DESAIN KAPAL AMFIBI SEBAGAI SARANA PARIWISATA SUNGAI
(KALIMAS) DI SURABAYA
Masfuatul Khalimi1), Surjo W. Adji2), & Tony Bambang Musriyadi2)
1)
MahasiswaJurusanTeknikSistemPerkapalan, FakultasTeknologiKelautan ITS
2)
DosenJurusanTeknikSistemPerkapalan, FakultasTeknologiKelautan ITS
Abstract
Key words : Amphibious Vehicles, Kalimas, Tourism
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang permasalahan
Kota Surabaya dikelilingi sungai yang menghubungkan sungai kecil dan besar dan bermuara hingga pelabuhan tradisional Kalimas. Keberadaan Kalimas yang merupakan anak sungai dari Kali Brantas juga menjadi pintu bagi lalu lintas sungai di masa lalu, pada jaman kolonial di mana sejarah mencatat bahwa sungai ini dapat dilayari dari hilir (Surabaya) hingga ke hulu (Mojokerto). Sejarah perumahan dan permukiman di Surabaya salah satunya dimulai dari tepian sungai yang menjadi sarana transportasi pada masa itu, yaitu Kali Surabaya dan Kalimas.
Dengan adanya desain kendaraan amfibi ini diharapkan dapat menambah sarana rekreasi di Surabaya. Untuk mewujudkan kendaraan amfibi ini, direncanakan memakai roda yang digunakan saat didarat seperti layaknya bus.
1.2. Batasan Masalah
Dalam penulisan skripsi ini, penulis akan memberikan batasan masalah agar masalah yang di bahas tidak terlalu luas dan mempermudah pembahasan, serta agar masalah yang di bahas tidak menyimpang dari pokok-pokok permasalahan. Penulis tidak membahas tentang perencanaan sistem transmisi dan engine secara detail, tidak membahas tentang perhitungan konstruksi, dan dalam tugas akhir ini hanya sebatas analisa teknis tidak termasuk pembahasan secara ekonomis.
1.3. Tujuan dan Manfaat Penulisan
Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi syarat kelulusan program Strata-1 (S1) Program Studi Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Sedangkan tujuan penulisan Tugas Akhir adalah :
1. Untuk mengetahui dimensi kendaraan amfibi yang sesuai. 2. Untuk mengetahui stabilitas yang baik sehingga aman digunakan. 3. Untuk mengetahui cara kerja dari perencanaan sistem transmisi.
Berdasarkan informasi-informasi yang diperoleh, penyusunan skripsi ini juga diharapkan akan memberikan manfaat-manfaat sebagai berikut :
1. Meningkatkan minat masyarakat khususnya warga Surabaya untuk berwisata.
2. Tinjauan Pustaka
2.1. Karakteristik Desain
Pada umumnya pendekatan sebuah desain boat tidak berbeda jauh dengan proses desain pada kapal niaga umumnya. Dimana proses tersebut harus mengikuti 4 tahapan dasar, antara lain :
1. Pengelompokkan kebutuhan.
2. Pengembangan konsep desain (solusi) 3. Penentuan karakteristik desain (solusi) 4. Evaluasi desain terhadap tujuan awal.
Proses tersebut harus dilakukan secara urut. Dimana langkah 2 sampai 4 merupakan pengulangan dan solusi harus tercapai dengan apa yang direncanakan pada tahap 1.
Proses desain kapal, meliputi 3 hal utama, antara lain: 1. Tahap perencanaan awal.
2. Tahap desain yang lebih mendetail. 3. Persiapan gambar kerja / gambar produksi.
Adapun awal sebuah proses desain dapat dilakukan melalui 3 cara, yaitu: 1. Menggunakan data kapal utama (kapal yang sudah ada) 2. Menggunakan data stastistik kapal.
3. Merencanakan dari awal (sesuai prinsip Naval Architech)
Penentuan karakteristik sebuah desain melibatkan seluruh pertimbangan kebutuhan untuk menentukan berat dan titik berat kapal, hidrostatik maupun stabilitas dll. Pada bagian ini harus melibatkan beberapa perhitungan lain dimana harus sesuai dengan standar naval architect dan gambar kerja (untuk mendefinisikan berat item serta ruang volume secara lebih presisi). Penentuan dimensi utama pada kapal sangat berpengaruh pada proses pengerjaan tugas akhir ini. Dimensi utama kapal juga mempengaruhi besar displacement pada kapal.
2.2. Teori Pembuatan Bentuk Kapal dan Perhitungan Tahanan
Maxsurf adalah suatu program sistem modeling permukaan dimensional (surface) yang mendisain bentuk lambung kapal (hull). Maxsurf mempertimbangkan percobaan sistematis dan optimisasi cepat tentang segala desain baru. Dengan software ini desainer dapat mendisain berbagai macam bentuk lambung kapal dengan membaginya kedalam beberapa bagian surface berdasarkan ketebalan dari kulit lambung kapal tersebut atau langsung membentuk satu bagian utuh lambung kapal dengan satu surface. Disamping itu mendisain lambung kapal dengan cara membaginya menjadi beberapa surface, mempunyai keuntungan lebih yaitu dapat mengetahui luasan tiap–tiap bagian lambung, misalnya luasan pada bagian bottom, luasan pada bagian sisi lambung, luasan pada bagian rail, luasan pada bagian transom dan deck.
Inti dari proses penggunaan desain maxsurf ini adalah suatu pemahaman bagaimana cara mengatur control point yang digunakan untuk membentuk permukaan surface yang diinginkan karena bentuk suatu lambung kapal itu bisa tersusun dari beberapa control poinpatent. Sementara control point tambahan dapat diletakkan sesuai dengan keinginan desainer yang kemudian control point tersebut membentuk suatu jaring yang dipakai untuk member bentuk tiap surface. Melalui control point inilah dapat mendisain bentuk lambung kapal dengan cara menggeser control point secara langsung atau dengan menggunakan tabel informasi. Output dari mendisain dengan menggunakan software maxsurf ini adalah gambar rencana garis, baik itu dalam bentuk dua dimensi atau tiga dimensi, luas permukaan tiap–tiap bagian lambung dan total keseluruhan lambung, displacement serta kurva CSA.
b. Upright hydrostatic : perhitungan hidrostatik dari suatu bentuk lambung kapal yang dibagi dalam beberapa sarat saat perbaikan trim.
b. Equilibrium analysis : analisa keseimbangan lambung kapal untuk tiap phase pada jenis gelombang yang dipilih.
Hullspeed. Software ini bertujuan untuk memprediksi tahanan dari bentuk lambung kapal
apabila efficiency dari lambung (hull) diketahui atau diestimasi maka power yang dibutuhkan dari suatu desain akan dapat diprediksi juga, dengan software ini dapat memakai beberapa pilihan metode, diantaranya :
1. Savitsky (pre–planning) : perhitungan ini digunakan untuk estimasi tahanan dari perencanaan lambung sebelum kapal dibangun atau dapat dikatakan sebagai pre–planning resistance.
2. Savitsky (planning) : perhitungan ini digunakan untuk estimasi tahanan dari perencanaan badan kapal ketika kecepatan sudah disesuaikan.
3. Latiharju : digunakan estimasi tahanan dari perencanaan lambung kapal ketika kecepatan yang telah direncanakan telah disesuaikan.
4. Holtrop : perhitungan ini didisain untuk memprediksi tahanan dari kapal tanker, general cargo, kapal ikan, tug boat, kapal kontainer dan kapal–kapal cepat.
5. Series 60 : digunanakan untuk estimasi tahanan dari kapal cargo berbaling–baling tunggal.
6. Van ortmersen : digunakan untuk estimasi tahanan kapal kecil seperti trawl dan tug boat.
7. Delfi series : prediksi tahanan kapal ikan.
2.3. Tahanan dan Stabilitas
Tahanan kapal pada suatu kecepatan adalah gaya fluida yang bekerja pada kapal sedemikian rupa sehingga melawan gerakan kapal tersebut. Tahanan tersebut sama dengan komponen gaya fluidayang bekerja sejajar dengan sumbu. Gerakan kapal seperti terdapat pada komponen speifik kapal menunjukkan kurva tahanan untuk benda yang bergerak di permukaan atau jauh didalam fluidayang sempurna dan fluidayang mempuyai viskositas.
Stabilitas kapal merupakan suatu hal yang penting dalam perkapalan, dimana pengertian dari stabilitas itu sendiri adalah kemampuan dari suatu yang melayang atau mengapung yang dimiringkan untuk kembali ke posisi semula (tegak kembali). Jadi pengertian stabilitas itu sendiri adalah kemampuan kapal utuk kembali ke keadaan semula apabila mendapat gaya dari luar misalnya gelombang.
Stabilitas kapal dibedakan menjadi :
1. Stabilitas memanjang (trim). Stabilitas memanjang terjadi karena perbedaan antara trim haluan dan trim buritan. Perbedaan ini biasanya kecil sehingga kebanyakan diabaikan. 2. Stabilitas melintang. Stabilitas melintang ini cukup berpengaruh terhadap kestabilan kapal
karena hal ini mencakup tentang kemampuan kapal untuk kembali tegak setelah mengalami kemiringan (oleng).
Pada umumnya stabilitas memanjang tidak terlalu diperhitungkan, karena dianggap cukup besar. Lain halnya dengan stabilitas melintang yang harus mendapat perhatian waktu merencanakan kapal. Pada dasarnya keseimbangan yang terjadi pada kapal patroli ini dapat dibedakan dalam tiga kondisi yang mungkin, yaitu:
1. Keseimbangan stabil, ketika kapal mendapat kemiringan sedikit dari kedudukannya kapal dapat kembali pada kedudukan semula. Kondisi ini bisa dicapai apabila titik metacenter (M) terletak diatas titik berat kapal (G) dengan kata lain harga MG adalah positif.
3. Keseimbangan labil, jika kapal mendapat kemiringan sedikit dari kedudukannya kapal akan berubah lebih banyak dari kedudukan semula (tidak kembli ke kedudukan semula) sehingga mengakibatkan kapal akan terbalik didalam air. Kondisi ini akan tercapai apabila titik metacenter (M) terletak dibawah titik berat kapal (G) dengan kata lain harga MG adalah negatif.
Pada standarisasi menurut IMO nilai MG tidak boleh kurang dari 0,15 sedangkan nilai perhitungan untuk MG pada posisi :
1. Muatan 100 % sesuai IMO minimal sebesar 0,165 m. 2. Muatan 50 % sesuai IMO minimal sebesar 0,242 m. 3. Muatan 0 % sesuai IMO minimal sebesar 0,32 m.
4. Besar lengan stabilitas statis GZ tidak boleh kurang dari 0,20 m pada sudut kemiringan kurang atau sama dengan 40 derajat.
5. Lengan stabilitas statis maksimal terjadi pada sudut lebih dari 30 derajat dan tidak boleh terjadi pada sudut kurang dari 25 derajat.
6. Luas bidang di bawah kurva stabilitas statis tidak boleh kurang dari 0,55 meter-radian sampai sudut θ = 30 derajat.
7. Luas bidang di bawah kurva stabilitas statis tidak boleh kurang dari 0,09 meter-radian sampai sudut θ = 40 derajat.
8. Luas bidang di bawah kurva stabilitas statis tidak boleh kurang dari 0,03 meter-radian antara sudut 30 - 40 derajat.
9. Tinggi minimum metacenter (GM) adalah 0,15 m.
2.3. Rencana Umum
Rencana umum dari sebuah kapal dapat didefinisikan sebagai perancangan di dalam penentuan atau penandaan dari semua ruangan yang dibutuhkan. Disamping itu juga direncanakan penempatan beberapa perlengkapan lainnya sesuai dengan kebutuhan kapal. Pengerjaan atau pembangunan kapal yang terpenting adalah perencanaan untuk mendapatkan sebuah kapal yang dapat bekerja dengan baik harus diawali dengan perencanaan yang baik pula. Dalam perencanaan rencana umum ini terdapat hal yang perlu dijadikan pertimbangan yakni penataan ruang yang efisien dengan hasil yang optimal.
2.4. Roda Gigi Transmisi
Untuk sistem transmisi yang mana mesin utama menggunakan mesin dari bus itu sendiri yang nantinya dikopel dengan transmisi untuk propeller sebagai penggerak ketika di air. Pada roda gigi itu sendiri nantinya jika dari dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan ikut berputar pula. Alat yang mengunakan cara kerja semacam ini untuk mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini cukup baik untuk meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat. Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak dapat dilakukan dengan roda gesek. Untuk ini, kedua roda tersebut harus dibuat bergigi pada sekelilingnya sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi–gigi kedua roda yang saling berkait. Roda bergigi semacam ini yang dapat berbentuk silinder atau kerucut disebut roda gigi. Selain cara transmisi diatas, ada pula cara lain untuk meneruskan daya, yaitu dengan sabuk atau rantai. Namun demikian, transmisi roda gigi mempunyai keunggulan dibandingkan dengan sabuk atau rantai karena lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan tepat, dan daya lebih besar. Kelebihan ini tidak selalu menyebabkan dipilihnya roda gigi disamping cara yang lain, karena memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam pembuatan, pemasangan, maupun perawatannya.
Tabel 1. Klasifikasi roda Gigi
Sumbu poros roda gigi kerucut biasanya berpotongan dengan sudut 90o. Bentuk khusus dari roda gigi kerucut dapat berupa “roda gigi miter” yang mempunyai sudut kerucut jarak bagi sebesar 45o, seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2. Roda gigi kerucut istimewa
3. Analisa dan Pembahasan
3.1. Daerah Studi
Dalam pembuatan sebuah kapal, pengetahuan atau pengenalan daerah pelayaran sangat penting, sebab hal itu akan menjadi awal dari pertimbangan dalam menentukan berapa ukuran kapal yang sesuai untuk daerah tersebut. Berikut data tentang Kalimas Surabaya :
Revitalisasi Kalimas
Ruas Pintu Air Wonokromo – Bendung Gubeng Baru Panjang Sungai = 3.99 km
Lebar rata- rata = 25 m
Ruas Pintu Bendung Gubeng Baru – Muara Panjang Sungai = 9.05 km
Lebar rata- rata = 30 m
Kedalaman = 1.00 – 3.00 m Lebar sungai terlebar = 33.75 m Lebar sungai terkecil = 22.2 m
Kedalaman kondisi surut pada siang hari Pada tengah sungai = 0.9 ~ 1 m
Pada tepi sungai = 0.5 m
Pada 1/3 lebar sungai = 0.6 ~ 0.7 m Debit maksimal air = 50 m3/det
Sumber : Perusahaan Umum JASA TIRTA I
3.2. Perhitungan
Untuk ukuran utama, pada konsep kendaraan yang didesain ini, penentuan ukuran utama ini menggunakan dimensi dari kendaraan bus yang sudah ada. Berikut data ukuran utama :
Panjang (Lpp) = 7.80 meter Lebar (B) = 2.30 meter Tinggi (H) lambung = 1.10 meter
Tinggi keseluruhan = 2.6 meter Sarat (T) = 0.50 meter
Langkah awal dalam mendesain, yaitu dengan menghitung parameter – parameter dibawah ini, serta diantaranya menentukan jumlah total kapasitas penumpang direncanakan untuk kendaraan ini, dan perhitungan tahanan serta DWT dan LWT.
Perhitungan Volume Displacement (▼) Perhitungan Displacement (Δ)
Perhitungan Luas permukaan basah (S)
Perhitungan Froude Number dan Reynolds Number Koefisien Tahanan Gesek
Tahanan Tambahan - (Appendages Resistance) Tahanan Gelombang - (Wave Making Resistance) Tahanan Total
Perhitungan DWT dan LWT
Gambar 4. Spesifikasi suspense kendaraan medium bus
3.4. Proses Desain
Setelah didapat ukuran utama kapal maka langkah selanjutnya adalah perencanaan lambung kapal, dalam pembuatan lambung kapal ini menggunakan softwaremaxsurf pro. Untuk perancangan rencana umum dan system transmisi menggunakan software Auto CAD. Sedangkan untuk mengetahui stabilitas kapal ini sendiri mengunakan software Hydromax, untuk perhitungan tahanan menggunakan software Hullspeed. Pada proses desain ini terlebih dahulu di desain bentuk dari lambung dengan ukuran tinggi lambung 1.1 meter dengan sarat desain sebesar 0.5 meter. Parameter tersebut nantinya akan menjadi batasan ketika kendaraan ini beroperasi di air.
CL BL I BL II BL III BL I
BL II BL III
BASE LINE WL 0.1 m WL 0.2 m WL 0.3 m WL 0.4 m WL 0.5 m
BASE LINE WL 0.1 m WL 0.2 m WL 0.3 m WL 0.4 m WL 0.5 m
St.1 St.2 St.3 St.4 St.5 St.6 St.6 St.8 St.9 St.10
CL WL 0.1 m WL 0.1 m WL 0.1 m WL 0.1 m WL 0.1 m
St.1 St.2 St.3 St.4 St.5 St.6 St.6 St.8 St.9 St.10
BL I BL II BL III
BL I
BL II
BL III BL I
BL II BL III
Gambar 6. Sheer plan dan Halfbreadth plan
Gambar 7. Perspektive lambung
Gambar 9. Rencana Umum
Gambar 10. Transmisi
Keterangan Gambar.
2 : Engine 4 : Output Shaft
6 : Continuously Variable Transmission 8 : CVT Output
10 : Drive Belt 12 : Output Shaft
14 : Bevel Gearbox 18 : Vertical input
20 : driving down 24 : Propulsion Unit 11 : CVT input and Output (6, 8, 10 from speed change transmission) 24 : Propulsion Unit 22 : Marine driveshaft 26 : Reduction Gear box 32 : Driveshaft
34 : Bevel Gearbox 40 : Front Wheel
Driven Shaft
Cara yang dilakukan dalam meng-kopel propeller dan roda dengan motor penggerak yang sama adalah dengan menggunakan bevel gear. Dimana nantinya jika berada di darat gearbox yang berisi bevel gear tersebut menjalankan roda dengan cara menghubungkan gear yang dari garden atau gearbox main engine ke gear yang menuju ke roda, begitu pula sebaliknya jika berada di air gear di operkan ke bevel gear yang berfungsi untuk menggerakkan propeller.
Untuk penggerak utama yakni motor diesel yang nantinya menggerakkan roda kendaraan yang terletak sesuai letak yang telah ada pada semisal pada bus konvensional. Sedangkan untuk propeller diletakkan pada bagian bawah belakang pada bagian samping atau diantara garden (bufle gear) dan roda (ban). Diman peletakan propeller di harapkan mampu memaksimalkan kinerja propeller pada saat di air, serta berperan aktif dalam pe-manuveran kendaraan itu sendiri. Untuk Kemudi Untuk system kemudi pada kendaraan umum menggunakan roda sebagai alat maneuver. Untuk system kemudi pada saat di air dengan menggunakan propeller seperti yg telah disebutkan tadi.
3.5. Hasil Analisa Tahanan Kapal
Untuk melihat hasil kalkulasi desain dapat dilakukan melalui graph window ( berupa grafik ) maupun tabel window pada toolbar. Adapun nilai tahanan dan Result dapat dilihat sebagai berikut, dari perbandingan beberapa metode tahanan:
Tabel 2. Perbandingan Tahanan.
DATA Value Unit Savitsky pre - Planing Savitsky Planing
LWL 745.62 cm 745.62 745.62
Beam 229.68 cm 229.68 229.68
Draft 50.06 cm -- --
Displaced volum e 6533595.99 cm ^3 6533595.99 6533595.99
W et t ed area 205939.56 cm ^2 205939.56 --
Lahtiharju Holtrop Van Oortmeersen Series 60 Com pton Fung
6533595.99 205939.56 205939.56 205939.56 205939.56 205939.56 205939.56
-- 0.821 0.821 (high) -- -- 0.821 (high)
3. 6. Hasil Analisa Stabilitas
Untuk Analisa Stabilitas digunakan 2 kondisi pada saat di air, yaitu ketika kapal dengan kondisi (Loadcase 1) pada kondisi penumpang penuh, yang terdiri dari keseluruhan 18 seat yang mana 1 untuk pengemudi dan 1 untuk, dan 1 untuk asisten pengemudi, sedangkan untuk kondisi 2 (Loadcase 2) kendaraan ini pada kondisi kosong tanpa muatan penumpang. Stabilitas didarat mengandalkan suspensi dari chasiss kendaraan yang sudah ada, karena pada dasarnya bus beroperasi di darat.
4. Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil perancangan yang telah dibuat untuk desain kendaraan
amfibi, untuk ukuran utama kendaraan amfibi ini menggunakan dimensi dari kendaraan
(medium bus) konvensional yang sudah ada, yaitu dengan panjang 7.8 m, lebar 2.3 m,
dan tinggi keseluruhan 2.6 m. sedangkan untuk lambung mempunyai ketinggian 1.1 m
dengan sarat air 0.5 m. Sistem Transmisi dengan menggunakan mesin utama yang
telah ada dari bus itu sendiri yang nantinya akan dikopel dengan roda gigi semacam
clutch
yang akan dihubungakan ke propeller sebagai penggerak ketika kendaraan ini
beroperasi di air dan berganti operasi dengan (dihubungkan) pada roda pada saat
kendaraan ini berada di darat, pada saat maneuver di air propeller yang berada di
bagian belakang dihubungkan dengan Rod yang terhubung dengan steering wheel
yang berkaitan dengan roda depan.
Stabilitas menggunakan 3 kondisi yaitu kondisi loadcase 1 pada saat
penumpang penuh dengan kondisi bahan bakar 10%, loadcase 2 kondisi penumpang
penuh dengan kondisi bahan bakar 50%, dan loadcase 3 kondisi penumpang penuh
dengan kondisi bahan bakar 100%. Untuk analisa stabilitas pada analisa ini telah
5. Daftar Pustaka
