its-undergraduate-16587-4106100044-paper_4

7/23/2019 ITS-Undergraduate-16587-4106100044-Paper_4

1/8

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN

Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111Telp : 031 594 7254, Fax : 031 596 4182

Email : [email protected]

Paper Tugas Akhir M.A. Hamdani 4106100044

ANALISA HAMBATAN KAPAL KATAMARAN DENGAN VARIASI JARAK DEMIHULL

MENGGUNAKAN PROGRAM MAXSURF

M.Arief Hamdani.(1)

, I.K.A.P Utama(2)

Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan ITS Surabayae-mail : [email protected]

1Mahasiswa Teknik Perkapalan,

2Staf Pengajar Teknik Perkapalan, FTK-ITS

Abstrak

Dalam tiga dasawarsa terakhir ini terdapat peningkatan yang pesat akan kebutuhan kapal berbadan banyak atau

multihull salah satunya adalah kapal katamaran. Salah satu aspek yang perlu diperhatikan pada kapal katamaran adalah

keakurasian dalam mengestimasi hambatan pada tahap awal proses design dimana hambatan kapal merupakan aspekyang sangat penting diketahui untuk menghitung daya mesin suatu kapal. Tugas akhir ini menjelaskan tentang pengaruh

jarak pemisah demihull (S/L) terhadap hambatan kapal katamaran. Variasi jarakpemisah lambung demihull yaitu

S/L=0.2; 0.3; 0.4 dan 0.5. Selain itu juga dilakukan variasi bentuk lambung katamaran yaitu bentuk simetris, tidaksimetris dan tidak sejajar (stagger). Analisa perhitungan hambatan menggunakan program hullspeed-maxsurf dengan

variasi kecepatan pada angka Froude 0.1 -1.0. Dari hasil analisa didapatkan hambatan kapal katamaran simetris lebih

kecil dibandingkan dengan katamaran asimetris dan juga bentuk stagger dapat menurunkan hambatan total kapal.

Kata kunci: katamaran simetris, katamaran tidak simetris, katamaran tidak sejajar(stagger), rasio jarak pemisah

lambung demihull (S/L)

Pendahuluan

1.1.Latar Belakang MasalahDalam tiga dasawarsa terakhir ini terdapat peningkatan yang pesat akan kebutuhan berbadan banyak atau

multihull untuk aplikasi kapal penumpang, kapal ikan, sporting craft dan kapal oceanografi (Utama, 2006). Berbagai

bentuk kapal kemudian dikembangkan untuk memenuhi criteria design kapal dimana konsep kapal katamaran yang

paling banyak dipilih dan mendapatkan perhatian karena sejumlah kelebihannya antara lain memiliki luasan geladakyang besar dan stabilitas melintang yang baik bila dibandingkan kapal berbadan tunggal (Insel dan Molland,1992).

Hambatan akibat gelombang adalah komponen paling penting pada kapal. Pada umumnya rasio kerampinganyang besar dibutuhkan untuk mengurangi tahanan akibat gelombang. Lambung kapal harus seramping mungkin untuk

mencapai kecepatan tinggi. Namun, kekurangan utama dari kerampingan ini adalah berkurangnya stabilitas transversal.Oleh karena itu untuk menutupi kekurangan dari single body harus diubah menjadi multihull dengan jarak antar

lambung yang tepat (Javanmandi,2008).

Perhitungan besarnya hambatan kapal dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu analitis teoris, numerik,

empirik dan ekperimental. Pada cara analitis teoris dikembangkan persamaan matematis untuk geometri kapal tertentusehingga hal ini memerlukan waktu yang sangat lama sehingga tidak menarik. Perhitungan numerik saat ini

menggunakan apa yang disebut Computational Fluid Dynamic (CFD) yang memanfaatkan perkembangan teknologi

berkecepatan tinggi. Teknik CFD memungkinkan penyelidikan sebuah model edengan ketelitian yang sangat tinggitetapi dengan konsekuensi memerlukan kapasitas memori computer yang tinggi (Utama,2009). Sementara itu

penyelesaian empirik memberikan sejumlah kemudahan karena formulasi umum penyelesaian persoalan sudah

diketahui. Selama data yang dimasukkan sama dengan file data base yang ada maka besarnya hambatan total kapal akansegera diketahui dengan ketelitian tinggi. Oleh karena itu analisa empiric-numerik dapat diterapkan dalam perhitunganhambatan kapal. Analisa empirik-numerik dapat menggunakan software MaxSURF untuk menghitung besarnya

hambatan kapal.

1.1.Perumusan Masalah

Adapun perumusan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

1. Apa pengaruh jarak demihull secara melintang (S/L) terhadap hambatan kapal katamaran?

2. Apa pengaruh bentuk transom sebagian lambung katamaran terhadap hambatan kapal katamaran?3. Apa pengaruh lambung yang tidak sejajar secara memanjang (stagger) terhadap hambatan kapal katamaran?

4. Berapa besar persentase hasil hullspeed-maxsurf dengan pengujian di towing tank?


2/8






( ) WF CCk tsf ++= 1

1.2.Batasan MasalahBatasan masalah perlu dilakukan untuk memfokuskan pembahasan sehingga per-masalahan tidak melebar dan

untuk memperoleh hasil akhir yang sesuai dengan tujuan yang hendak dicapai. Berikut ini merupakan beberapa pokok

bahasan yang akan dikaji, antara lain:1. Model kapal katamaran yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah model kapal ikan penelitian yang dilakukan

oleh Utama (2009)2. Variasi jarak demihull secara melintang (S/L) adalah 0.2; 0.3; 0.4 dan 0.5

3. Variasi jarak demihull secara memanjang (R/L) adalah 0.2; 0.3 dan 0.4

4. Variasi kecepatan yang digunakan adalah Fr 0.1-1.0

1.3.TujuanAdapun tujuan tugas akhir ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh jarak demihull secara melintang terhadap hambatan kapal kata-maran.

2. Mengetahui pengaruh bentuk transom sebagian lambung katamaran (asimetris) terhadap hambatan kapalkatamaran.

3. Mengetahui pengaruh lambung yang tidak sejajar secara memanjang (stagger) terhadap hambatan kapal

katamaran.

4.

Mengetahui besar persentase hasil hullspeed-maxsurf dengan pengujian di towing tank.

1.4.ManfaatSetelah dilakukan penelitian diharapkan diperoleh manfaat sebagai berikut :

1. Memberikan informasi tentang pengaruh bentuk simetris, asimetris dan stagger lambung katamaran terhadaphambatannya.

1.5.HipotesisJarak pemisah demihull I(S/L) berpengaruh terhadap hambatan yang ditimbulkan.

2. Dasar Teori2.1.Hambatan kapal

Hambatan kapal katamaran diasumsikan sebagai penjumlahan dari beberapa komponen yang saling tidakbergantung (independent) agar mudah memecahkan masalah hambatan kapal dan pengaruh jarak antara lambung (hull

separation).Metode yang digunakan pada pengujian lambung kapal yang konvensional yaitu dengan membagi hambatan

pada beberapa komponen yang didasarkan pada pengukuran total hambatan dari pengujian model dengan mengestimasihambatan gesek (friction) dari formula empiris, atau pengukuran lansung dari komponen-komponen. Kedua metodetersebut untuk mengidentifikasi komponen-komponen dan asumsi-asumsi yang terkait.

Pada bagian ini diuraikan komponen koefisien interaksi hambatan pada demihull (catamaran) adalah sebagai

berikut:

( ) ( )( ) ( )CATWCATFCATCATT

CCkC ++= 1

dimana:

Faktor interferensi hambatan bentuk (form), yang diakibatkan oleh perubahan tekanan yang

terjadi antara dua lambung.

Factor interferensi hambatan gesek (friction), yang diakibatkan oleh terjadinya penambahankecepatan aliran diantara dua lambung.

t Faktor interferensi hambatan gelombang (wave), yang diakibatkan oleh pertemuan dua modagelombang (dari haluan) diantara kedua lambung.

Diketahui bahwa faktor interensi dan sangat rumit dan kompleks dalam pemecahannya, maka Insel dan

Molland (1991) memperkenalkan faktor b untuk mengkombinasikan faktor interensi dan kedalam interferensihambatan viskos untuk tujuan praktis, sehinga menjadi:

( ) ( ) WFCATT

CCkC tb ++= 1 (2.5)


3/8






Formulasi tersebut diatas telah diaplikasikan secara luas dalam perhitungan hambatan pada kapal katamaran hingga saatini, termasuk dalam aplikasi software program Hullspeed-Maxsurf , NavCad dan lainnya.

Secara skematik, pembagian komponen hambatan diperlihatkan pada skematik diagram dibawah ini.

gambar Error! No text of specified style in document.-1 Diagram Komponen Hambatan Kapal

2.2.Hullspeed-MaxsurfHullspeed adalah program yang digunakan untuk menguji tahanan dan power model. Hasil uji ini akan ditampilkan

dalam bentuk angka dan grafik, grafik yang ditampilkan bukan hanya hambatan total dan powernya saja melainkan jugadapat menampilkan koefisien-koefisien hambatannya misalnya koefisien hambatan total (CT), koefisien hambatan

gelombang (Cw), koefisien hambatan sisa (CR), koefisien hambatan gesek (CF) dan koefisien hambatan viskos (Cv). Di

samping itu juga bisa menentukan besarnya kecepatan maksimal dan besarnya efesiensi yang ingin dihitung. Adabeberapa metode tahanan yang digunakan untuk pengujian antara lain: Savitsky pre-planing, Savitsky planing,

Latiharju, Holtrop, van Oortmerssent, Series 60, Delft,I,II,III dan Slender Body.

Setiap metode kapal yang digunakan hanya untuk kapal-kapal tertentu saja sesuai dengan jenisnya, sebab tiap-tiap kapalmempunya karakteristik berbeda-beda. Untuk jenis multihull metode yang digunakan adalah metode slender body.Dalam program hullspeed-maxsurf ini perhitungan hambatan kapal katamaran terbagi dalam beberapa komponen yaitu

untuk perhitungan hambatan gelombang menggunakan metode slender body dan hambatan gesek menggunakanITTC 57 sedangkan perhitungan form faktor (1+ k) untuk katamaran menggunakan rumus empiris yang disajikan oleh

Molland.

gambar Error! No text of specified style in document.-2 Skema perhitungan hambatan software Hullspeed-Maxsurf


4/8






Pada program Hullspeed-Maxsurf , metode Slender Body didasarkan pada penelitian Tuck et al (1999) dan Couser et

al (1996), dengan menggunakan dasar pendekatan Michell (1898) untuk menghitung hambatan gelombang denganbilanganFroude


5/8






Gambar 4.2 Koefisien CV, CW, CTLambung Katamaran Tidak Simetris Dengan Variasi S/L

Gambar 4.3 Koefisien CV, CW, CTLambung Katamaran Tidak Sejajar rasio S/L=0.2 Dengan Variasi R/L



Dari hasil running tank test didapatkan hasil sebagai berikut:

Gambar 4.5 Hambatan Total Lambung Katamaran Simetris


6/8






Gambar 4.6 Hambatan Total Lambung Katamaran Tidak Simetris

Gambar 4.6 Hambatan Total Lambung Katamaran Tidak Sejajar Rasio S/L=0.2

Gambar 4.6 Hambatan Total Lambung Katamaran Tidak Sejajar Rasio S/L=0.2

5. Kesimpulan

Dari hasil analisa untuk mengkaji komponen hambatan pada lambung katamaran karena pengaruh jarakdemihull, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

- Pengaruh jarak pemisah lambung demihull (S/L) terhadap komponen hambatan dalah signifikan. Semakin besar

jarak pemisah lambung demihull secara melintang (S/L) maka semakin kecil hambatan yang ditimbulkan baik

katamaran simetris, tidak simetris dan tidak sejajar.

- Hasil tank test memperlihatkan bahwa komponen hambatan katamaran asimetris lebih kecil dibandingkan

katamaran simetris dikarenakan bentuk lambung bagian dalam katamaran asimetris berbentuk flat dimana dapat

menurunkan hambatan gelombang. sedangkan hasil metode slender body program hullspeed-maxsurf

memperlihatkan bahwa komponen hambatan katamaran asimetris lebih besar daripada katamaran simetris untuk

displacement yang sama. Hal ini dikarenakan dalam perhitungan hambatan gelombang pada hullspeed-maxsurf

menggunakan fungsi WSA dan tinggi sarat terhadap tinggi kapal.- Jarak pemisah lambung secara memanjang (R/L) memberikan efek terhadap komponen hambatan secara signifikan

bergantung pada kecepatan.


7/8






- Perbedaan hasil tank test dengan metode slender body pada program hullspeed-maxsurf sebagai berikut:

simetris tidak simetris tidak sejajar

Fr < 0.39-14% 19-24% 1-11%

Fr 0.3-0.55 4-31% 15-30% 3-27%

Fr >0.5 1-12% 38-60% 1-19%

Berdasarkan tabel di atas metode slender body pada program hullspeed-maxsurf memeiliki kelemahan sebagai

berikut:

- Keberadaan transom tidak dihitung secara tepat oleh hullspeed-maxsurf. Hambatan yang timbul akibat adanya

transom stern berpengaruh terhadap hambatan totalnya.

- Pada Hullspeed-maxsurf hanya menggunakan fixed draft sedangkan kapal yang bergerak di permukaan

airmengalami free draft.

- Nilai form factor untuk demihull dan form factor katamaran diprediksi berdasarkan formula molland 1996

dimana merupakan fungsi geometri L/V1/3


8/8






Daftar Pustaka

Couser, P. An investigation into the performance of high-speed catamarans in calm water and waves, PhD thesis,Department of Ship Science, University of Southampton. May 1996.

Couser, P., Molland, A.F., Armstrong, N.A, Utama, I.K.A.P., Calm Water Powering Predictions For High-Speed

Caatamarans, Preceedings of FAST 97 Conference, Sydney (Australia), 21-23 July 1997.Couser, P., Wellicome, J.F., Molland, A.F., Experimental Measurement Of Sideforce And Induced Drag On Catamaran

Demihulls, Department of Ship Science, University of Southampton.1998.Insel, M., Molland, A.F.. An investigation into the resistance components of high speed displacement catamaran, Royal

Institution of Naval Architects, Spring Meeting, paper No. 11,1991.

Insel, M., An Investigation into the Resistance Components of High Speed Displacement Catamarans, PhD Thesis,

Faculty of Engineering and Applied Science, University of Southampton, UK, 1990

Jamaluddin, A., Utama, IKAP. dan Dani, Kajian Interferensi Koefisien Hambatan pada Lambung Katamaran melaluiKomputasi Slender Body Method , Jurnal Pengkajian Industri, BPPT, Jakarta, Vol.4 No.2. Agustus 2010, 111 120

Jamaluddin, A., Utama, IKAP. and Molland, A.F., Experimental Investigation Into the Drag Characteristics of

Symmetrical and Asymmetrical Staggered and Unstaggered Catamaran, International Conference on Ship & OffshoreTechnology (ICSOT)- Indonesia 2010, Surabaya, 11- 12 Novenber 2010.

Molland, A.F., Wellicome, J.F., and Couser, P.R., Resistance Experiments on a Systematic Series of High Speed

Displacement Catamaran Forms: Variation of Length-Displacement Ratio and Breadth-Draught Ratio, Ship science

Report No.71, University of Southampton, UK, March 1994.Molland, A.F., Wellicome, J.F.,. Couser, P.R., Resistance Experiments on a Systematic Series of High-Speed

Displacement Catamaran Forms: Variations of Length-Displacement Ratio and Breadth-Draugh Ratio, TransactionRINA, 138A, 1996.

Soeding,H (2007),Unsymmetrical Catamaran, Preceedings of FAST 97 Conference, Sydney (Australia), 21-23 July1997.Sahoo P. K., Doctors, L.J., Pretlove, L., CFD Prediction of The Wave Resistance of A Catamaran with Staggered

Demihulls, International Conference on Marine Hydrodynamics, MAHI 2006, India, January 2006.Sahoo,P.K., Salas, M., and Schwetz, Practical Evaluation of Resistance of High-speed Catamaran Hull form-Part I,

Shipand Offshore Structures,2;4,307-324, 2007

User Manual, Hullspeed-Maxsurf, Formation Design System Pty Ltd 1984-2006.Utama, I.K.A.P., Investigation of the Viscous Resistance Components of Catamaran Forms, PhD Thesis, Faculty of

Engineering and Applied Science, University of Southampton, UK, 1999Utama, I.K.A.P., and Molland, A.F., Experimental and Numerical Investigations into Catamaran Viscous Resistance,

FAST 2001, Southamton, UK, 4- 6 September 2001.Utama,IKAP., Styawan, D., Jamaluddin,A. Add Mudjianto, Experimental and CFD Investigation In the Drag

Characteristic of Catamaran Fishing Vessel,Proc.Regional Conference on Mechanical and AerospaceTechnology(RCMeAe), Bali, Indonesia, 9-10 February 2010Yamano,T., Kusunoki,Y., Kuratani,F., Ogawa, T., Ikebuchi, T., and Funeno, I., E., Effect of Transom Stren Bottom

Profile From on Stren Wave Resistance-An Experimental Study, J. Kansai Soc. N.A., Japan, No.239, March 2003.

its-undergraduate-16587-4106100044-paper_4

Documents