BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.6 DESAIN PENELITIAN
Desain penelitian pada analisis pengaruh gaya gelombang non-linier orde-2 terhadap perilaku struktur apung tertambat dengan sistem external turret mooring
dapat dilihat pada flowchart yang ditunjukkan pada Gambar 3-1a dan 3-1b.
Mulai
Studi literatur, pengumpulan data struktur apung, data konfigurasi tali tambat dan data
lingkungan Validasi struktur apung Analisis hidrodinamik struktur apung (MOSES) Output : A. Added mass & damping
B. Panel wave frequency force C. Motion RAO (1st order)
D. Mean wave drift force dalam bentuk Quadratic Transfer Function (2nd order) Pemodelan
struktur apung (MOSES)
Pemodelan struktur apung di ORCAFLEX dengan menginputkan output analisis
hidrodinamika dari MOSES
Input :
A. Massa struktur + Center of gravity, Radius girasi B. Motion RAO
C. Panel wave frequency force
D. Kekakuan hidrostatic + added mass & damping E. Luasan projected area force & moment saat dikenai beban angin & arus
F. Koefisien beban angin & arus (OCIMF, 1994) G.Dimensionless QTF
Pemodelan konfigurasi tali tambat
Input : Data konfigurasi tali tambat dan material properties tali tambat dan data lingkungan
Analisis Statik ORCAFLEX (akibat beban angin, arus dan mean drift)
Output : Mean offset dari struktur apung (initial position) No
Yes
44 Variasi kedalaman air laut Analisa Dinamik ORCAFLEX (Phase 2) Analisis pengaruh gaya gelombang 2nd order terhadap kedalaman air laut
Reporting
Selesai
Analisis Dinamik ORCAFLEX (Phase 1)
Akibat gelombang 1st order Akibat gelombang 2nd order Akibat gelombang 1
st dan 2nd order Output : 1. Gaya gelombang 1st order 2. Gerakan struktur apung
3. Tension tali tambat
Output : 1. Gaya gelombang 2nd order Output : 1. Gaya gelombang 1st + 2nd order 2. Gerakan struktur apung
3. Tension tali tambat
Analisis perbandingan gaya dan gerakan struktur apung dengan
melakukan Fast Fourier Transform untuk melihat gaya gelombang 1st order dan 2nd order
dalam ranah frekuensi
45 Penjabaran diagram di atas dijelaskan pada langkah-langkah di bawah ini :
A. Studi literatur dan pengumpulan data
Penelusuran literatur ditujukan untuk mendapatkan informasi penelitian-penelitian sebelumnya terkait dengan analisis pengaruh gelombang non-linier orde-2 terhadap struktur apung tertambat Pengumpulan data meliputi data struktur apung, konfigurasi tali tambat dan data lingkungan (data sebaran gelombang, angin dan arus).
B. Pemodelan model struktur apung
Pemodelan model struktur apung dilakukan dengan memodelkan linesplan
dan menggenerate model surface, 3D nurbs sebagai markers (koordinat x, y dan z dari struktur apung) di MOSES untuk menghasilkan permukaan struktur apung yang sesuai dengan bentuk aslinya.
C. Validasi model
Model struktur yang telah dimodelkan diperiksa kesesuaiannya dengan data struktur sesungguhnya di lapangan. Untuk validasi model dilakukan analisis hidrostatis untuk mendapatkan komponen-komponen hidrostatisnya. Adapun komponen hidrostatis yang ditinjau (menurut ABS) adalah :
o Displacement (error 2%) o Water Plane Area (error 1%)
o Keel to Metacenter Transversal (error 1%) o Keel to Metacenter Longitudinal (error 1%) o Buoyancy to Metacenter Transversal (error 1%) o Buoyancy to Metacenter Longitudinal (error 1%)
D. Analisis hidrodinamika
Model yang sudah divalidasi dianalisis perilaku hidrodinamisnya dengan pendekatan analisis dinamis frekuensi domain, yaitu dengan menyelesaikan persamaan gerak dalam ranah frekuensi untuk mendapatkan
komponen-46
komponen hidrodinamis : added mass, redaman, load RAO, motion RAO
dan wave drift force QTF.
E. Pemodelan model struktur apung pada OrcaFlex
Pemodelan dilanjutkan dengan memodelkan struktur apung pada OrcaFlex dengan memasukkan perilaku hidrodinamis dari hasil analisis dinamis MOSES, yang terdiri dari :
o Geometri struktur (panjang, lebar, tinggi dan sarat air struktur) o Displacement struktur apung dengan titik beratnya (COG) o Massa inersia struktur apung dengan radius girasinya o RAO gerakan struktur apung (displacement RAO)
o Gaya gelombang orde-1 sebagai gaya panel (panel wave frequency load)
o Matriks 6 x 6 added mass dan damping
o Kekakuan hidrostatis (kekakuan heave, heave-pitch, roll dan pitch) o Gaya arus, dengan memasukkan luas area penampang struktur
apung yang terkena gaya arus (luas area penampang surge, sway dan momen yaw), koefisien drag gaya arus berdasarkan Prediction of Wind and Current Loads on VLCCs (OCIMF, 1994)
o Gaya angin, dengan memasukkan luas area penampang struktur apung yang terkena gaya angin (luas area penampang surge, sway dan momen yaw), koefisien drag gaya arus berdasarkan Prediction of Wind and Current Loads on VLCCs (OCIMF, 1994)
o Quadratic Transfer Function (QTF) non-dimensional sebagai
transfer function gaya gelombang orde-2
F. Pemodelan konfigurasi tali tambat dan pengaturan data lingkungan
Pada tahap ini struktur apung ditambatkan dengan konfigurasi tali tambat
external turret mooring dengan 6 tali tambat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3-2. Setelah konfigurasi tali tambat disusun pada struktur apung
47 ,kemudian dilakukan pengaturan data lingkungan yang terdiri : data gelombang, arus dan angin dimasukkan ke dalam simulasi.
Gambar 3-2 Konfigurasi tali tambat dengan sistem external turret mooring (Rika, 2011)
G. Analisis statis
Analisis statis dilakukan untuk menghitung kondisi equilibrium struktur apung tertambat, selain itu digunakan sebagai konfigurasi awal dalam perhitungan analisis dinamis. Analisis statistik mempertimbangkan gaya arus, angin dan mean drift untuk mendapatkan initial position dari struktur apung tertambat.
48
H. Analisis dinamis (Fase 1)
Analisis dinamis (time domain coupled analysis) dilakukan dengan mensimulasikan model dalam periode waktu tertentu, umumnya periode waktu yang dihitung adalah 3 jam/10800 detik (API RP 2 SK, 2005).
Coupled analysis diartikan bahwa analisis dinamis dilakukan dengan menghitung respon struktur dan tali tambat secara serempak. Analisis dinamis dilakukan dengan mensimulasikan beban gelombang yang bekerja pada struktur apung : akibat beban gelombang linier orde-1, beban gelombang non-linier orde-2 dan kombinasi beban gelombang linier orde-1 dan non-linier orde-2. Berdasarkan analisis tersebut dihasilkan perilaku struktur apung tertambat.
I. Analisis perbandingan gaya dan perilaku struktur apung tertambat
Gaya-gaya orde-1, orde-2 dan kombinasi orde-1 dan orde-2 dibandingkan untuk mengetahui intensitas gaya yang terbentuk dari ketiga variasi kondisi pembebanan tersebut.
Selain itu perilaku struktur seperti respon struktur dalam 6 derajat kebebasan akan ditinjau dan dianalisis untuk mengetahui pengaruh gaya gelombang orde-2 terhadap struktur apung tertambat.
J. Simulasi model dengan variasi kedalaman
Dalam tahap ini akan divariasikan kedalaman air laut : laut dangkal, menengah dan dalam untuk melihat pengaruh gaya gelombang orde-2 terhadap kedalaman air laut yang berbeda.
K. Analisis dinamis (Fase 2)
Analisis ini serupa dengan fase 1 hanya saja dengan simulasi model kedalaman air yang berbeda-beda.
49
L. Analisis pengaruh kedalaman perairan terhadap respon struktur apung tertambat yang dikenai gaya gelombang non-linier orde-2
Gaya dan perilaku respon struktur akan ditinjau dengan kondisi kedalaman yang berbeda-beda untuk melihat berapa besar pengaruh kedalaman perairan terhadap respon struktur tertambat, terutama saat dikenai gaya gelombang orde-2.