajukan sebagai berikut : …………………………………………….. (4.14)
Rumus ini cocok dengan hasil percobaan. Lebih lanjut diuraikan bahwa tahanan kapal merupakan jumlah dari tiga bagiang sebagai berikut : 1. Tahanan gesek permukaan bidang yang mempunyai luas permukaan basah dan
panjang rata-rata yang sama dengan luas permukaan
basah dengan panjang kapal, didalam aliran dua dimensi. 2. Tahanan bentuk merupakan kelebihan dari tahanan tersebut diatas yang akan dialami kapal jika badan kapal tersebut terbenam dalamdalam sebagai bagaian model rangkap.
lxxv
3. Tahanan permukaan bebas, merupakan kelebihan dari tahanan total permukaan model diatas permukaan kapal yang terbenam dalamdalam
ketika
menjadi
bagaian
dari
model
rangka.
Berdasarkan uraian di atas, maka persamaan tahanan dapat ditulis sebagai berikut
Tahanan total = tahanan gesek dasar + tahanan bentuk + tahanan permukaan bebas
……..……..
(4.15)
Tahanan permukaan bebas dapat dicari melaluiuji model sebagai kelebihan
tahanan total sesudah tahanan gesek ditambah dengan
tahanan bentuk.
Faktor
koreksi
CA yang memperhitungkan
kekasaran permukaan badan kapal dan tahanan total kapal dapat dihitung dengan rumus ; Rts = Ct ( ½ ρs .
. Ss) ……………………………… (4.16)
e. Metode
Prohaska
Metode ini dibuat berdasarkan asas Hughes dalam diskusi tentang makalah Hughes ( 1966 ) . Dimana Prohaska memberikan formula untuk menentukan pengaruh bentuk tahanan viskos melalui percobaan dengan kata lain metode penentuan factor bentuk dalam tiga dimensi pada gesekan pelat dasar.
K = ( Cv – Cfo ) / Cf ……………………………………… (4.17) Dimana : Cv
=
koefisien tahanan viskos total
Cfo = koefisien tahanan gesek dalam dua dimensi
lxxvi
f.
Metode ITTC 1978. untuk perkiraan unjuk kerja kapal berbaling – baling tunggal. Tahun 1978 para organisasi anggota ITTC diberi tahu agar memakai, sebagai standart sementara, suatu metode yang disebut ” ( 1978 ITTC 1978 untik perkiraan unjuk kerja kapal berbaling – baling tunggal ). Koefisien tahanan total untuk kapal tanpa lunas bilga adalah : Cts = (1+k) Cfs + Cr + CA = CAA
…………………
(4.18)
Dimana Cfs =
koefisien tahanan gesek kapal menurut korelasi ITTC
1957 Cr = Koefisien tahanan sisa dihitung dengan rumus: Cr = Ctm – (1+k) Cfm ………………………..
(4.19)
g. MetodeYamagata. Metode perhitungan tahanan kapal ini diperkenalkan oleh Dr. Yamagata. Pada metode ini banyak menggunakan diagram. Metode Yamagata hanya diperhitungkan tahanan gesek dan tahanan sisa, Koefisien tahanan
sisa
kapal
sesungguhnya
kemudian
digambarkan
pada
diagram, dan merupakan koefisien tahanan sisa kapal dengan ratio B/L = 0,1350 dan B/T + 2,25. Jika harga B/L dan B/T tidak sesuai maka rasio B/L dan B/T harus dikoreksi. Urutan perhitungan Metode Yamagata adalah sebagai berikut: 1. Koefisien
tahanan
sisa
(Cro)
ditentukan
dari
diagram
yang
merupakan fungsi dari angka Froude (Fn) dan koefisien Blok (Cb) (gambar 29) 2. Apabila rasio B/L tidak sama dengan rasio kapal standar (B/L = 0,1350) , maka koefisien resistance hasil pembacaan diagram harus dikoreksi dengan menggunakan diagram pada gambar (gambar 30)
lxxvii
3. Apabila rasio B/T tidak sama dengan rasio kapal standar (B/T = 2,25) , maka koefisien resistance hasil pembacaan diagram harus dikoreksi dengan menggunakan diagram pada gambar 31.
lxxviii
Gambar 29 Koefisien tahanan sisa untuk standar hull
lxxix
Gambar 30. Koreksi nilai B/L
lxxx
Gambar 31.
Koreksi nilai B/T
lxxxi
Koreksi lain Koreksi Appendages (C) Pertambahan Resistance (%)
Cargo Ship, Cargo &
High Speed
Passenger Ship
Passenger Ship
Single
Twin Screw
screw Bossing
0
2,5
4,0
Bilge Keel
3
2,5
4,5
4. Residual resintance coefficient diperoleh dari penjumlahan point 1, 2, 3, dan 4 yaitu : Cr = kr (Cro + ( Cr)B/L + ( Cr)B/T (1 +C%) ………………………(4.20)
Dimana : kr
= 1 untuk single screw 1,1 - 1,2 untuk twin screw
5. Tahanan sisa (Residual Resistance) diperoleh dengan persamaan : R = Cr ½ ρ V 2/3 V2 10-3
(KN) ………………..…………………(4.21)
6. Koefisien tahanan gesek (Frictional resistance coefisient) ditentukan dengan rumus Schoenherr : Cf = 0,463 (10 log Rn)-2,6 ……………………………………….. (4.22)
Dimana : Rn = V L/ν
…………………………………………………….. (4.23)
lxxxii
Akibat kekasaran permukaan badan kapal, maka Cf’
Cf’ = 1,04 Cf ………………………………………………………(4.24)
Hambatan gesek diperoleh dari persamaan : Rf = ½ ρ S V 2 10-3 Cf’ (KN)
………………………………….(4.25)
Dimana: S = Luas bidang basah kapal =1,053L B (1,22 T/B + 0,46) Cb + 0,765) …………………….(4.26)
7. Tahanan total kapal
Rt = Rr + Rf
(KN)
…………………………………….(4.27)
8. Daya efektif kapal (HP)
EHP = Rt V / 75
(HP)
……………………………………….(4.28)
h. Metode Guldhammer Dalam publikasi Ship Resistance ( Guldhammer dan Harvald, 1965, 1974 ) disajikan koordinasi dari hasil yang dikumpulkan dari berbagai pengujian dari tangki percobaan. Penganalisaan metode Gulhamer ini dilakukan dengan cara
1. Semua data diacukan pada daerah (lingkup) model dan tahanan model (Rtm) ditentukan sebagai fungsi kecepatan
2. Koefisien tahanan total spesifik model ( Ctm ) yaitu Ctm = Rtm / ½ P Vm2 Sm, …………………………………(4.29)
lxxxiii
Dimana P
= Massa jenis,
Vm = kecepatan model Sm = permukaan basah.
3.
Koefisien tahanan sisa spesifik
Cr = Ctm – Cfm,
Koreksi untuk koefisien tahahan sisa adalah :
a.
Koreksi ratio B/T
Diagram utama dibuat berdasarkan rasio Lebar- sarat B/T = 2,5. Harga CR ntuk nilai B/T lebih besar atau lebih kecil dari 2,5, maka harus dikoreksi.
10 Cr = 10 Cr (B/T=2,5) + 0,16(b/t-2,5) …………….. (4.30)
b. Koreksi terhadap LCB
Untuk kapal yang mempunyai LCB di depan LCB standar koreksinya 10 Cr = 10 Cr(std) + (10 Cr/LCBx[LCB}) ………. (4.31)
Untuk LCB yang terletak dibelakang LCB standar tidak diadakan koreksi.
c.
Koreksi terhadap bentuk badan kapal Koreksi badan kapal, kurva yang dipakai dianggap berlaku untuk kapal yang mempunyai bentuk yang standar, yaitu penampangnya bukan yang benar-benar berbentuk U dan V yang extrim maka harga 10 Cr dapat dikoreksi sebagai berikut:
lxxxiv
Ekstrim U Bentuk haluan
- 0,1
Bentuk buritan
+ 0,1
Ekstrim V + 0,1 - 0,1
d. Koreksi terhadap bentuk haluan kapal Jika kapal mempunyai haluan gembung , maka harga Abt/Ax
≥0,10 (Abt adalah luas penampang haluan gembung dan Ax luas penampang tengah kapal), maka koreksinya adalah : Koreksi 10 Cr terhadap haluan
Fn
φ 0,15
0,18
0,24
0,27
0,21
0,33 0,30
0,36
0,50
+0,2
0
-0,2
-0,4
-0,4
0,60
+0,2
0
-0,2
-0,3
-0.3
-0,2
-0,3
-0,3
0,70 0,80
+0,1
+0,2
0
0
-0,2
-0,4
e. Koreksi terhadap anggota badan kapal Koreksi untuk daun kemudi dan lunas bilga tidak ada ,karena bentuk standar sudah mencakup keduanya. Boss baling-baling, untuk kapal penuh nilai Cr dinaikkan sebesar 3-5 % Bracket dan poros baling-baling untuk kapal yang ramping , Cr dinaikkan sebesar 5 – 8 % f. Jumlah masing-masing koreksi koefisien tahanan sisa. g. Penentuan angka reynold (Rn)
lxxxv
Rn =
VsxLwl
………………………………………….. (4.32)
υ
Dimana :
υ
= 1.18831 x 10 -6 m2/dt
1. Koefisien Tahanan Gesek (Cf) a. Koefisien tahanan gesek (Cf) menurut ITTC 57
103 Cf =
0,075
………………………………….(4.33)
Log10 Rn − 2)
b. Koreksi Cf untuk anggota badan kapal banyak dilakukan dengan jalan menaikkan
Cf
sebanding dengan permukaan basah anggota
badan kapal,
Cf = S1/S . Cf(ITTC57)
Dimana :
…………………………………. (4.34)
S1 = luas permukaan basah termasuk anggota badan (1-3)% manhull S
= Luas permukaan basah
2. Koefisien Tahanan Tambahan (Ca) Permukaan kapal tidak akan pernah mulus sekalipun kapal tersebut masih baru
dan catnya masih mulus. Koefisien penambahan
tahanan untuk korelasi model kapal umumnya sebesar Ca = 0,0004, namun demikian pengalaman lebih lanjut menunjukkan bahwa cara demikian itu tidak benar. Karena itu diusulkan koreksi untuk pengaruh kekasaran dan pengaruh kondisi pelayaran percobaan sebagai berikut : Untuk kapal dengan L ≤ 100 m. ------= 150 m -------
10 Ca = 0,4 = 0,2
lxxxvi
= 200 m. -------
= 0
= 250 m -------
= -0,2
≤ 300 m. -------
= -0,3
3. Koefisien Tahanan Udara (Caa) a. Tahanan udara (Caa); Jika tidak diketahui data angina dalam perancangan kapal, maka disarankan untuk dikoreksi 10 Cr sebagai berikut : 10 3Caa = 0,07 …………………………………… (4.35) b. Koreksi untuk tahanan kemudi sekitar 10 3 Cas = 0,004 4. Koefisien tahan total kapal (Ct) adalah
Ct = Cr + Cf + Ca + Caa
………..………………. (4.36)
lxxxvii
Gambar 32. Koefisien tahanan sisa terhadap rasio kecepatan-panjang kapal runtuk harga koefisien prismatik 4,0
lxxxviii
Gambar 33. Koefisien tahanan sisa terhadap rasio kecepatan-panjang kapal runtuk harga koefisien prismatik 4,5
lxxxix
Gambar 34. Koefisien tahanan sisa terhadap rasio kecepatan-panjang kapal runtuk harga koefisien prismatik 5,0
xc
Gambar 35. Koefisien tahanan sisa terhadap rasio kecepatan-panjang kapal runtuk harga koefisien prismatik 5,5
xci
Gambar
36. Koefisien Tahanan Sisa vs ratio v-L (Kecep – Panj.) nilai Koefisien Prismatik Longitudinal
6.
xcii
Gambar 37
Koefisien Tahanan Sisa vs ratio v-L (Kecep – Panj.) nilai Koefisien Prismatik Longitudinal
6.5
xciii
Gambar
38 Koefisien Tahanan Sisa vs ratio v-L (Kecep – Panj.) nilai Koefisien Prismatik Longitudinal
7.
xciv
Gambar 39 Koefisien Tahanan Sisa vs ratio v-L (Kecep – Panj.) nilai Koefisien Prismatik Longitudinal
7,5
xcv
Gambar
40 Koefisien Tahanan Sisa vs ratio v-L (Kecep – Panj.) nilai Koefisien Prismatik Longitudinal
8.
xcvi
i.
Perhitungan Tahanan Dengan Metode Holtrop-Mennen Pada
beberapa
peninjauan
yang
metode
perhitungan
berdasarkan
suatu
pengestimasian nilai hambatan haluan
hambatan
kesepakatan,
kapal seperti
terdapat pada
gembung yang hanya mrninjau
haluan genbung tersebut secara terpisah. Atas dasar itulah J.Holtrop dan G.G.J.Mennem membuat suatu metode yang mengandalkan ketepatan perhitungan dengan pengambilan data dan pengolahannya secara statistik yang kemudian dikenal dengan “Metode Prediksi Daya Efektif Statistik” atau disingkat “Metode Tahanan Kapal Statistik”. Berdasarkan buku rsistance and propulsion of ship (halaman 117), tahanan total yang terjadi pada sebuah kapal dapat dihitung dengan memakai rumus ; RT = ½ ρ V2 S C T (kg)
………….………………..………………. (4.37)
Dimana ; RT
= tahanan total kapal (kg)
CT
= koefisien tahanan total
ρf
= massa jenis fluida (kg/m 3)
V
= kecepatan kapal (m/s)
S
= luas bidang basah (m2)
xcvii
Koefisien tahanan total sebuah kapal dapat diuraikan sebagai berikut ;
CT = C F + C R + C A ………..……………………………..........
(4.38)
Dimana : CT
= koefisien tahanan total
CF
= koefisien tahanan gesek
CR
= koefisien tahanan sisa
C A
= koefisien tahanan tambahan
Langkah dalam perhitungan tahanan kapal dengan metode Holtrop adalah sebagai berikut : 1. Penentuan Tahanan Gesek (RF) a. Penentuan harga koefisien gesek (CF) Harga koefisien gesek ditentukan berdasarkan persamaan ITTC 1957 sebgai berikut (Harvald, 1992) :
CF
=
Rn
=
0,75 (LOG10 Rn - 2) 2
Vs. Lwl ν
.………...…………………………(4.39)
.....…………………………...……..………(4.40)
xcviii
Dimana, CF
= koefisien tahanan gesek
Rn
= angka reynolds
Vs
= kecepatan kapal (m/s)
v
= viskositas kinematis fluida = 1,1883 x 10-6 (m 2/s)
b. Perhitungan panjang bagian kapal yang mengalami tahanan langsung (length of run) ditentukan dengan persamaan :
⎧1 − C P + (0,06 xC P x% LCB ) ⎫ LR=LBP ⎨ ⎬ …………………….………..(4.41) 4 C 1 − P ⎩ ⎭ Dimana : LR
= panjang bagian kapal yang menngalami tahanan langsung (m)
LBP
= panjang kapal (m)
CP
= koefisien prismatic horizontal
%LCB = presentase letak titik tekan
c.
Perhitungan harga faktor lambung (1 + K1) Faktor lambung yang memperlihatkan hubungan tahanan viskositas bentuk lambung dengan tahanan gesek dapat dicari dengan persamaan (1 + K1) = 0,93 + {[0,487118 x (B/Lwl)]1,06806x (T/Lwl) 0,46106 x (Lwl/LR)0,121563xLwl3/∆)0,36486}/(1–CP)0,604247 …………………(4.42)
xcix
2. Perhitungan tahanan gesek (RF) ditentukan dengan persamaan :
RF=ρ/2xVs2x S x CFx (1 + K 1) ……….………………..…...……(4.43) Dimana :
ρf
= massa jenis fluida = 104,51 kg/m3 …….....................…… (untuk air laut) = 101,96 kg/m3….……………….… (untuk air tawar) = luas permukaan basah (m2)
S
(1+K1) = harga faktor lambung
3. Penentuan Tahanan Bagian Tambahan (R AP) a. Perhitungan harga tahanan bagian tambahan (R AP) dapat ditentukan dengan rumus : R AP = ρf / 2 x Vs 2 x As x C Fx (1 + K 2)
…………………… (4.44)
Dimana : As
= luas bagian – bagian tambahan (m2)
(1+K2) = harga faktor bagian tambahan
b. Perhitungan harga faktor bagian tambahan (1 + K 2 ) dengan persamaan sebagai berikut : (1 + K2) = ∑ E 2 / ∑E1
c
Table 2.1. penentuan harga faktor bagian tambahan.
Ada = 1 Bagian
Faktor
Produk
0
1,5
0
Kemudi & Skeg
0
2
0
Kemudi kembar
0
2,8
0
Y Bracket
0
3
0
Skeg
0
2
0
Shaft bossing
0
3
0
Shell bossing
0
2
0
Shaft telanjang
0
4
0
Sirip bilga
0
2,8
0
Dome
0
2,7
0
Lunas bilga
0
1,4
0
Tidak ada = 0 Konvensional Stern & kemudi
∑1 = 0
∑ 2= 0
ci
4. Penentuan Tahanan Akibat Gelombang (R W) Perhitungan tahanan akibat gelombang (R W) dapat dihitung dengan persamaan : RW=C1xC2xP5 x ∆ x ρf x g x e {(M1/Fn 0,9)+(M2 Cos(P5)} ………….…...(4.45)
Dimana : RW = tahanan akibat gelombang (Kg,ton)
C1 =
2223105 x ( B / Lwl )
3, 78613
x (T / B )
(90 O − α )
1, 07961
………….……..….….(4.46)
Dimana :
α
= sudut kemiringan ( entrance) = 125,67 x B/Lwl – 162,25 x (Cp) 2+ 234,3 x (Cp) 3+ 0,155 x %Lcb
C2 = 1/[e(1,89x10)] ………………………….……………….………..(4.47)
P5 = 1 −
0,8 xATS BxTxCm
……………….………………………...……..(4.48)
cii
5. Perhitungan tahanan tekanan tambahan dari haluan gembung dekat permukaan air (R B) dapat dihitung dengan persamaan :
⎡ ABT 2 / 3 ⎤ ⎡ Fni 3 ⎤ RB=0,11x ρxgx ⎢ (3 / pb ) ⎥ ⎢ ………….…………………..(4.49) 2 ⎥ + e ( 1 Fn ) ⎣ ⎦⎣ ⎦
6. perhitungan tahanan tambahan akibat adanya transom yang terbenam (RTR), dapat dihitung dengan persamaan : RTR=0,5xρf xV2xATSx (1-0,2CK) ……….….…..….……..………….(4.50)
Dimana : CK=
Vs
2 xgxATS
…………..………………...…….……………(4.51)
B + ( BxCwl)
7. Perhitungan tahanan akibat korelasi model kapal (R M) Penentuan harga tahanan akibat korelasi model (RM) dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan : RM=ρf /2xVs2xSxCa …………………………………….……..(4.52)
ciii
Dimana : RM
= tahanan korelasi model
ρf
= massa jenis fluida (kg/m 3)
Vs
= kecepatan kapal (m/dtk)
S
= luas bidang basah kapal (m 2)
Ca
= koefisien korelasi model
8. Penentuan tahanan total (R T) Setelah kesemua tahanan diatas sudah diperoleh maka harga tahanan total dapat diperoleh dengan menjumlahkan keseluruhan tahanan yang sudah diperoleh dengan persamaan :
RT=RF+R AP+RW+RB+RTR+ RM ……………………………….(4.52)
civ
Percobaan tahanan m odel kapal bersiri p Penelitian kapal (cepat) patroli telah dilakukan (Djabbar dan Baharuddin, 2009). Digunakan dua konfigurasi, yaitu dengan dan tanpa sirip. Dalam sirip ditempatkan hidrofoil sebagai penguat dan pembangkit daya angkat. Foil yang digunakan adalah Foil NACA 2412 . Hasil penelitian menunjukkan/diusulkan adalah sudut serang 2 derajat untuk luas foil 6 m 2 dan 4 derajat untuk luas 9 m
2
. Hasil itu diperoleh secara
teori (perhitungan dengan model matematika). Penelitian awal terdahulu (Irfan Ashari, 2005) dengan pemakaian pegas, baik dengan dan tanpa pegas, yang ditunjukkan Gambar
41-43 . Antara tahun 2005 sampai tahun 2009. Djabbar dkk.
Telah mempublikasikan serentetan percobaan tahanan model kapal bersirip.
cv
Gambar 41 Model fisik bersirip sedang ditarik
cvi
Gambar 42
Model ditarik tanpa sirip
cvii
a
cviii
B
Gambar 43 Pengukuran tahanan dengan pegas
cix
Penutup
cx
Tugas : Tugas Mandiri Mahasiswa Tentukanlah besar tahanan kapal rancangan dengan menggunakan dua merode perhitungan antara Metode Yamagata, Metode Guldhammer, dan Metode Holtrop\ f. Contoh hasil perhitungan Tahanan Kapal
cxi
Metode Holtrop – Mannen
Kecepatan Item /Formula
Unit
1
Kecepatan (Vk)
2
Kecepatan (Vs)
3
V1
V2
V3
Knot
8.00
9.00
10.00
m/s
4.1152
4.6296
5.144
Fn =Vs / (g . lwl)1/2
0.265
0.298
0.331
4
Rn =VL/ν
3,51 x 10
3,24 x 10
2,97 x 10
5
Cf = 0,075/(log Rn-2)2
0.00162
0.00159
0.00157
6
LR
11.686
11.686
11.686
7
(1+k1)
1.33
1.33
1.33
8
RF
9
(1+k2)
10
R AP
11
Koef.
12
8
N
476.571
8
592.889
8
720.890
1.68
1.68
1.68
18.03
22.43
27.27
0.793
0.793
0.793
koef.C1
36.822
36.822
43.723
13
koef.C3
0
0
0
14
koef.C2
1
1
1
15
koef.M1
-3.200
-3.200
-3.200
16
koef.M2
-0.046
-0.110
-0.187
17
koef.P5
1
1
1
18
RW
19
koef.Pb
N
N
337.357 0
1090.249 2491.771 0
0
cxii
20
Fni
21
RB
22
koef.Ck
23
RTR
24
koef.C4
N
N
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5,07 x 10-
5,07 x 10-4
5,07 x 10-3
25
koef.Ca
26
RM
N
2534.73
3208.02
3766.32
27
RT
N
3366.69
4913.59
7006.25
28
RT
kN
3.3667
4.9136
7.0063
29
EHP= RT . v / 735,5
5
HP
184.73
303.31
480.54
cxiii
Metode Guldhammer
Kecepatan Uraian
Unit
1
Fn/(V/ √g L)
2
Kecepatan (V)
knot
3
Kecepatan (V)
m/dt
4
103C r/(L/V 1/3)
5
Koreksi B/T
6
Koreksi LCB
7
Koreksi bentuk lambung
8
Koreksi Bow
9
Koreksi bagian tambahan
10
Jumlah koreksi 103 Cr (5+6+7+8+9)
11
10-6 Rn = 10 -6 VL/ ν
12
103 Cf = 0,075/(logRn2)2
13
10-6 Cf’ = 103C f ( S’/S)
1
2
3
4
cxiv
14
103 CA (tah angin)
15
103C AS (tah streeng)
16
Jumlah koreksi 103 Cf (12+13+14+15)
17
Ct = poin 10 + poin 16
18
Rt =1/2. Ct.ρ.V2.S
N, kN
19
EHP = Rt V/k
HP
Harga k = 735,5 untuk Rt dalam Newton = 0,7355 untuk Rt dalam kilo Newton
cxv
Metode Yamagata
Perhitungan Tahanan Kapal MP Lae-lae No Uraian Satuan V
V
V
1
Kecepatan kapal (vs)
knot
13
14
15
2
Kecepatan kapal (vs)
m/s
6.6872
7.2016
7.7160
3
Reynold Number (15OC)
1.10104E+0 8
1.18574E+0 8
1.27043E+0 8
4
Koefisien hambatan gesek(CF)
0.0021
0.0020
0.0020
5
Tahanan gesek (RF)
N
1704.2889
1930.4812
2168.0745
6
Tahanan gesek (RF)
kg
170.4289
193.0481
216.8075
7
Froude Number
0.5599
0.6030
0.6461
8
B/L - 0,135
0.0986
0.0986
0.0986
9
B/T - 2,25
1.5278
1.5278
1.5278
10
(DrR'.B/L)/(B/L -0,135)
0.5
0.51000
0.515
11
(DrR'.B/T)/(B/T -2,25)
-0.0063
-0.0065
-0.0069
12
(DrR'.B/L)
0.04930
0.05028
0.05078
cxvi
13
(DrR'.B/T)
-0.00966
-0.00996
-0.01053
14
Koefisien Tahanan sisa (rRo)
0.052
0.05489
0.05625
15
Koefisien Tahanan sisa (rR')
0.09164
0.09521
0.09650
16
Hambatan sisa (Rr)
N
12807.688
15432.595
17955.588
17
Hambatan sisa (Rr)
kg
1280.769
1543.259
1795.559
18
Hambatan total (Rx)
kg
1451.198
1736.308
2012.366
19
Rtot
kg
1741.437
2083.569
2414.839
20
EHP
hp
155
200
248
cxvii
Soal : 1. Tulis perbedaan penentuan tahanan kapal pada tahap awal (preliminary) rancangan dari tahap akhir (siap buat)
cxviii
Pustaka 1. Sv Aa. Harvald, 1983, Resistance and Propulsion of Ships, John Wiley & Son 2. T. C. Gillmer and B. Johnson, 1982, Introduction to Naval Architecture, E. & F.N. Spon, Great Britain 3. M.A. Djabbar, 2007, Theoretical Prediction of Ship Model Resistance with semi Elliptical section, Nozzle-like Strips, Sem. Nasional, Teori & Aplikasi Teknologi Kelautan, ITS, Surabaya 4. Fundamental of Ship Resistance and Propulsion.by D.J. Van Mannen, 1957 5. A. Jamaluddin, 2011, Private communication
cxix
BAB VI
POLA TAHANAN KAPAL TERTENTU
Pendahuluan Mengenal bentuk tahanan lewat bentuk kurva adalah sasaran pembelajaran. Untuk mencapai sasaran itu, selain mengkaji literatur terkait, mengamati percobaan model multi hull ( badan ganda). Hasil percobaan dapat divalidasi dengan hasil peneliti (pakar) lain.
Uraian bahan pembelajaran Kapal umum (satu badan , monohull) Bentuk kapal sangat variatif, baik di bagian bawah (terendam), dilengkapi bulbuous bow , Gambar 44 dan 45 maupun bagian atas, demi keindahan.
cxx
Gambar 44
Bulbuous bow depan bawah
cxxi
Gambar 45
Kapal muatan curah ukuran sedang, Molded bulbuous bow
cxxii
Untuk kapal berbadan satu ditunjukkan Gambar 46a dan berbadan dua oleh Gambar 46b.
R (N)
v (kecepatan ) a. Monohull
cxxiii
R
v (kecepatan) b. Twinhull
Gambar 46 Tahanan kapal badan ganda (Twinhull, Catamaran)
cxxiv
Gambar 47 Tahanan tanpa dan dengan sirip Bentuk tahanan kapal umum yang dilengkapi sirip ditunjukkan Gambar 47.
cxxv
Pustaka 1.M.A. Djabbar, 2007, Theoretical Prediction of Ship Model Resistance with semi Elliptical section, Nozzle-like Strips, Sem. Nasional, Teori & AplikasiTeknologi Kelautan, ITS, Surabaya 2. Sv Aa. Harvald, 1983, Resistance and Propulsion of Ships, John Wiley & Son
cxxvi
Soal : Gambar towing tank kecil Gambar towing tank besar Jelaskan beberapa perbedaan
cxxvii
EVALUASI Keberhasilan mahasiswa dengan tersedianya bahan ajar akan lebih baik. Sebagai ukuran,
termasuk keberhasilan staf pengajar, perlu evaluasi. Untuk mata kuliah
tahanan kapal, karena terdapat bagian percobaan, mahasiswa akan memperoleh banyak hal tentang teknik perkapalan (Naval Architecture). Evalusi yang akan diterapkan adalah diskusi, ujian tulis , dan lisan, agar mahasiswa. Mampu menjelaskan dan menghitung besar tahanan suatu kapal. Mampu menjelaskan dan menghitung besar daya efektif suatu kapal, dan Mampu menjelaskan pola tahanan yang dicirikan suat jenis kapal. Penilaian terkait kemampuan analisis dan keaktifan dan penerapan
cxxviii
PENUTUP Mata kuliah tahanan kapal wajar apabila disebut mata kuliah sentral / inti karena disamping perhitungan, percobaan, juga terkait daya mesin (tipe mesin). Materi di dalam bahan ajar ini tanpa belajar berkelompok agak berat bagi mahasiswa. Disarankan sekali lagi mahasiswa harus serius dan bekerja sama secara fair. Kekurangan bahan disini dapat dilengkapi dari sumber lain. Dengan tersedianya fasilitas internet dimana-mana, informasi disitu ditambah pustaka yang lain akan mempercepat pemahaman
dalam mencapai sasaran pembelajaran. Soal yang
diberikan dalam bahan ajar harus dikerja / dilatih untuk memperoleh nilai optimum. Berdasarkan hasil kerja tugas yang telah diselesaikan oleh mahasiswa, diberikan penilaian berdasarkan kriteria : 1. Ketuntasan dan kebenaran tugas serta keaktifan asistensi 2. Keaktifan dan penguasaan materi tugas
3. Kejelasan uraian dari hasil tes kemampuan teori.