JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 1

(1)

Abstrak— Dalam Tugas Akhir ini, tahapan pertama yang dilakukan adalah perancangan struktur dari Offshore Patrol Boat dengan bantuan software MAXSURF untuk mendapat Lines Plan. Setelah mendapat offset data, permodelan dilanjutkan dengan menggunakan software MOSES untuk mendapatkan hasil gerakan RAO heave dan pitch. Hasil RAO dari software MOSES digunakan untuk menganalisa gerak relatif haluan dan selanjutnya untuk mengetaui respon struktur pada gelombang acak yang selanjutnya dilakukan analisa spektra, Dari perhitungan tersebut akan diketahui parameter slamming yang dapat digunakan untuk menghitung peluang, intensitas, serta tekanan slamming pada Offshore Patrol Boat. Peluang terbesar slamming terjadi pada sudut datang gelombang following sea (0o) dengan kondisi sarat 1,57 m (muatan penuh) dengan kecepatan 10 knot. Intensitas terbesar slamming terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan kapal 10 knot dengan nilai 393,556 dengan kecepatan ambang batas sebesar 0,25 m/s. Tekanan Slamming terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan kapal 10 knot dengan nilai 25,49 kPa dengan kecepatan ambang batas sebesar 0,25 m/s

Kata-kata kunci : Offshore Patrol Boat, RAO, Slamming

I. PENDAHULUAN

ffshore Patrol Boat sangat berperan penting dalam proses menjaga keamanan pada saat bangunan lepas pantai sedang beroperasi. Kususnya untuk perairan wilayah Indonesia yang merupakan negara kepulauan, Offshore Patrol Boat sangat dibutuhkan untuk menghindari kejahatan yang sering terjadi di perairan Indonesia seperti pembajakan kapal oleh para perompak, penyelundukan BBM. Offshore Patrol Boat rata-rata di desain untuk dapat melaju pada kecepatan tinggi dan harus memiliki stabilitas yang bagus. Namun pada kenyataannya, pada waktu beroperasi, Offshore Patrol Boat dihadapkan pada kondisi lingkungan yang tidak menentu yang mebyebabkan terjadinya Slamming serta Greenwater. Slamming dan Greenwater ini dapat menggangu kestabilan suatu struktur dan dalam kondisi yang ekstrem, dapat menyebabkan kerusakan pada suatu struktur.

Slamming adalah suatu peristiwa yang terjadi akibat gerakan vertikal kapal dan dalam kondisi gerakan yang ekstrim dapat menyebabkan haluan kapal keluar dari permukaan air dan proses Slamming terjadi pada saat haluan kapal menyentuh permukaan air kembali. Kecepatan jatuhnya haluan kapal ke permukaan gelombang yang relatif besar dapat menyebabkan kerusakan pada struktur kapal dan sangat berpengaruh pada keselamatan operasi serta kukuatan struktur

kapal. Kerusakan yang sering terjadi akibat dari Slamming adalah terjadinya patahan pada struktur kapal. Slamming sering terjadi pada daerah-daerah yang mempunyai gelombang besar.

Slamming akan terjadi jika 2 syarat terpenuhi yaitu :  Dasar haluan naik melewati (emerge) gelombang atau

dengan kata lain gerakan relatif vertikal haluan melampaui sarat air bagian haluan.

 Kecepatan relatif vertikal haluan mempunyai harga kecepatan ambang batas Slamming atau Threshold Velocity Yang menjadi catatan penting adalah Slamming hanya akan terjadi pada saat dasar haluan masuk kembali ke permukaan air atau gelombang dengan kecepatan tertentu. Bilamana kecepatan terlalu rendah maka haluan hanya dapat dikatakan mencelup kembali kedalam air, sehingga efek Slamming tidak akan terasa dan berakibat pada struktur kapal.

METODE PENELITIAN

Dalam mempelajari analisa Slamming dengan menggunakan metode numeris yang beracuan pada analisa gerak kapal. Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

A. Pengumpulan data offset kapal dan data lingkungan Dalam langkah ini dilakukan pengumpulan data offset kapal seperti ukuran utama kapal, data hidrostatik serta data lingkungan dimana kapal Offshore Patrol Boat beroperasi yang nantinya akan digunakan sebagai input dalam Tugas Akhir ini.

Gambar 1. Police Patrol Boat (Sumber: PT Citra Mas, 2010)

Analisa Slamming Offshore Patrol Boat

Iwan Darmawan, Eko Budi Djatmiko, dan Mas Murtedjo

Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: ebdjatmiko@oe.its.ac.id

(2)

Bagian Ukuran LOA 36.5 m LPP 32.75 m Breadt Mld 6.9 m Depth Mld 3.7 m Operation Draft 1.85 m Vs 22 knot Sarat air 1.85 m

Tabel 1. Data general arragement di atas diperoleh dari PT. Citra Mas ( 2010)

Data lingkungan yang dipakai adalah data perairan laut Arafuru indonesia

 Kedalaman perairan : 12 meter  Panjang Gelombang : 157.5 m

 Tinggi gelombang signifikan : 2.5 – 4 meter  Periode Gelombang : 5.5 – 7 detik

 Spektra gelombang : JONSWAP dengan γ = 3.30 Data kondisi kapal sebagai berikut :

Parameter Data Unit

Cb 0.4152 Cp 0.6471 Cw 0.828 Cm 0.6416 Depth 1.85 m Breadth 6.9 M A midship 7.8246 m2 WPA 183.9673 m2 WSA 231.8876 m2

Seadispl & shell 176.606 ton

TKM 4.565 m LKM 79.497 m KB 1.254 m AP-CB 14.675 m AP-CF 13.706 m TPC 1.886 ton/cm

Tabel 2. Hidrostatis Offshore Patrol Boat

B. Perancangan Model Offshore Patrol Boat

Perancangan ini dilakukan denga bantuan software MAXSURF untuk mendapatkan Lines plan dengan memperhatikan kesesuaian terhadap Principle Dimension dari koefisien bentuk pada data offset kapal yang sebenarnya.

Gambar 2. Body plan Offshore Patrol Boat dengan MAXSURF

C. Permodelan Struktur untuk Analisa Gerakan

Validasi dilakukan untuk membandingkan data hidrostatik yang telah ada dengan hasil data hidrostatik pada model numeris dari Offshore Security Vessel. Toleransi pada validasi ini adalah kurang dari 5%. Pada tabel 3, menunjukkan hasil validasi model dengan data hidrostatik yang sudah ada. Hasil ini yang akan digunakan untuk pemodelan selanjutnya.

D. Pemodelan numeris untuk Analisa Gerakan

Setelah didapatkan Lines plan, maka dilakukan permodelan numeris dengan menggunakan software MOSES denganparameter lain yangdiperlukan antara lain kecepatan Offshore Patrol Boat, kondisi sarat air kapal, sudut datang gelombang dan koordinat COG. Tujuan dari permodelan ini adalah untuk mendapatkan model struktur yang sesuai dan selajutnya digunakan dalam analisa.

Gambar 3. Model numeris untuk analisa gerakan E. Analisa Motion pada Gelombang Reguler

Analisa ini dilakukan menggunakan software MOSES untuk mendapatkan Response Amplitude Operator (RAO) gerakan heave dan pitch dalam arah datang gelombang 0o dan 180o. Hasil analisa respon dalam gelombang reguler akan digunakan dalam analisa gelombang acak.

F. Perhitungan spektrum Gelombang

Perhitungan spektrum gelombang menggunakan Spektra JONSWAP dengan sea state 4 yang disyaratkan sebagai kondisi lingkungan diman Offshore Patrol Boat beroperasi. G. Analisa Respon Spektra

Respon spektra diperoleh dengan SR (ω) = [RAO(ω)]2 S(ω), dari respon spektra dapat dicari varian respon spektra kecepatan relatif (moVbr)

H. Perhitungan Peluang Slamming

Peluang slamming dicari dengan rumus :

              Vbr th Zbr b th br b br m V m T V V dan T Z slam 0 2 0 2 2 2 exp ) ( Pr ) ( Pr

Dengan harga

m

₀_Zbr dan

m

₀_Vbr di dapat dari langkah perhitungan respon spektra

(3)

I. Perhitungan Intensitas Slamming

Hasil dari peluang slamming untuk kemudian digunakan dalam perhitungan dengan rumus :

) Pr( 2 1 0 2 _slam m m N Zbr Zbr slam _  1/det

J. Perhitungan Tekanan Slamming

Dalam menghitung tekanan slamming perlu mempertimbangkan kecepatan relatif vertikal haluan ekstrem

br

Vˆ

, yaitu : Vbr Vbr Vbr Vbr th Zbr b br m m m m V m T T V ₀ 0 2 0 2 0 2 0 2 2 exp 2 3600 ln 2 ˆ _                            (m/det)

Sehingga tekanan akibat slamming menjadi :

Zbr Zbr Zbr Zbr th Zbr b s m m m m V m T T k p ₂ 2 4 2 2 0 2 0 2 2 exp 2 3600 ln                             (kPa)

II. HASILDANDISKUSI A. Analisa Respon Gerak di Gelombang Reguler

Hasil permodelan dengan menggunakan software MOSES ini akan digunakan untuk menghitung analisa motion pada gelombang regular dengan gerakan kopel heave dan pitch. Adapun variasi perhitungan ini adalah dengan perbedaan sarat, kecepatan kapal dan sudut datang gelombang. Dari analisa motion ini akan didapatkan hasil Respon Amplitude Operator (RAO) untuk gerakan heave dan pitch.

Perubahan gerakan pada Offshore Patrol Boat pada gelombang reguler dipengaruhi oleh kecepatan, sarat air serta sudut datang gelombang sebagai berikut :

 Perubahan harga RAO Heave terbesar terjadi pada kondisi muatan kosong (sarat 1,85 m) dengan kecepatan kapal 10 knot terjadi pada kondiskei gelombang following sea (0o) dengan nilai simpangan RAO 1,112 m/m pada frekuensi 1,7952. Sedangkan harga RAO Pitch terbesar terjadi pada kondisi gelombang head sea (180o) dengan nilai simpangan RAO 6,677 m/m pada frekuensi 1,3963.

 Perubahan harga RAO Heave terbesar terjadi pada kondisi muatan penuh (sarat 1,57 m) dengan kecepatan kapal 10 knot terjadi pada kondiskei gelombang following sea (0o) dengan nilai simpangan RAO 1,192 m/m pada frekuensi 1,7952. Sedangkan harga RAO Pitch terbesar terjadi pada kondisi gelombang head sea (180o) dengan nilai simpangan RAO 6,677 m/m pada frekuensi 1,7952

Gambar 4. RAO Heave dengan kecepatan 10 knot 0 0,5 1 1,5 0 1 2 RAO Hea ve (m/ m)

Frequency encountering (rad/sec)

0 deg 180 deg

(4)

Gambar 5. RAO Pitch dengan kecepatan 10 knot

Gambar 6. RAO Heave dengan kecepatan 10 knot

Gambar 7. RAO Pitch dengan kecepatan 10 knot

Langkah berikutnya adalah menghitung gerak vertikal haluan dari Offshore Patrol Boat dengan titik tinjau pada kondisi full load (sarat 1,57m ) pada 20,926 m dari COG dan pada kondisi light load (sarat 1,85 ) pada titik tinjau yang berjarak 21,043 m dari COG dan kemudian mencari harga dari gerak relatif vertikal haluan yang akan dikombinasikan dengan spektra gelombang JONSWAP dengan variasi tinggi gelombang significant (Hs) 2 m dan 4 m.

Gambar 8. Spektra JONSWAP

Respon spektra diperoleh dari kuadrat RAO gerak relatif dengan spektra gelombang, sehingga diperoleh hasil spektrum respon berupa varian spektra kecepatan relatif vertikal haluan dan varian spektra respon percepatan relatif vertikal haluan. Hasil tersebut digunakan untuk perhitungan Slamming.

Pada gambar 9 adalah gerak relatif vertikal haluan pada kondisi dengan kecepatan 10knot dan sarat air 1,57 m serta pada kondisi Hs 4m, nilai terbesar terletak pada kondisi frekuensi 1,256 dengan sudut gelombang 1800 yang besarnya mencapai 4,69 m

Gambar 9 Spektra respon gerak relatif vertical haluan sarat 1,57m kecepatan 10knot

Pada gambar 10 adalah gerak relatif vertikal haluan pada kondisi dengan kecepatan 22knot dan sarat air 1,57 m serta pada kondisi Hs 2m, nilai terbesar terletak pada kondisi frekuensi 1,396 dengan sudut gelombang 00 yang besarnya mencapai 3,20 m 0 2 4 6 8 10 12 0 1 2 RAO Pitch (deg /m)

0 deg 180 deg 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 1 2 RAO Hea ve (m/ m)

0 deg 180 deg 0 2 4 6 8 10 0 1 2 RAO Pitch ( deg /m)

0 deg 180 deg -2 0 2 4 6 0 2 4 6 Sw

Hs 2m Hs 4m 0 1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 Sr(w ) (m 2/ra d/ s)

0 deg 180 deg

(5)

Gambar 10 Spektra respon gerak relatif vertical haluan sarat 1,57m kecepatan 22knot

Setelah mendapat harga gerak relatif dari masing-masing heading, kecepatan, dan sarat air, serta tinggi gelombang makan akan digunakan untuk menghitung respon spektra kecepatan. Untuk perhitungan slamming, dihitung dengan harga kecepatan ambang batas slamming yaitu berdasarkan ketentuan Tasai dengan Vth = 0,5 m/s dan akan diperoleh hasil peluang, intensitas serta tekanan slamming. Hasil perhitungan untuk peluang, intensitas dan tekanan dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4. Hasil Analisa Peluang slamming Hs 4 m Pada tabel 4. dapat dilihat bahwa peluang terbesar slamming dengan Hs 4m terjadi pada saat gelombang following sea ( 0o) yang terjadi pada kecepatan 10 knot dan kondisi sarat 1,57 m yaitu sebesar 0,870 atau 87%atau dengan kecepatan ambang batas 0,25 m/s

Tabel 5 Hasil Analisa Peluang slamming Hs 2m

Pada tabel 5 dapat dilihat bahwa peluang terbesar slamming dengan Hs 2m terjadi pada saat gelombang following sea ( 0o) yang terjadi pada kecepatan 10 knot dan kondisi sarat 1,57 m yaitu sebesar 0,075 atau 7,5% dengan kecepatan ambang batas 0,25 m/s

Tabel 6 Hasil Analisa intensitas slamming Hs 4m Pada tabel 6 dapat dilihat bahwa intensitas Slamming dengan Hs 4m terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan kapal 10 knot dengan jumlah 393,556 dengan kecepatan ambang batas sebesar 0,25 m/s

Tabel 7 Hasil Analisa intensitas slamming Hs 2m Pada tabel 7 dapat dilihat bahwa intensitas Slamming dengan Hs 2m terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan kapal 10 knot dengan jumlah 48,281 dengan kecepatan ambang batas sebesar 0,25 m/s

Tabel 8 Hasil Analisa Tekanan slamming Hs 4m 0 1 2 3 4 0 20 40 60 Sr(w ) (m 2/ra d/ s)

0 deg 180 deg

Speed sarat heading Peluang

(knot) (m) (deg) Vth =0,25 Vth =0,5 Vth =0,775 10 1,57 0 0,871 0,856 0,830 180 0,870 0,856 0,830 1,85 0 0,825 0,812 0,788 180 0,825 0,812 0,787 15 1,57 0 0,870 0,856 0,830 180 0,870 0,856 0,830 1,85 0 0,825 0,812 0,787 180 0,825 0,812 0,787 22 1,57 0 0,869 0,855 0,829 180 0,870 0,856 0,830 1,85 0 0,825 0,812 0,787 180 0,825 0,812 0,787

Speed sarat heading Peluang

Speed sarat heading Tekanan (kPa)

Speed sarat heading Intensitas

(6)

Pada tabel 8 dapat dilihat bahwa tekanan Slamming dengan Hs 4m terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan kapal 10 knot dengan nilai 25,496 kPa dengan kecepatan ambang batas sebesar 0,25 m/s

Tabel 9 Hasil Analisa Tekanan slamming Hs 2m Pada tabel 9 dapat dilihat bahwa tekanan Slamming dengan Hs 2m terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan kapal 10 knot dengan nilai 0,328 kPa dengan kecepatan ambang batas sebesar 0,25 m/s

Berdasarkan pada acuan kriteria seakeeping untuk keadaan cuaca acak, batasan untuk slamming pada Offshore Patrol Boat adalah sebesar 60 kejadian per jam dan dari hasil perhitungan diperoleh kesimpulan bahwa Offshore Patrol Boat dapat beroperasi optimal pada tinggi gelombang signifikan (Hs) 2m dan dalam keadaan survival pada tinggi gelombang signifikan (Hs) 4m.

III. KESIMPULAN/RINGKASAN

Perubahan harga RAO Heave terbesar terjadi pada kondisi muatan penuh (sarat 1,57 m) dengan kecepatan kapal 22 knot, Sedangkan harga RAO Pitch terbesar terjadi pada kondisi gelombang head sea (180o). Hasil perhitungan peluang terjadinya slamming terbesar terjadi pada saat gelombang following sea ( 0o) yang terjadi pada kecepatan 10 knot dan kondisi sarat 1,57 m sedangkan asil perhitungan intensitas slamming terbesar terjadi terbesar pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan kapal 10 serta untuk tekanan Slamming terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan kapal 10 knot dengan nilai 25,49 kPa

UCAPANTERIMAKASIH

Penulisan mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Tuhan Yang Maha Esa dan orang tua serta teman-teman dalam memberikan dukungan untuk menyelesaikan penelitian ini, serta PT.CITRA MAS yang telah berkenan memberikan data-data untuk menyelesaikan penelitian ini.

DAFTARPUSTAKA

[1] Bhattacharyya, R. (1972). “Dynamics of Marine

Vehicles”.John Wileys & Sons, New York.

[2] BKI Volume II. 2001,“Rules for Classification and

Construction of Seagoing Steel Ship”, Indonesia.

[3] Buchner,B., 2002,“Green Water on Ship-type

Offshore Structures”, Netherlands.

[4] Buchner, B.,1995,“The Impact of Green Water on

FPSO”, OTC 7698. Houston.

[5] Chakrabarti, S.K. (1987).”Hydrodynamics of

Offshore Structures”, ComputationalMechanics Publications Southampton. Boston, USA.

[6] Clayson, and Ewing.,1988,“Directional Wave Data