STUDI PERANCANGAN FERRY HEMAT BAHAN BAKAR UNTUK WILAYAH MALUKU

STUDI PERANCANGAN FERRY HEMAT BAHAN BAKAR UNTUK WILAYAH MALUKU

Oleh :

Aldomoro F B Sitorus NRP. 4105100077

JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN FAKULAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011

Dosen Pembimbing :

Aries Sulisetyono, S.T., M.A.Sc, Ph.D NIP. 19710320 199512 1 002

, disebabkan oleh :

- Kelangkaan dan ketergantungan akan minyak bumi sebagai bahan bakar penggerak mesin.

- Melambungnya harga bahan bakar

, disebabkan oleh :

- Emisi gas buang (CO₂) yang dihasilkan oleh mesin berkontribusi terhadap pencemaran udara (lingkungan)

LATAR BELAKANG

• Muncul usaha untuk mengatasi ketergantungan akan bahan bakar dan mengurangi pencemaran akibat emisi gas buang dari mesin induk yaitu dengan mencari energi alternatif pengganti minyak bumi.

• Energi alternatif yang bisa dimanfaatkan adalah ANGIN, dengan alasan : - diperoleh dengan mudah dimana saja dan

- Lebih bersih (clean) - Gratis

• Pemanfaatan energi angin dilakukan dengan memasang layar (sail) di kapal

LATAR BELAKANG (lanjutan)

• Bagaimana mendapatkan ukuran utama kapal yang optimum

• Bagaimana merancang bentuk badan kapal yang dapat mengurangi kebutuhan bahan bakar, memiliki stabilitas dan olah gerak kapal yang baik

• Bagaimana merancang rencana garis (lines plan) dan rencana umum (general arrangement)

PERUMUSAN MASALAH

• Mendapatkan ukuran utama kapal yang optimum

• Merancang bentuk badan kapal yang dapat mengurangi kebutuhan bakar, memiliki stabilitas dan olah gerak yang baik

• Merancang rencana garis (lines plan) dan rencana umum (general arrangement)

TUJUAN

• Mengembangkan konsep kapal yang hemat bahan bakar yang merupakan harapan kalangan industri pelayaran karena mampu mengurangi konsumsi bahan bakar fosil

• Mengembangkan konsep kapal layar ramah lingkungan yang merupakan upaya pelestarian lingkungan laut dari bahaya polusi akibat limbah buangan dan gas

• Mendukung pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi perkapalan khususnya dalam perancangan dan rekayasa kapal hybrid bertenaga surya dan angin yang merupakan konsep kapal masa depan

MANFAAT

1. Aspek pengembangan adalah kapal ferry yang hemat bahan bakar dengan memanfaatkan teknologi layar

2. Fungsi objektif adalah meminimumkan biaya pembangunan kapal 3. Tidak merencanakan konstruksi kapal secara detail

4. Proses perhitungan stabilitas kapal ferry dilakukan untuk satu bentuk layar 5. Kecepatan angin diasumsikan konstan

6. Perhitungan penghematan bahan bakar hanya sampai pada persentase pengurangan konsumsi bahan bakar

BATASAN MASALAH

FLOW CHART

Peta KUPANG - KISAR

Jarak : ± 385 mil laut

KAPAL MOTOR-LAYAR YANG PERNAH DIKEMBANGAN

(Rotor sail)

(Rotor sail) (Horizontal wind turbin)

(Wind Star)

KAPAL MOTOR-LAYAR YANG PERNAH DIKEMBANGAN

(Shin Aitoku maru) (KLM Maruta Jaya)

(Beluga Sky sail) (Usuki Pioneer)

Layar yang direncanakan dipasang pada kapal ferry adalah layar kaku berpenampang foil (rigid wing sail) NACA 0012, dengan alasan :

 Rigid wing sail (layar kaku dengan penampang foil) memiliki performa yang lebih baik dibandingkan dengan layar lunak (Khayyat, M. 2008)

 NACA 0012 merupakan tipe airfoil yang memiliki bentuk penampang simetris (symmetric) yang memiliki karakteristik lift yang sama untuk sudut serang (angle of attack) postif dan negatif

 Pada saat berlayar diperlukan gerakan kapal yang sama baik sisi port maupun sisi starboard. Kondisi ini hanya bisa dicapai dengan menggunakan NACA 0012

PERENCANAAN LAYAR

Geometri dan Ukuran layar kaku penampang foil NACA 0012.

PERENCANAAN LAYAR (lanjutan)

UKURAN NILAI SATUAN

Panjang Chord (l) 7.79 m

Tinggi Layar (L) 11.68 m

Luas Layar (SA) 90.94 m²

Leading Edge Trailing Edge

Chord Line

Chord Thickness

Proses Perancangan Kapal

1. Owners Requirement 2. Kapal Pembanding

3. Perhitungan-perhitungan Teknis 4. Optimisasi Ukuran Utama

5. Pembuatan Rencana Garis (Lines Plan)

6. Analisa (Hemat Bahan Bakar, Stabilitas, dan Olah Gerak) 7. Pembuatan Rencana Umum (General Arrangement)

Berikut merupakan hasil optimisasi ukuran utama kapal ferry menggunakan solver :

Biaya pembangunan (building cost) untuk kapal ferry ini adalah Rp12,446,294,899.73

HASIL OPTIMISASI

UKURAN UTAMA NILAI SATUAN

Panjang Kapal (Lpp) 38.24 m

Lebar Kapal (B) 9.50 m

Tinggi Kapal (H) 3.53 m

Sarat kapal (T) 2.44 m

Koefisien Blok (C_B) 0.627

Penumpang 105 orang

Barang 9.50 ton

Kendaraan Roda 2 32 unit

Pembuatan Rencana Garis (Lines Plan)

• Pembuatan rencana garis dibantu dengan menggunakan software Maxsurf 11.12 dan Autocad 2007

• Input data yang diperlukan adalah panjang garis air (Lwl), panjang garis tegak (Lpp), lebar kapal (B), Tinggi kapal (H), sarat kapal (T), koefisien- koefisien bentuk (Cb, Cm, Cp)

• Dilakukan pengeditan-pengeditan lebih lanjut untuk memperoleh desain rencana garis yang sesuai

Gambar Rencana Garis

Hasil Penggambaran rencana garis (lines plan) dengan bantuan software Maxsurf 11.12 dan Autocad 2007

• Untuk dapat menghitung hemat bahan bakar diperlukan beberapa skenario yang berisi tentang jarak efektif penggunaan layar, untuk keperluan analisa digunakan 3 skenario, yakni :

1. Skenario 1 : jarak efektif penggunaan layar 225, 200 dan 175 mil laut 2. Skenario 2 : Jarak efektif penggunaan layar 150, 125 dan 100 mil laut 3. Skenario 3 : Jarak efektif penggunaan layar 75, 50, dan 25 mil laut

• Persentase penghematan bahan bakar dihitungan dengan cara membandingkan bahan bakar yang habis digunakan mesin induk (full) selama menempuh jarak Kisar-Kupang dengan bahan bakar yang habis digunakan selama menggunakan layar pada jarak yang sama.

• Persentase Pengurangan konsumsi bahan bakar akibat pemasangan layar NACA 0012 adalah 6.49%. Nilai ini terjadi untuk skenario 3, konfigurasi layar no.6 (α = 9⁰ ; β = 20⁰). Tetapi mengalami keterlambatan waktu sekitar 50 menit dari yang dijadwalkan.

ANALISA HEMAT BAHAN BAKAR

Perhitungan stabilitas kapal dilakukan untuk 4 kondisi pembebanan (loadcase) : 1. Kondisi 1 : Penumpang & Bagasi 100%, Perbekalan 100%, Bahan Bakar 100%

2. Kondisi 2 : Penumpang & Bagasi 100%, Perbekalan 10%, Bahan Bakar 10%

3. Kondisi 3 : Cargo 0%, Penumpang & Bagasi 100%, Perbekalan 100%, Bahan Bakar 100%

4. Kondisi 4 : Cargo 0%, Penumpang & Bagasi 100%, Perbekalan 10%, Bahan Bakar 10%

REKAP PERHITUNGAN STABILITAS

ANALISA STABILITAS

No Kriteria IMO Unit Kondisi

1 2 3 4

1 Area 0 to 30 ≥ ^{0.055 m.rad 0.155 0.129 0.154 0.136}

2 Area 0 to 40 ≥ ^{0.09 m.rad 0.255 0.206 0.251 0.217}

3 Area 30 to 40 ≥ ^{0.03 m.rad 0.100 0.077 0.097 0.082}

4 GZ di 30 atau lebih ≥ ^{0.2 m 0.619 0.453 0.593 0.483}

5 Sudut GZ Maksimum ≥ ^{25 deg 46 42 46 44}

6 Nilai Awal GMt ≥ ^{0.15 m 1.151 0.987 1.165 1.041}

7 Hiruk Pikuk Penumpang ≤ ^{10 deg 3.2 3.9 3.3 3.8}

8 Berbelok (Turning) ≤ ^{10 deg 1.7 2.2 1.7 2}

9 Angin

Sudut Oleng Tenang ≤ ^{16 deg 2.2 2.6 2.2 2.5}

Sudut Oleng Tenang / Deck Immersion ≥ ^{80 % 5.370 6.425 5.356 6.108}

Area 1 / Area 2 ≥ ^{100 % 267.56 232.62 257.91 236.96}

STATUS OK OK OK OK

Respon kapal yang paling besar adalah rolling yang terjadi pada sudut heading 90^o. Pada kondisi ini gelombang tegak lurus terhadap kapal. Pada sudut heading 45^o respon kapal yang terjadi adalah heaving, pitching dan rolling. Pada kondisi ini rolling juga merupakan respon yang paling signigikan terhadap gelombang.

Untuk sudut 0^o, 180^o, respon kapal yang berpengaruh adalah heaving dan pitching sedangkan rolling tidak terjadi karena pada kondisi ini gelombang datang sejajar dengan kapal.

Perbedaan respon signifikan antara kapal tanpa layar dan dengan layar adalah rolling yang terjadi pada heading 90 derajat

ANALISA OLAH GERAK

Kurva MSI

Grafik MSI menurut ISO 2631 MSI di geladak utama dan penumpang

Untuk kenyamanan penumpang dapat dilihat dari gambar kurva MSI. Dari gambar tersebut pada heading 0 - 45 derajat kurva passenger deck, dan main deck mengenai garis kriteria 10% MSI ISO 2631 after 8 hr. Artinya 10%

dari jumlah penumpang dan ABK akan mengalami gejala mabuk laut (seasickness) setelah 8 jam. Kondisi ini terjadi pada saat heading : 0-45 derajat.

Respon terbesar bagi penumpang dan ABK terjadi pada saat heading 180 derajat dimana kurva sudah memotong garis kriteria 10% MSI 2631 after 30 min, artinya 10% dari jumlah penumpang dan ABK akan mengalami mabuk laut (seasickness) setelah 30 menit.

ANALISA OLAH GERAK

7. Pembuatan Rencana Umum (General Arrangement)

• Pembuatan rencana umum (GA) dibantu dengan menggunakan software Autocad 2007

• Rencana Umum dibuat untuk mengetahui alokasi tiap-tiap ruangan, tangki- tangki, penempatan peralatan-peralatan dan lain-lain

• Disini akan ditampilkan rencana layout akomodasi untuk geladak penumpang yang memiliki kapasitas 105 penumpang

• RENCANA UMUM (GA)

Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian berupa ukuran utama ferry : 1. Ukuran utama kapal ferry yang diperoleh adalah

• Panjang garis tegak (Lpp) = 38.24 m

• Lebar (B) = 9.50 m

• Tinggi (H) = 3.53 m

• Sarat (T) = 2.44 m

• Koefisien bentuk (Cb) = 0.627

2. Dari hasil analisa dengan menggunakan Hydromax 11.12, stabilitas kapal untuk kelima kondisi pemuatan (loadcase) menurut IMO sudah terpenuhi. Dari hasil analisa dengan menggunakan Seakeeper 11.12, tingkat kenyamanan penumpang masih memenuhi. Persentase penghematan sebesar 6.49%.

3. Diperoleh rencana haris (lines plan) & rencana umum (general arrangement) kapal ferry hemat bahan bakar.

TERIMA KASIH