Pengaruh Arah Datang Arus terhadap Beban yang Ditimbulkannya pada Tali Tambat Terminal FSO (Kajian Experimental)

(1)

Pengaruh Arah Datang Arus terhadap Beban yang Ditimbulkannya pada Tali

Tambat Terminal FSO

(Kajian Experimental)

Wibowo HN

1

, Arifin

2

1

Marine Structural Monitoring / Hydroelasticity Group 2

Ship Motion Research Center

UPT - Balai Pengkajian Penelitian Hidrodinamika BPPT Tlp (031)5948060 (B), 0817315759(HP), Fax: (031)5948066, e-mail: [email protected]

Jln Hidrodinamika (kampus ITS) Sukolilo Surabaya , Indonesia 60112

Abstraksi

This experimental study shows the significance of the load induced by the current for the mooring system of a Floating Storage Offloading (FSO) terminal. Two model tests were conducted at Towing Tank (TT) UPT BPPH which is to simulated the effect of current load direction to the mooring lines. The mooring lines on the ship model consist of 14 lines with 2 different materials. The portside consists of 6 horizontal lines that represent the 6 anchor chains. The starboard side consists of 8 lines that represent super line polyester ropes connected to the dolphin. The loads for 8 weather directions i.e. N, NE, E, SE, S, SW, W, and NW were acting on LPG and Condensate ship model. The tension in each line was measured using one component load transducer . Results from this TT experiment shows the maximum loads acting on the mooring line, MD 12 for polyester line and CH – 12 for chain at starboard and portside stern quartering. This will be an importance information for the naval architect to determine the diameter, material and life time of the mooring system.

Keywords: FSO Terminal, Mooring lines and current loads

1. PENDAHULUAN

Cadangan minyak dan gas di propinsi Jambi akan dieksplorasi secara besar-besaran dalam waktu yang akan

datang. Minyak dan gas tersebut akan disalurkan melalui pipa ke kapal tanker FSO (Floating Production

and Storage) yang ditambat di perairan dangkal di propinsi tersebut. Dalam aktivitas ini, tanker FSO mempunyai peran yang besar untuk mendukung aktivitas produksi ini seperti untuk menyimpan minyak dan gas, membongkar muat ataupun sebagai tempat tinggal para pekerja. Disamping itu, kapal tanker ini dipilih karena mempunyai keuntungan lain seperti murah dan dapat dengan mudah dipindahkan ke tempat eksplorasi lain dibanding dengan jenis platform yang tetap. Karakteristik yang terpenting kapal tanker ini adalah kemampuan untuk beroperasi dengan kondisi yang beban lingkungan yang keras, sehingga agar kapal ini tetap berada di lokasi yang ditentukan maka diperlukan sistem tambat yang handal. Dalam perencanaan suatu sistem tambat yang berada di perairan tertentu, sistem tambat tersebut akan mengalami beban – beban lingkungan secara langsung seperti angin, arus dan gelombang sehingga suatu metoda untuk menganalisa unjuk kerja dari sistem tambatnya sangat diperlukan. Karena hal diatas ini perusahaan pemilik fasilitas tanker FSO memberikan pekerjaan pengujian model sistem tambat mereka ke UPT BPPH. Tulisan ini memaparkan hasil pengukuran yang terjadi pada masing – masing tali tambat untuk setiap arah datang arus pada terminal apung tersebut yang dilakukan pada pengujian model yang didapat dari tangki tarik (TT) di UPT BBPPH.

2. DASAR TEORI

Beban arus dipertimbangkan sebagai gaya steadi yang bekerja pada kapal tambat dapat dihitung dari

(2)

dimana,

 = spesifik densiti air laut

V = kecepatan arus

Ai = LT = luasan projected ke arah i

Cd = koefisien drag ke arah i

Beban arus ini dihitung berdasar prosedur dari Oil Companies International Marine Forum (OCIMF), 1977. Koefisien drag diperoleh dari kurva drag hasil model eksperimen dari pada kapal tambat oleh OCIMF untuk kapal tanker 190.000 – 540.000 DWT, dimana konfigurasi lines kapal adalah tipikal untuk kategori tanker VLCC. Eksperimen dilakukan pada kondisi full load dan ballast di kedalaman air dengan rationya terhadap sarat kapal berkisar dari 1.05 – 4.5. Heading arah arus bervariasi dari 0 sampai 315 derajat dengan interval tak beraturan.

Pada eksperimen di kolam tarik (TT ) beban reaksi di setiap tali tambat akibat gaya eksitasi arus yang diukur pada setiap heading diuraikan menjadi komponen gaya ke arah longitudional (Fx) dan transversal (Fy).



sin

cos

c Y c X

F



……..(2)

Hidrodinamik drag (tahanan) arah longitudional (Rmx) dan transversal (Rmy) pada titik pusat graviti model adalah total dari beban reaksi di semua tali.

14 2 1 14 2 1

...

y y y Y x X X X

F

Rm

F

Rm









……..(3)

Hasil dari pengukuran tegangan tali (Ton) yang ditampilkan merupakan besaran skala penuh yang terjadi pada sistem tali tambat dengan menggunakan persamaan berikut:

m s m s F F





3.  ...(4)

dimana subkrip s adalah untuk kapal sebenarnya dan m untuk model sedangkan  adalah skala model. Hasil

pengukuran tersebut akan menunjukkan besarnya gaya yang terjadi di setiap tali tambat untuk delapan arah pembebanan gelombang dan arus yaitu 0, 45, 90, 135, 180, 225, 270 dan 315.

3. METODA PENGUJIAN

Ukuran utama dari kapal tanker ini sebagai berikut LPP = 256 M, B = 46.2 M, D = 23.8 M and T = 15.54 M. Dengan skala model 1:50. Konfigurasi dari sistem tambat yang diuji di tangki tarik (TT) diperlihatkan pada Gambar 1. Sistem tambat ini keseluruhannya terdiri dari 14 tali dimana dimodelkan dengan 14 pegas

linear. Bagian portside terdiri dari 6 tali mendatar yang mewakili tali rantai jangkar. Perlu diketahui bahwa

kekakuan pegas dan prategangannya merupakan komponen mendatar. Pada bagian starboard terdiri dari 8

tali yang mewakili tali superline polyester yang terhubungkan ke tiang pancang pengait (dolphin). Model

kapal tanker FSO dibuat dari kayu dan sebelum dilakukan uji model di tangki, model kapal ini

disetimbangkan secara statis dan dinamis untuk mengetahui posisi ballast sehingga diketahui titik pusat

massanya dan jari – jari girasinya. Hal ini dilakukan di meja osilasi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.

(3)

Uji model ini untuk mengetahui besar tegangan tali akibat beban arus . Untuk test beban arus ini kereta penarik mulai berjalan saat gelombang telah mencapai model tanker FSO dan saat kereta telah mencapai

kecepatan tetap yang diinginkan maka pengukuranpun dimulai. Fenomena transient diharapkan telah hilang

pada waktu percepatan dari kereta. Untuk mensimulasikan arus dapat dilakukan dengan menarik dari konfigurasi sistem tambat ini dengan kecepatan tetap yang diinginkan melalui penggunaan kereta. Hal ini diharapkan dapat menghasilkan medan arus yang homogen. Beban arus yang diukur di tangki tarik ini dihasilkan melalui penarikan kereta yang mewakili kecepatan kapal 1,13 dan 1,24 m/s. Selama masa percepatan dari kereta, model kapal FSO ini diarahkan secara manual untuk mencegah gerakan osilasi dari sistem tambat sekecil mungkin. Empat belas buah pengukur gaya dengan 1 komponen arah gaya dipasang untuk sistem tambat pada model kapal ini. Sehingga setiap tali terpasang satu pengukur gaya. Arah dari pengukur gaya adalah sama dengan tali tambat yang terpasang pada model tanker FSO ini. Arah beban arus terhadap model kapal sesuai dengan delapan arah penjuru mata angin diperlihatkan pada Gambar 3. Untuk mensimulasikan arah pembebanan ini digunakan semacam lengan pemutar model kapal hasil rancangan tim

UPT – BPPH yang dipasangkan pada kereta. Salah satu uji model dengan arah pembebanan (3150 ) arah –

arus diperlihatkan pada Gambar 4. Selama uji model berlangsung pengukuran terhadap tegangan tali dari ke 14 tali tambat tersebut dilakukan untuk selang waktu yang cukup untuk mendapatkan nilai rata – rata yang teliti.

4. ANALISA DAN DISKUSI

Hasil pengujian ditampilkan dalam bentuk diagram batang yang menunjukkan besar tegangan yang dialami oleh seluruh tali polyester dan rantai terhadap arah datangnya arus (Gambar. 5 sampai dengan Gambar. 12). Tegangan setiap tali polyester dengan berbagai arah datangnya beban arus diperlihatkan pada Gambar. 13 sampai dengan Gambar. 19. Sedangkan Tegangan setiap rantai dengan berbagai arah datangnya beban arus

diperlihatkan pada Gambar. 20 sampai dengan Gambar. 25. Tampilan untuk semua heading ini diperlukan

karena sistem tambat yang diuji berupa konfigurasi asimetris dimana sisi starboard memakai tali polyester

berkonfigurasi beda dengan sisi portside yang memakai rantai ORQ(Oil Rig Quality). Sehingga besar

tegangan yang terjadi perlu diketahui untuk setiap headingnya.

Seluruh hasil pengujian menunjukkan adanya kecenderungan serupa bahwa bilamana kecepatan arus bertambah maka tegangan yang bekerja pada setiap tali tambat cenderung juga bertambah besar. Berdasarkan teori sebagaimana dijelaskan pada bagian sebelumnya bahwa besarnya tegangan pada tali tambat berbanding lurus terhadap kuadrad kecepatan arus. Namun kecenderungan parabolik tersebut tidak bisa terlihat dari hasil pengujian model di atas, hal ini dikarenakan pengujian model tersebut hanya dilakukan pada 2 kondisi kecepatan arus. Salah satu pertimbangan penting dalam pengujian model kapal adalah biaya pengujian, dimana semakin banyak variasi pengujian maka biaya pengujian akan semakin besar.

Kondisi teraman bagi sistem tambat ini adalah saat beban arus searah dengan panjang kapal (=0o dan 180o )

dimana tegangan tali yang terjadi adalah minimum, dimana hal ini diperlihatkan pada Gambar 5 dan 9, serta pada Gambar. 13 sampai dengan Gambar. 19. Secara individu dari Gambar 6 dan Gambar 14 terlihat bahwa maksimum tegangan terjadi pada tali tambat MD-12 sebesar 48,35 Ton pada kondisi sudut datang beban arus

starboard stern quartering (=45o). Untuk rantai tegangan maksimum terjadi pada rantai CH–12 untuk

heading = 315 atau dengan kondisi sudut datang beban arus portside stern quartering, hal ini diperlihatkan

pada Gambar 12 dan 21 yaitu sebesar 46,95 Ton. Berdasarkan hal di atas tampaknya operator kapal perlu memberi perhatian khusus pada arus yang menerpa terminal apung ini dengan heading portside dan starboard stern quartering. Hal ini dikarenakan pada kondisi tersebut terjadi tegangan tali tambat yang maksimum. Berdasarkan persamaan (2) dan (3) maka dapat ditentukan besarnya hidrodinamik drag arah transversal maupun arah longitudinal. Hidrodinamik drag arah transversal maksimum yang terjadi adalah sebesar 475

Ton pada kondisi arus berasal dari samping kapal, starboard beam =90. Adapun hidrodinamik drag

maksimum arah longitudinal yang terjadi adalah sebesar  20 Ton pada kondisi starboard bow quartering.

(4)

5. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil-hasil yang diperoleh dari pengujian model kapal yang ditambat di tangki uji, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

 Semakin tinggi kecepatan arus yang mengenai kapal maka tegangan yang terjadi pada setiap tali tambat

cenderung membesar.

 Tegangan tali maksimum terjadi pada tali tambat polyester MD-12 pada kondisi arus starboard stern

quartering (=45o). Sedangkan untuk rantai terjadi pada CH – 11 dengan kondisi portside portside stern

quartering ( = 315 ).

 Tegangan maksimum yang terjadi pada setiap tali tambat perlu dipertimbangkan dalam pemilihan jenis

material maupun dimensi dari tali tambat.

 Hidrodinamik drag maksimum terjadi pada arah transversal cukup besar, hal ini sebanding dengan

besarnya proyeksi luasan badan kapal sesuai sudut datang arus yang bekerja pada kapal. DAFTAR PUSTAKA

1. A. Priyanto, Arifin MT,” Kajian Eksperimen Hidrodinamika Drag pada Kapal karena Beban

Arus”, Jurnal Penelitian Enjiniring UNHAS(2004)

2. LHI Report No :LHI/064/III/2004,” Model Test of Oil/Condensate FSO for Betara Field

Development”.

3. LHI Report No :LHI/065/III/2004,” Model Test of LPG FSO for Betara Field Development”.

4. OCIMF,” PREDICTION OF WIND AND CURRENT LOADS ON VLCCs”, 2nd Edition (1994)

5. Wibowo H.N,” Pengaruh Kedalaman Air terhadap Beban Gelombang pada Tali Tambat

Terminal Tanker FSO”, Pertemuan Ilmiah Tahunan II dan Kongres VI Ikatan Sarjana Oseanologi

Indonesia, 5- 6 July 2005 Universtas HangTuah

6. Wibowo H.N, O. Samudro ”Pengaruh Interaksi Gelombang – Arus untuk Perencanaan Beban

pada Tali Tambat Terminal Tanker FSO (Sebuah Kajian Experimental)” Akan terbit Majalah

(5)

Gambar 1. Konfigurasi dari sistem tambat di Tangki Tarik (TT)

Gambar 2. Melakukan pengukuran parameter dinamis dari model FSO di meja osilasi

Gambar 3. Delapan arah pembebanan sistem tali tambat

Gambar 4. Pembebanan arus 3150 di Tangki Tarik ( TT )

Tegangan Tali pada Heading 0

-2,00 -1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 Chain 11 Chain 12 Chain 13 Chain 14 Chain 15 Chain 16 MD - 11 MD - 12 MD - 13 MD - 14A B MD - 14C D MD - 15 MD - 16 MD - 17 Nomor Tali Tambat

T e g a n g a n T a li ( T o n ) v=1,13 V=1,24

Gb 5. Tegangan Tali untuk heading 0 Tegangan Tali pada Heading45

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 Cha in 11 Cha in 12 Cha in 13 Cha in 14 Cha in 15 Cha in 16 MD - 11 MD - 12 MD - 13 MD - 14 AB MD - 1 4C D MD - 15 MD - 16 MD - 17 Nomor Tali Tambat

(6)

Tegangan Tali pada Heading 90 -20 -10 0 10 20 30 40 50 Ch ain 11 Ch ain 12 Ch ain 13 Ch ain 14 Ch ain 15 Ch ain 16 MD - 1 1 MD - 12 MD - 13 MD - 14A B MD - 14CD MD - 15 MD - 16 MD - 17

Nomor Tali Tambat

Gambar 7. Tegangan Tali untuk heading 90 Tegangan Tali pada Heading 135

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 Chain 11 Chain 12 Chain 13 Chain 14 Chain 15 Chain 16 MD - 11 MD - 12 MD - 13 MD - 14 AB MD - 14 CD MD - 15 MD - 16 MD - 17 Nomor Tali Tambat

Te ga nga n Ta li ( Ton) v=1,13 V=1,24

-2 -1 0 1 2 3 4 5 Chai n 11 Chain 12 Chain 13 Chain 14 Chain 15 Chain 16 MD - 1 1 MD - 1 2 MD - 1 3 MD - 14A B MD - 1 4CD MD - 15 MD - 16 MD - 1 7 Nomor Tali Tambat

Gambar 9. Tegangan Tali untuk heading 180 Tegangan Tali pada Heading225

-20 -10 0 10 20 30 40 50 Chain 11 Chai n 12 Chain 13 Chain 14 Chai n 15 Chain 16 MD - 1 1 MD - 12 MD - 1 3 MD - 1 4AB MD - 14CD MD - 15 MD - 1 6 MD - 17 Nomor Tali Tambat

Te ga ng a n Ta li ( To n) v=1,13 V=1,24

Gambar 10. Tegangan Tali untuk heading 225

T e g a n g a n T a li p a d a H e ad in g 2 7 0 -2 0 -1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 Chain 1 1 Chain 1 2 Chain 1 3 Chain 1 4 Chain 15 Chain 1 6 MD - 11 MD - 12 MD - 13 MD 14 AB MD - 14CD MD - 15 MD - 1 6 MD - 17 N o m o r T ali T a m b a t T e g a n g a n T a li ( T o n ) v =1 ,1 3 V =1 ,2 4

-20 -10 0 10 20 30 40 50 Chai n 11 Chai n 12 Chai n 13 Chai n 14 Chai n 15 Chai n 16 MD - 1 1 MD - 1 2 MD - 1 3 MD - 1 4AB MD - 1 4CD MD - 1 5 MD - 1 6 MD - 1 7 Nomor Tali Tambat

Gambar 12. Tegangan Tali untuk heading 315

Gambar 13. Tegangan Tali MD - 11untuk berbagai heading

Gambar 14. Tegangan Tali MD – 12 untuk berbagai heading

(7)

Gambar 16. Tegangan Tali MD – 14AB untuk berbagai heading

Gambar 17. Tegangan Tali MD – 14CD untuk berbagai heading

Gambar 20. Tegangan Tali CH - 11 untuk berbagai heading

(8)

Gambar 25.Tegangan Tali CH – 16 untuk berbagai heading