1 Rangkuman Langkah-langkah Desain Kapal Menurut Desain Spiral
(Intisari Desain Kapal Tanker Dengan Payload 5000 ton) Oleh : Yusep Sugianto
NRP : 4116202001
Fakultas Teknologi Kelautan/Jurusan Transportasi laut
I. Pendahuluan
Desain kapal adalah tugas seorang arsitek kapal untuk mendefinisikan sebuah objek atas apa yang diminta oleh pemesan kapal (owner) dan memenuhi persyaratan misi serta mematuhi seperangkat kendala. Desain kapal melibatkan komunikasi yang kompak antara arsitek kapal/ galangan dengan pemesan kapal/owner. Desain yang memungkinkan komunikasi yang kompak adalah konsep desain spiral dari Evans. Model ini menekankan bahwa banyak masalah desain yang saling berinteraksi dan harus dipertimbangkan dalam urutan, dan dalam peningkatan detail masing-masing yang kemudian membentuk spiral sampai diperoleh desain tunggal yang memenuhi semua kendala dan semua pertimbangan bisa tercapai. Pendekatan ini dasarnya adalah desain berbasis titik. Disebut demikian karena pada akhirnya nanti akan mengarah pada satu titik dalam desain ruang. Desain spiral dari Evans digambarkan sebagai berikut:
Gambar 1. Spiral Design
2 preliminary powering, lines and body planes, hydrostatic and Bonjean curves, floodable length and freeboard, hull and machinery arrangements, structure, powering, lightship estimate, capacities, trim, and intact stability, damaged stability, dan cost estimate.
1. Fase Konsep Design
Fase ini merupakan tahap awal dari pembuatan design kapal. Pada tahap ini, permintaan pemilik kapal (owner requirement) berupa tonnase kapal, type kapal, kecepatan kapal, daerah pelayaran, dan jenis muatan diterjemahkan oleh desainer kapal dalam bentuk konsep. Perhitungan-perhitungan dalam fase ini merupakan perhitungan yang masih umum dimana hanya berfokus pada batasan-batasan yang harus diperhatikan secara umum, seperti keselamatan kapal, kinerja kapal, dan faktor ekonomi pembangunan kapal.
2. Fase Preliminary Design
Fase preliminary design merupakan pengembangan dari tahap conceptual dengan menetapkan alternatif kombinasi yang lebih jelas, sehingga pada akhirnya didapatkan gambaran utama kapal dan kecepatan servicenya, begitu juga daya motor yang diperlukan, demikian pula dengan daftar sementara peralatan permesinan. Selama Preliminary design, perancangan kapal dikembangkan untuk mendapatkan tingkatan tertentu untuk menjamin secara teknis bahwa semua persyaratan perancangan kapal dapat terpenuhi.
3. Fase Contract Design
3 digunakan. Pada intinya, produk dari kontrak desain adalah rencana kontrak dan spesifikasi yang menjadi acuan dalam pelaksanaan pembuatan kapal.
4. Fase Detail Design
Dalam fase ini, gambar kerja dan kebutuhan data lainnya untuk membuat kapal semakin dikembangkan. Fase detail design bisa juga merupakan Final design stage, dimana seluruh keputusan perancangan seperti seleksi tipe permesinan, ukuran plat, dan hal-hal lainnya telah dibuat dan dikonfirmasikan dengan baik. Seluruh sistem yang dibutuhkan kapal, mesin utama dan mesin bantu telah dibuat secara terperinci, demikian pula pabrik pembuat yang diinginkan. Final design adalah detail design yang mencakup semua rencana dan perhitungan yang diperlukan untuk proses konstruksi dan operasional kapal. Bagian terbesar dari pekerjaan ini adalah produksi gambar kerja yang diperlukan untuk digunakan oleh mekanik untuk membangun lambung kapal, menginstalasi kabel-kabel dan perpipaan, dan menginstalasi mesin-mesin baik mesin induk maupun mesin bantu bantu.
II. Latar Belakang Teori
Penjelasan mengenai bagian-bagian design pada spiral design adalah sebagai berikut: 2.1. Mission Requirement
Mission requirement merupakan bagian paling awal dari konsep spiral design, dimana pada bagian ini calon pemilik kapal memberikan 5 referensi untuk membuat design kapal. 5 referensi itu adalah :
1. Type kapal (bulk carrier, tanker, kapal perang, kapal ikan, dsb) 2. Type muatan
3. Jumlah muatan atau payload) 4. Kecepatan kapal atau Service speed 5. Rute pelayaran
4 2.2. Lines plan and Body Plan
Selanjutnya, data-data yang diperoleh dari hasil regresi linier digunakan untuk pembuatan linesplan dan body plan. Penggambaran lambung kapal pada sebidang kertas gambar dinamakan rencana garis ( lines plan/ship’s lines/lines ), bentuk lambung kapal secara umum harus mengikuti kebutuhan daya apung, stabilitas, kecepatan, kekuatan mesin, olah gerak dan yang penting adalah kapal bisa dibangun. Gambar rencana garis ( lines plan ) terdiri dari proyeksi ortographis/sikusiku dari interseksi/perpotongan antara permukaan/surface lambung kapal dan tiga set bidang yang saling tegak lurus. Lines plan terdiri dari tiga view atau sudut pandangan, yaitu body plan (transverse), sheer plan (length wise), dan half-breadth plan (top view).
Sheer plan menunjukkan interseksi atau perpotongan antara permukaan/surface lambung kapal dengan bidang tengah (centreplane) – sebuah bidang vertical pada garis tengah / centreline kapal – dan bidang tegak (buttockplane) yang sejajar dengannya (centreplane), Interseksi dengan bidang tengah akan menghasilkan profil haluan/bow dan buritan/stern. Rencana sheer/Sheer plan untuk kapal komersial digambar dengan meletakkan haluan kapal/bow section pada sisi kanan.
Half-breadth plan menunjukkan interseksi permukaan lambung kapal dengan bidang yang sejajar bidang dasar/baseplane horizontal, bidang dasar/baseplane adalah bidang horizontal yang melalui garis dasar/baseline. Interseksi dengan bidang-bidang tersebut akan menghasilkan half-breadth plan.
Body plan menunjukkan bentuk dari station/section yang merupakan interseksi antara permukaan lambung kapal dengan bidang yang tegak lurus dengan bidang tegak/buttockplane dan bidang garis air/waterline plane.
5 2.3. Kurva Hydrostatic dan Kurva Bonjean
Kurva Hydrostatik merupakan kurva yang menggambarkan karakteristik badan kapal yang tercelup di
dalam air. Kurva Hydrostatik dibuat dari perhitungan hydrostatik yang datanya diambil dari terdiri dari tabel rencana garis. Kurva hydrostatik terdiri dari 20 kurva yang digabung menjadi satu pada diagram
dengan dua sumbu yang saling tegak lurus, dimana sumbu x merupakan garis dasar kapal, dan sumbu y merupakan sarat tiap water line. Jenis-jenis kurva hidrostatis dijelaskan pada tabel berikut:
Tabel 1. Daftar Kurva Hidrostatis
No Nama Kurva Satuan Keterangan
1 Water Plan Area (WPA) m2 Luas bidang garis air
2 Midship Section Area (MSA) m2 Luas moulded kapal pada bagian midship 3 Coefficient of Waterline
(CWL)
Luas bidang air berbanding Panjang x Lebar
maksimum kapal
4 Tnne per Centimeter Immersion
(TPC)
Ton Jumlah ton yang diperlukan untuk merubah
sarat sebesar 1 cm
5 Midship coefficient (Cm) Luas moulded kapal bagian midship berbanding Lebar dan Tinggi kapal
6 Block coefficient (CB) Perbandingan isi karene (displacement
dengan Panjang x Lebar x Tinggi kapal
7 Transverse Center of Buoyancy
to Metacenter (TBM)
m Jarak titik tekan buoyancy ke titik metacenter
secara melintang
8 Prismatic Coefficient (CP) Perbandingan volume karene dengan volume prisma yang dibentuk oleh panjang kapal dan
luas midship atau perbandingan antara koefisien blok dengan koefisien midship
9 Moment To Change
Trim one Centimeter (MTC)
Ton
meter
Momen yang diperlukan untuk mengadakan
trim sebesar 1 cm
10 Displacement due to one centimeter of trim by stern
(DDT)
ton Besarnya perubahan displacement yang diakibatkan oleh perubahan 1 cm trim
11 Displacement ( ton Berat air laut yang dipindahkan karena adanya volume badan kapal yang tercelup
dalam air
12 Displacement Moulded (mld) ton berat air laut yang dipindahkankarena
6 13 Wetted Surface Area (WSA) m2 luas permukaan badan kapal yang
tercelup dalam airpada setiap water line 14 Shell Displacement ton berat air laut yang dipindahkan karena
adanya kulit/pelat pada karene 15 Longitudinal Center of
Bouyancy to Metacenter (LBM)
meter LBM adalah jarak titik tekan bouyancy secara memanjang terhadaptitik
metasenter
16 Longitudinal of Keel to Metacenter (LKM)
meter letak metasentra memanjang terhadap lunas kapaluntuk tiap-tiap sarat kapal 17 Longitudinal Center of
Bouyancy ( LCB)
meter jarak titik tekan bouyancy terhadap penampangmidship kapal untuk setiap sarat kapal
18 Longitudinal Center of Floatation (LCF)
meter jarak titik berat garis air terhadap penampangtengah kapal untuk setiap sarat kapal
19 Keel to Center of Bouyancy (KB)
meter jarak titik tekan bouyancy ke lunas kapal
20 Transverse of Keel to Metacenter (TKM)
meter letak titik metasentra melintang terhadap lunas kapaluntuk tiap-tiap water line
Kurva Bonjean atau lengkung Bonjean adalah lengkung/grafik yang menunjukkan luas station sebagai fungsi sarat. Bentuk lengkungan ini mula-mula diperkenalkan oleh seorang sarjana dari Prancis yang bernama Bonjean pada abad ke-19. Jadi untuk menghitung luas station sampai setinggi sarat yang diinginkan dapat di baca pada lengkung-lengkung Bonjean dengan menarik garis mendatar hingga memotong lengkung bonjean pada station dan sarat yang diinginkan. Pada umumnya Lengkung Bonjean cukup digambarkan sampai dengan geladak tepi kapal (Upper Deck Side Line) sepanjang kapal. Fungsi kurva Bonjean adalah untuk mengetahui volume dan displacement tanpa kulit pada setiap sarat yang dikehendaki baik pada saat even keel, trim, dan saat terkena gelombang. Kurva Bonjean juga digunakan untuk melakukan perhitungan floodable length.
2.4. Floodable length dan freeboard
7 tergenang air (mengalami kebocoran) dan sarat air dari kapal tepat menyinggung garis batas tenggelam (margin line), dimana kapal masih tepat dapat terapung atau pada saat kapal akan tenggelam. Garis batas tenggelam (margin line) adalah garis yang sejajar garis tepi geladak utama / geladak sekat pada jarak 76 mm (3inch). Atau dengan kata lain, bila sarat air melebihi garis batas tenggelam maka kapal dianggap tenggelam. Panjang ketidaktenggelaman/floodable length digunakan untuk menentukan sekat kedap air yang dihitung dimulai dari sekat tubrukan. Panjang sekat kedap air diukur dengan cara membuat segitiga sama kaki dengan sudut 63,5o terhadap lunas kapal, dimana titik puncak segitiga harus berada dibawah garis floodable length. Freeboard atau lambung bebas merupakan jarak dari geladak atas hingga garis air, atau tinggi kapal dikurangi dengan sarat kapal. Sehubungan dengan adanya muatan kapal, maka sarat kapal akan selalu berubah tergantung jumlah muatannya. Oleh sebab itu, untuk membuat batasan muatan demi keamanan dan keselamatan pelayaran, maka setiap kapal harus dipasang Plimsoll Mark. Plimsoll Mark adalah tanda garis air untuk tiap-tiap daerah pelayaran yang ukuran garis dan perhitungan masing-masing saratnya ditentukan berdasarkan konvensi internasional mengenai garis muat (International Convention on Load Line) di London tahun 1996.
Gambar 3. Plimsoll Mark
Sesuai dengan konvensi ICLL, Kapal perang, Kapal yang panjangnya L < 24 m, Kapal yang kurang dari 150 gross ton, Kapal pesiar, Kapal penangkap ikan, Kapal penyusur pantai untuk jarak dekat, dan Kapal yang berlayar di danau dan di sungai tidak perlu memasang Plimsoll Mark di lambungnya.
2.5. General Arrangements
8 General Arrangements merupakan sebuah aspek utama didalam merencanakan sebuah bangunan kapal. Ada 3 aspek penting dalam mendesain general arrangement yaitu:
1. Rencana umum meliputi deskripsi rancangan tata letak ruangan, area dan peralatan/perlengkapan kapal.
2. Desain rencana umum merupakan analisis kebutuhan ruang dan area peralatan/perlengkapan serta detail perhitungannya.
3. Visualisasi desain rencana umum berbentuk gambar yang memperlihatkan tampak atas masing-masing geladak, tampak samping, tampak depan, dan tampak belakang kapal.
Desain General Arrangement harus mempertimbangkan kesesuaian dengan rencana garis yang telah di kembangkan, kesesuaian terhadap DWT, kapasitas dan kecepatan yang dibutuhkan. General arrangement digunakan untuk beberapa kegunaan, tidak hanya sekedar menunjukan jenis kapal dan featurenya, Galangan kapal memanfaatkan general arrangements untuk membuat kalkulasi awal biaya pembangunan kapal serta sebagai dasar untuk membuat detail drawing. Ada beberapa hal yang penting dalam membuat general arrangements, sehingga desain yang dihasilkan bisa optimal. Hal-hal penting tersebut adalah :
1. Penentuan besarnya volume ruang muat, berdasakan pada tipe dan jenis muatan yang dimuat.
2. Metode penyimpanan muatan dan sistem bongkar muat.
3. Penentuan Volume ruangan untuk ruangan kapal mesin, berdasarkan pada tipe mesin dan dimensi mesin.
4. Penentuan volume ruangan akomodasi, berdasarkan pada jumlah crew dan penumpang dan standar akomodasi.
5. Penentuan volume tangki-tangki, terutama perhitungan volume tangki untuk minyak, ballast, pelumas mesin, berdasarkan pada tipe permesinan, type bahan bakar dan radius pelayaran.
6. Penentuan pembagian dan membatasi terhadap sekat melintang. 7. Linesplan yang telah dibuat sebelumnya.
9 didaftarkan. Disamping itu juga dalam general arrangements direncanakan penempatan peralatan-peralatan, jalan-jalan, sistem-sistem dan peralatan bantu kapal.
Gambar 4. Contoh General Arrangements Kapal 2.6. Struktur Kapal
Pada dasarnya badan kapal terdiri dari komponen-komponen konstruksi yang letaknya melintang dan membujur. Sistem konstruksi kapal ada 3 macam, yaitu :
Sistem konstruksi melintang (transverse framing system)
Sistem konstruksi yang mana beban yang bekerja diterima oleh pelat kulit dan diteruskan oleh struktur melintang kapal pada hubungan kaku ke struktur membujur kapal. Sistem kosntruksi melintang biasanya digunakan pada kapal-kapal dengan panjang kurang dari 50 meter.
Sistem konstruksi membujur (longitudinal framing system)
10 Sistem konstruksi campuran (mixed framing systems)
Beban yang diterima oleh kapal diteruskan oleh struktur melintang dan membujur kapal. Konstruksi melintang digunakan pada bagian sisi lambung, sedangkan konstruksi membujur terdapat pada bagian dasar dan geladak.
Penentuan sistem konstruksi suatu kapal sangat erat hubungannya dengan kekuatan kapal dalam rangka menahan beban yang diterima oleh kapal. Oleh sebab itu, dalam bagian struktur kapal ini, nilai kelelahan, dan kekuatan material akan dihitung sehingga dapat ditentukan tebal pelat dan profile yang akan digunakan.
Gambar 5. Struktur Melintang dan Membujur Kapal 2.7. Powering
Tahap ini adalah bagian dimana desainer kapal menentukan daya mesin yang akan dipakai oleh kapal. Untuk menentukan daya mesin yang akan dipakai, maka terlebih dahulu harus dihitung tahanan kapal yang akan diterima oleh kapal. Secara umum, powering berarti bahwa sistem propeller kapal/pendorong, mesin penggerak dan lambung kapal harus dirancang yang paling efisien, yaitu jumlah energi yang diperlukan untuk propulsi kapal harus sekecil mungkin tapi harus mampu memenuhi kecepatan kapal rancang. Kecepatan kapal harus sesuai dengan daya mesin (penggerak) utama. Perkiraan daya (besar)mesin adalah berdasarkan (gaya) tahanan kapal.
Komponen-komponen hambatan kapal yang akan dihitung untuk menentukan daya mesin kapal adalah:
11 b. Hambatan Gelombang (RW) merupakan hambatan kapal yang timbul akibat bergeraknya
kapal. Dapat terjadi meskipun fluidanya ideal, gaya yang terlibat adalah potential force. c. Hambatan tekanan (RP) merupakan hambatan kapal yang timbul akibat gerakan kapal atau
benda pada fluida non-ideal (fluida yang berviskositas) akan menimbulkan gaya pressure forces.
d. Hambatan Udara (RA) merupakan hambatan kapal yang timbul akibat bangunan atas kapal (superstructure) yang tinggi dengan bentuk tidak streamline.
e. Hambatan Apendix (RAPP) merupakan hambatan kapal yang timbul akibat adanya appendages pada lambung kapal di bawah garis air antara lain lunas sayap (bilge keels), penumpu poros propeller, lubang Bow Thruster.
Setelah tahana total ditentukan, yang merupakan penjumlahan dari semua komponen-komponen hambatan, maka langkah selanjutnya adalah menentukan Effective Horse Power (EHP). EHP ditentukan dengan rumus
= .
Dengan : EHP = Effective Horse Power (Watt) Rt = Hambatan Total (Newton) v = Kecepatan kapal (m/s)
Effective Horse Power (EHP) merupakan daya dorong yang benar-benar digunakan untuk menggerakkan kapal. EHP merupakan daya yang berada di luar kapal, yaitu gelombang yang ditimbulkan oleh kapal. Sedangkan daya yang berada di dalam kapal adalah Delivery Horse Power (DHP), Shaft Horse Power (SHP), dan Brake Horse Power (BHP).
Setelah BHP ditentukan, langkah selanjutnya adalah pemilihan type mesin penggerak utama kapal. Hal pokok dalam pemilihan mesin penggerak kapal adalah tipe penggerak kapal, apakah diesel, bensin, turbin uap, atau turbin gas. Apabila tipe penggerak utama sudah ditentukan hal yang harus ditentukan adalah karakteristik mesin penggerak utama tersebut; apakah diesel putaran tinggi, medium, rendah. Lalu apakah mesin itu menggunakan putaran dua langkah atau empat langkah.
Secara umum, faktor-faktor yang dipertimbangkan dalam pemilihan mesin penggerak utama kapal adalah:
1. Reliability 2. Maintainability
12 4. Weight requirements
5. Type and fuel required ( including fuel treatment ) 6. Fuel consumption
7. Fractional power and transient performance 8. Interrelation with auxiliaries
9. Reversing capability 10. Operating personnel 11. Rating limitation 12. Costs
2.8. Light Ship Weight (LWT) Estimate
Light Weight Ship (LWT) adalah berat kapal kosong, yaitu berat kapal yang hanya dihitung pada komponen-komponen berat baja kapal, berat perlengkapan dan peralatan kapal, serta berat permesinan. Jika Light Weight Ship (LWT) adalah berat kapal yang ditanggungnya sebagai akibat konstruksi kapal, permesinan, dan perlengkapan kapal, maka Dead Weight Tonnage (DWT) adalah berat muatan kapal yang bisa dibawa oleh kapal tersebut. DWT terdiri dari jumlah muatan air tawar, bahan bakar, pelumas, auxiliary oil, bahan makanan, jumlah crew, dan payload. Persentase DWT untuk Payload adalah 90% dari seluruh total DWT. Penjumlahan DWT dan LWT disebut dengan Displacement. Jika displacement dikalikan dengan berat jenis air, maka akan ditemukan berat kapal total.
2.9. Capacity, Trim, and Intact Stability
Selain LWT dan DWT, dikenal juga istilah Gross Tonnage (GT) dan Net Tonnage (NT). Isi kotor (GRT atau BRT) merupakan isi dari sebuah kapal dikurangi dengan isi sejumlah ruangan tertentu yang berfungsi sebagai ruangan untuk keamana kapal. Ruangan-ruangan itu disebut sebagai ruangan yang dikecualikan (exempted spaces) atau ruangan-ruangan yang dikurangi (deducted spaces). Dengan kata lain isi kotor sebuah kapal dapat diartikan sebagai isi sebuah kapal dikurangi dengan ruangan-ruangan yang dikecualikan, seperti: Dasar berganda (double bottom), tangki ceruk depan (fore peak tank), tangki ceruk belakang (after peak tank), dek shelter (shelter deck), dapur (galley), anjungan (kamar kemudi)/bridge, kantor nakhoda (master’s office), ruang kosong diatas kamar mesin, dll.
13 sejumlah ruangan yang berfungsi namun tidak dapat dipakai untuk mengangkut barang dagangan seperti: kamar nakhoda dan kamar anak kapal (master’s and crew accommodation), kamar mandi, ruangan jangkar (chain locker), kamar radio ( radio station), gudang serang (bos’n store), kamar mesin (propelling machinery spaces) yang meliputi kamar mesinnya sendiri (engine room), terowongan poros baling-baling (shaf tunnel atau shaft alley), ruang keluar darurat (espact trunk),ruang untuk tangki harian (daily consumption tank), ruang untuk menyimpan alat-alat mesin atau suku cadang mesin (engine store), ruang mesin kemudi (steering engine room) dan ruang untuk bengkel mesin (engine workshop).
Menurut International Convention on Tonnage Measurement of Ships 1969 (ICTM 1969), Gross Tonnage (GT) digunakan untuk menghitung pajak yang akan diterima oleh kapal. Konvensi ini menerangkan bahwa Gross Tonnage dihitung dengan rumus :
GT = K1.V Dimana : GT = Gross Tonnage
K1 = 0.2 +0.02log
V = jumlah volume seluruh enclosed space di kapal, termasuk ruangan di bawah upper deck dalam m3.
Enclosed spaces adalah semua ruangan yang dibatasi oleh : badan kapal (ship’s hull),
partisi atau sekat tetap atau dapat pindah (portable)
geladak atau penutup lainnya selain awning (tenda terpal) tetap atau dapat pindah
(portable). (ICTM 1969).
Trim adalah perbedaan antara sarat depan dan sarat halauan dengan sarat diukur pada terminal
belakang dan terminal depan, dengan mengabaikan kemiringan lunas). Intact Stability adalah
stabilitas kapal dalam keadaan utuh atau tidak mengalami kebocoran. Trim dan intact stability
disebabkan oleh gerakan kapal yang selalu terjadi pada saat kapal melakukan pelayaran. Gerakan
kapal tersebut adalah :
Swaying, yaitu pergeseran kapal dari kiri ke kanan
Surging, yaitu pergerakan kapal lurus ke depan dan ke belakang (maju-mundur) Rolling, yaitu perputaran kiri dan kanan pada center line kapal (stabilitas melintang) Yawing, yaitu pergerakan memutar sisi bagian kapal agar dapat dikemudikan Pitching, yaitu gerakan lengkungan kapal yang diakibatkan oleh tekanan ke bawah
14 Heaving, yaitu gerakan lurus/menekan keatas dan kebawah sesuai keadaan.
Stabilitas kapal adalah kemampuan kapal untuk menegak kembali sewaktu kapal pada saat diapungkan, tidak miring kekiri atau kekanan, demikian pula pada saat berlayar, disebabkan oleh adanya pengaruh luar yang bekerja padanya pada saat kapal diolengkan oleh ombak atau angin, kapal dapat tegak kembali.Stabilitas kapal dapat digolongkan didalam 2 jenis stabilitas yaitu stabilitas melintang dan stabilitas membujur.
1. Stabilitas melintang kapal adalah kemampuan kapal untuk menegak kembali sewaktu kapal menyenget dalam arah melintang yang disebabkan oleh adanya pengaruh luar yang bekerja padanya.
2. Stabilitas membujur kapal adalah kemampuan kapal untuk menegak kembali sewaktu kapal menyenget dalam arah membujur yang disebabkan oleh adanya pengaruh luar yang bekerja padanya.
Selanjutnya, secara umum hal-hal yang mempengaruhi keseimbangan kapal dapat
dikelompokkan kedalam dua kelompok besar yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor
internal merupakan keseimbangan kapal yang dipengaruhi oleh
tata letak barang/cargo, bentuk ukuran kapal, kebocoran karena kandas atau tubrukan,
sedangkan faktor eksternal adalah berupa faktor-faktor atau kondisi yang berada di luar kapal,
yaitu angin, ombak, arus dan badai. Oleh karena itu maka stabilitas erat hubungannya
dengan bentuk kapal, muatan, draft, dan ukuran kapal. Kaitannya dengan bentuk dan ukuran,
maka dalam menghitung stabilitas kapal sangat tergantung dari beberapa ukuran pokok yang
berkaitan dengan dimensi pokok kapal. Ukuran-ukuran pokok yang menjadi dasar dari
pengukuran kapal adalah panjang (LOA, LBP, dan LWL), lebar (breadth), tinggi (depth) serta
sarat (draft).
Beberapa hal yang perlu diketahui sebelum melakukan perhitungan stabilitas kapal yaitu:
1. Berat benaman (isi kotor) atau displasemen adalah jumlah ton air yang dipindahkan oleh
bagian kapal yang tenggelam dalam air.
2. Berat kapal kosong (Light Displacement/LWT) yaitu berat kapal kosong termasuk mesin
dan alat-alat yang melekat pada kapal.
3. Operating Load (OL) yaitu berat dari sarana dan alat-alat untuk mengoperasikan kapal
dimana tanpa alat ini kapal tidak dapat berlayar.
Displ = LWT + DWT DWT = OL + Muatan (payload)
15 Dilihat dari sifatnya, stabilitas atau keseimbangan kapal dapat dibedakan menjadi dua jenis
yaitu stabilitas statis dan stabilitas dinamis. Stabilitas statis diperuntukkan bagi kapal dalam
keadaan diam dan terdiri dari stabilitas melintang dan membujur.
Pada prinsipnya keadaan stabilitas ada tiga yaitu Stabilitas Positif, stabilitas Netral dan
stabilitas Negatif. Stabilitas positif adalah suatu keadaan dimana titik G-nya berada di atas titik
M, sehingga sebuah kapal yang memiliki stabilitas mantap sewaktu menyenget mesti memiliki
kemampuan untuk menegak kembali. Stabilitas netral adalah suatu keadaan stabilitas dimana
titik G-nya berhimpit dengan titik M. Maka momen penegak kapal yang memiliki stabilitas
netral sama dengan nol, atau bahkan tidak memiliki kemampuan untuk menegak kembali
sewaktu menyenget. Keadaan ini bisa terjadi mungkin karena terlalu banyak muatan di atas
kapal. Stabilitas negatif adalah suatu keadaan stabilitas dimana titik G-nya berada di atas titik
M, sehingga sebuah kapal yang memiliki stabilitas negatif sewaktu menyenget tidak memiliki
kemampuan untuk menegak kembali, bahkan sudut sengetnya akan bertambah besar. Keadaan
ini menyebabkan kapal akan terus bertambah miring dan kapal menjadi terbalik. Berikut adalah
gambar mengenai masing-masing keadaan stabilitas.
Gambar 6. Macam-macam keadaan stabilitas kapal
TITIK-TITIK PENTING DALAM STABILITAS KAPAL
(a). Titik Berat (Centre of Gravity)
Titik berat (center of gravity) dikenal dengan titik G dari sebuah kapal, merupakan titik tangkap
dari semua gaya-gaya yang menekan ke bawah terhadap kapal. Letak titik G ini di kapal dapat
diketahui dengan meninjau semua pembagian bobot di kapal, makin banyak bobot yang
diletakkan di bagian atas maka makin tinggilah letak titik G. Secara definisi titik berat (G) ialah
titik tangkap dari semua gaya–gaya yang bekerja kebawah. Letak titik G pada kapal kosong
16 daripada pembagian berat dikapal. Jadi selama tidak ada berat yang di geser, titik G tidak akan
berubah walaupun kapal oleng atau mengangguk.
(b). Titik Apung (Centre of Buoyance)
Titik apung (center of buoyance) dikenal dengan titik B dari sebuah kapal, merupakan titik
tangkap dari resultan gaya-gaya yang menekan tegak ke atas dari bagian kapal yang terbenam
dalam air. Titik tangkap B bukanlah merupakan suatu titik yang tetap, akan tetapi akan
berpindah-pindah oleh adanya perubahan sarat dari kapal. Dalam stabilitas kapal, titik B inilah
yang menyebabkan kapal mampu untuk tegak kembali setelah mengalami senget. Letak titik B
tergantung dari besarnya senget kapal ( bila senget berubah maka letak titik B akan
berubah/berpindah. Bila kapal menyenget titik B akan berpindah kesisi yang rendah.
(c). Titik Metasentris
Titik metasentris atau dikenal dengan titik M dari sebuah kapal, merupakan sebuah titik semu
dari batas dimana titik G tidak boleh melewati di atasnya agar supaya kapal tetap mempunyai
stabilitas yang positif (stabil). Meta artinya berubah-ubah, jadi titik metasentris dapat berubah
letaknya dan tergantung dari besarnya sudut senget. Apabila kapal senget pada sudut kecil
(tidak lebih dari 150), maka titik apung B bergerak di sepanjang busur dimana titik M
merupakan titik pusatnya di bidang tengah kapal (centre of line) dan pada sudut senget yang
kecil ini perpindahan letak titik M masih sangat kecil, sehingga masih dapat dikatakan tetap.
2.10. Damaged Stability
Damaged stability adalah keadaan stabilitas dimana kapal berada dalam keadaan bocor atau
mengalami kerusakan. Perhitungan damaged stability ini adalah perhitungan yang diakibatkan
oleh masuknya air ke dalam kapal sehingga kapal mengalami perubahan sarat, perubahan trim,
dan perubahan sudut oleng. Ada dua cara untuk menghitung damaged stability, yaitu Loss
buoyancy method/constant displacement method dan Added weight method. Loss buoyancy
method/constant displacement method adalah berdasarkan pengukuran floodable length
dengan kurva kebocoran. Prinsipnya adalah mempertemukan beberapa sisi segitiga sama kaki
pada tiap batas sekat. Titik temu kedua sisi tersebut akan menentukan jumlah kompartemen
kapal yang terendam air yang masih dapat ditoleransi kapal sehingga kapal masih dapat
mengapung. Titik temu tersebut harus berada dibawah kurva kebocoran, jika berada diatas
17
2.11. Cost Estimates
Cost estimates merupakan tahap terakhir dari spiral design, dimana seluruh biaya pembangunan kapal
diperhitungkan. Biaya pembangunan kapal yang terdiri dari biaya material untuk struktur bangunan
kapal, biaya peralatan, biaya permesinan dan biaya pekerja, model cost, trials cost, asuransi dan lain-lain. Perhitungan biaya investasi diperoleh berdasarkan regresi berat baja dengan harga baja per ton
sesuai grafik yang diberikan oleh Watson dalam buku Practical Ship Design. Oleh karena itu, data-data yang dibutuhkan untuk perhitungan biaya adalah berat baja kapal, berat peralatan kapal, dan berat
permesinan kapal. Selanjutnya perhitungan biaya dikelompokkan menjadi 4 bagian, yaitu structural
cost, outfitting cost, machinery cost, dan non-weight cost. Harga pembuatan kapal adalah harga
yang akan dibayarkan oleh pemesan kapal kepada galangan kapal dengan. Harga ini merupakan
hasil penjumlahan empat komponen biaya ditambah koreksi-koreksi penting seperti :
1. Tambahan laba ( profit ) sebesar 0% ~ 10% , 5% adalah yang terbaik untuk metode estimasi.
2. Tambahan untuk antisipasi pengaruh inflasi pada biaya selama masa pembangunan sebesar 2%.
3. Pengurangan akibat dukungan pemerintah seperti bantuan dana sebesar 9%.
III. Analisis Desain Kapal Tanker 5000 payload
Berikut adalah mission requirementyang digunakan sebagai dasar membuat desain suatu kapal tanker :
a. Jenis Kapal : Tanker b. Jenis Muatan : LPG
c. Kuantitas Muatan : 5000 Ton d. Kecepatan Dinas : 12 knot e. Radius Pelayaran : 886 mil laut
f. Klasifikasi : Biro Klasifikasi Indonesia (BKI)
18 Tabel 2. Hasil Perhitungan BHP Kapal Tanker 5000 ton
Hasil perhitungan tahanan kapal dan BHP serta penyesuian terhadap katalog, maka ditentukan Jenis motor induk : 6L32 dengan daya = 3000 kW; Putaran = 750 rpm. Sedangkan untuk mesin bantu adalah type: 6L32 Daya : 2880 kW produksi MAN B&W Diesel Engine, Denmark.
Untuk perhitungan berat gabungan LWT dan DWT, ditentukan dengan rumus berikut:
DWT + LWT = Wbaja + Wperalatan (equipment) + Wpermesinan + Wconsumable + WPayload
Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut:
LWT + DWT = 7889.46 ton (LWT = 2766.57 ton)
Melalui rumus Gross Tonnage kapal yaitu GT =K1.V, maka diperoleh data sebagai berikut:
Tabel 3. Gross Tonage Kapal Tanker 5000 payload
Data perhitungan harga kapal untuk jenis tanker 5000 payload yang telah didesain merupakan
gabungan dari 4 jenis biaya ditambah dengan koreksi-koreksi. Berat baja, peralatan kapal dan
permesinan kapal dibuat peramaan dan diregresikan pada sumbu biaya dan berat sehingga
didapatkan nilai “C” yang mendekati hasil perhitungan. Hasil perhitungan biaya untuk kapal
19
20 IV. Kesimpulan
Proses produksi kapal tidak sama dengan proses produksi alat-alat transportasipada umumnya. Untuk memproduksi suatu kapal didahului dengan pemesanan (requirement) oleh owner. Kemudian dari requirement yang dicantumkan dilakukanproses-proses mulai dari perhitungan hingga pembuatan kapal berdasarkan Lines Plandan General arrangement yang sudah didapat dari hasil perhitungan sebelumnya. Disinidapat dilihat bahwa untuk merancang suatu kapal diperlukan proses berkesinambungandari satu tahapan ke tahapan yang lain hingga kapal layak diproduksi.
Dalam mendesain suatu kapal, selain ketelitian dan kecermatan dalam memenuhi hukum-hukum fisika, perhitungan yang dilakukan pun harus memenuhi peraturan-peraturan yang telah ditentukan oleh organisasi internasional (International Maritim Organization), dan klasifikasi dimana kapal tersebut didaftarkan. Pemenuhan aturan-aturan ini adalah mengenai kaitannya suatu kapal terhadap keselamatan dan keamanan kapal dalam melakukan perjalanan.
Tahapan membuat desain suatu kapal pada prinsipnya sama untuk setiap type kapal, ukuran kapal ataupun material kapal. Namun demikian, ada beberapa perbedaan dalam perhitungan untuk kapal bermaterial kayu, fiberglass, dan baja, dimana pada kapal bermaterial kayu atau fiberglass berat pelat tidak dihitung. Perbedaan-perbedaan ini adalah karena sifat daya apung dari material tersebut yang akan mempengaruhi berat kapal secara total.
21 DAFTAR PUSTAKA
Arlius, Farendy. 2014. Tanker 5000 Payload. Rencana garis. Rencana Umum. Skripsi. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November.
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia. 2013. Bangunan dan Stabilitas kapal Perikanan Kelas X Semester I. Buku Ajar. Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia.
Hendriyadi. Design Concept Methodology DevelopmentFor LPG Carrier/Ammonia Tanker Up To 6.000 m3. Paper. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November.
International Maritim Organization (IMO). 2005. International Convention on Load Lines, 1966 and Protocol of 1988, as amended in 2003. London: International Maritim Organization.
International Maritim Organization (IMO). 1982. International Convention on Tonnage Measurement of Ships 1969. London: International Maritim Organization.
MAN Diesel & Turbo. Basic Principles of Ship Propulsion. Denmark: MAN Diesel & Turbo
Maritim University Constanta, Faculty Of Navigation. Course Of Ships’s Stability And Trim. Maritim University Constanta, Faculty Of Navigation.
Roy, James. et.all. Longitudinal Vs Transversely Framed Structures For Large Displacement Motor Yachts. Paper. BMT Nigel Lee Ltd
Tim Penyusun SMK Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan ITS. 2003. Konsep Dasar Perkapalan Floodable Length. C.20.03. Jakarta: Bagian Proyek Pengembangan Kurikulum Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan Dirjen Dikdasmen, Departemen Pendidikan nasional.
Vossen, Christina. 2015. Ship Design and System Integration. Conference Paper. Rolls-Royce Commercial Marine AS; Ship Design & Systems
23 Lampiran 3. Lines Plan dan Body Plan Tanker 5000 Payload
