STUDI PERANCANGAN ROV (REMOTELY OPERATED VEHICLE) UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN MANEUVERING DI BAWAH LAUT DENGAN
PENDEKATAN CFD Sinta Windy Asmara Abstrak
ROV yang dioperasikan diperairan Indonesia untuk berbagai kegiatan kelautan belum dapat disediakan sepenuhnya oleh industri dalam negeri. Ketergantungan terhadap penggunaan produk luar negeri dapat melemahkan ketahanan negara khususnya ekonomi dan industri, untuk mengantisipasi hal tersebut maka dituntut supaya teknologi bawah air khususnya teknologi perancangan ROV dapat dikuasai. Adapun produksi ROV yang telah dilakukan didalam negeri diharapkan memiliki kemampuan yang optimal, sebagai contoh kemampuan maneuvering. Kemampuan ini tentu sangat vital pada pengoperasian ROV di bawah laut. Semakin tinggi dan optimal kemampuan ini maka tingkat kualitas kerjanyapun akan semakin besar. kemampuan ini akan meningkat seiring dengan sistem propulsi yang menunjang. Sistem propulsi tentu sangat mempengaruhi performa sebuah wahana benam khususnya berjenis ROV. Tipe thruster, konfigurasinya dan sumber tenaga untuk menggerakkan thruster tersebut juga menjadi prioritas utama dari pada komponen atau bagian lainnya.
Kata kunci : manuevering, thruster Pendahuluan
Wahana benam atau bisa disebut submerged vehicle merupakan kendaraan yang dirancang sebagai salah satu bagian dari perkembangan teknologi bawah air. Wahana benam dirancang untuk dapat melakukan pekerjaan-pekerjaan di bawah air seperti survey oseanografi dan oseanologi, observasi bawah air dan dasar laut termasuk pengambilan sampel material laut, inspeksi serta pemeliharaan dan reparasi bangunan bawah laut dan pekerjaan lainnya yang dikerjakan di bawah laut. Secara umum wahana benam untuk berbagai operasi dapat dibedakan menjadi dua kategori yaitu wahana benam yang dioperasikan dengan pengontrolan dari luar atau disebut Remotely Operated Vehicle (ROV) dan wahana benam yang beroperasi secara mandiri atau dinamakan Autonomous Underwater Vehicle (AUV).
Definisi ROV (Remotely Operated Vehicle) menurut Marine Technology Society ROV Committee’s dalam “Operational Guidelines for ROVs” (1984) dan The National Research Council Committee’s dalam “Undersea Vehicles and National Needs” (1996) adalah pada dasarnya sebuah robot bawah laut yang dikendalikan oleh operator ROV, untuk tetap dalam kondisi yang aman, pada saat ROV bekerja di lingkungan yang berbahaya. Remote Operation Vehicle (ROV) secara luas dikenal sebagai nama umum bagi kapal selam mini yang kerap digunakan pada industri minyak dan gas lepas pantai. Kapal selam ini atau bisa juga disebut dengan wahana benam ini tak berawak, tapi dioperasikan dari kapal lain.
Survey serta explorasi bawah laut rata-rata dilakukan dengan cara konvensional, sebagai contoh inspeksi visual dibawah permukaan air, survey biota laut (ikan, terumbu karang dan sebagainya), survey terhadap sumber daya alam, serta survey bawah laut lainya, masih dilakukan sendiri oleh seorang penyelam, hal tersebut tentunya sangat berbahaya bagi penyelam karena terjadi tekanan hydrostatik di bawah permukaan laut pada tubuh penyelam, selain itu bahaya lain dapat di sebabkan arus di bawah permukaan laut serta serangan dari biota laut yang tidak diperkirakan sebelumnya. Russell (1978) merasa bahwa konsep tradisional/konvensional yang tidak terjamin akurasinya akan tidak dapat diterima jika sumber daya yang optimal diharapkan. Karenanya management yang baru harus merupakan inspeksi terencana yang tidak hanya ditujukan untuk memenuhi sertifikasi saja namun harus melindungi investasi dari pemilik.
Oleh karena itu muncul berbagai jenis wahana benam guna menggantikan pekerjaan bawah laut secara konvensional. Wahana benam yang ada tersebut dapat berupa ROV atau AUV. ROV merupakan wahana benam dioperasikan dengan pengontrolan dari luar atau dan wahana benam yang beroperasi secara mandiri atau dinamakan Autonomous Underwater Vehicle (AUV).
ROV Under water inspection & maintenance merupakan salah satu konsep yang lebih optimal dibanding konsep tradisional/konvensional yang ada sebelumnya. Akan tetapi untuk dapat menjunjang pekerjaan yang dilakukan ROV maka diperlukan beberapa
kemampuan penunjang seperti kemampuan manuevering.
Kemampuan maneuvering atau olah gerak merupakan kemampuan ROV untuk dapat melakukan gerak kontrol pada enam derajat kebebasan. Secara penggambaran dengan menggunakan wahana benam yang lain yaitu kapal selam adalah sebagai berikut:
Gambar 1Enam Derajat Kebebasan Mekanisme olah gerak dari ROV seperti halnya kapal selam harus dapat menghasilkan type-type gerakan yang meliputi:
a. Heaving yaitu gerakan naik atau turun
b. Swaving yaitu gerakan melintang/menggeser kearah samping kiri dan kanan
c. Surging yaitu gerakan membujur arah maju atau mundur
d. Yawing yaitu gerakan menggeleng kekiri dan kekanan.
e. Pitching yaitu gerakan mengangguk keatas dan kebawah.
f. Rolling yaitu gerakan memutar kekiri dan kekanan.
Manuevering merupakan salah satu tolak ukur kerja sebuah ROV yang dapat didefinisikan sebagai perubahan posisi atau arah terkontrol sehubungan dengan gerakan dan kecepatan ROV yang dirancang. Secara spesifik kategorisasi maneuvering dapat dibagi menjadi : 1) perubahan posisi, 2) penjagaan posisi, 3) perubahan lintasan, 4) penjagaan lintasan, 5) perubahan kecepatan dan 6) penjagaan kecepatan.
Kemampuan manuevering dipengaruhi oleh sistem propulsi yang ada pada ROV. Perancangan sistem propulsi yang dilakukan pada ROV pada dasarnya mencakup aspek-aspek di bawah ini:
a. Perancangan thruster sebagai propulsor, yang meliputi penentuan tipe, jumlah dan posisi
b. Kebutuhan daya propulsor
c. Komponen dan sistem transmisi tenaga propulsor
Penentuan type, jumlah dan posisi thruster sangat tergantung dari type olah gerak ROV dan karakteristik dari ROV itu sendiri, termasuk mengatasi pengaruh kabel umbilical terhadap stabilitas kapal. Olah gerak yang harus dapat dilakukan yaitu menyangkut kemampuan enam derajat kebebasan yang telah dijelaskan sebelumnya.
Karakteristik Thruster
Ada dua tipe thruster yang umum digunakan pada ROV, yaitu:
¾ Hydraulic thruster ¾ Electric thruster
Tipe ini umumnya menghasilkan thrust yang lebih kecil untuk dimensi thruster yang sama dengan hydraulic thruster Horizontal thruster
Pertimbangan utama dalam pemilihan horizontal thruster meliputi penyediaan kebutuhan thrust dan dimensi yang tersedia untuk penempatan thruster serta tingkat efisiensi dari thruster. Efisiensi dari thruster semakin besar sebanding dengan peningkatan diameter dari thruster.
Metode dan Pendekatan
Pada pengerjaan skripsi ini, langkah pengerjaan yang dilakukan yaitu dengan terlebih dahulu menganalisa ROV yang telah ada yang kemudian dijadikan model 1. Penggambaran model dapat dilakukan dengan menggunakan software CAD kemudian untuk melihat efek fluida dan kinerja manueveringnya dengan menggunakan pendekatan CFD.
Penggambaran model ini bisa dilakukan dengan beberapa software desain selain CFX. Software yang bisa digunakan untuk proses penggambaran model tersebut harus mampu mendukung program CFX yang akan dijadikan sebagai software simulasi. Oleh karena itu model dapat digambar dengan menggunakan dua cara yaitu menggambar langsung melalui CFX atau meng-import gambar yang telah dikerjakan di sofware lain ke CFX dengan syarat bentuk file tersebut dapat dibaca oleh CFX.
Penggambaran model selain dengan CFX langsung, dapat dilakukan dengan menggambar melalui sofware lain seperti AutoCad atau maxsurf. Pada pengerjaaan skripsi ini, penggambaran dilakukan terlebih dahulu dengan software AutoCad. Akan tetapi gambar yang berupa 3 dimensi tidak dapat langsung di import
menuju CFX apabila menggunakan format file “*.dwg atau *.dxf”, oleh karena itu format ini dieksport terlebih dahulu ke bentuk file yang dapat dibaca atau diketahui oleh CFX.
File gambar dari software desain AutoCad tersebut adalah file dengan ekstensi atau berformat ”*.dwg” yang bisa di-export ke dalam file ACIS yang berformat ”*.sat”, sehingga dapat dibaca oleh CFX. Tampilan model pada salah satu software desain yang mendukung file dengan ekstensi ”*.dwg” adalah seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut :
Kemudian gambar tersebut di export dalam bentuk file ACIS yang berbentuk “sat”, agar dapat dibaca pada software CFX.
Gambar 2 Model 1 yang telah dieksport Setelah dieksport ke CFX maka dilanjutkan pada proses selanjutnya. Pada proses pre ini, tahap selanjutnya adalah memasukkan parameter-parameter simulasi dan juga boundary dari model yang akan disimulasikan. Setelah semua proses pre dilakukan, langkah berikutnya adalah melakukan running simulasi agar nantinya parameter-parameter simulasi dapat terbaca dan menghasilkan data yang diinginkan. Keluaran dari proses ini adalah sebuah definition file atau disingkat ”def.”. Dari sini kemudian melangkah ke proses selanjutnya yaitu proses solver. Dengan menggunakan inputan file definition dari tahap pre, proses running solver dijalankan untuk membaca persamaan-persamaan dari simulasi yang telah dilakukan, sehingga output parameter yang akan dicari dapat ditampilkan. Keluaran proses ini adalah file result atau disingkat ”res.”. Langkah terakhir dari rangkaian proses simulasi adalah proses post. Proses post adalah tahapan yang mana file result dari solver divisualisasikan melalui gambar dan animasi berupa tampilan contour, streamline, plane dan sebagainya. Dari sinilah bisa terlihat hasil simulasi dan juga dapat mengambil data-data yang dibutuhkan untuk proses analisa berikutnya.
Modifikasi ROV yang dilakukan yaitu dengan memberi variasi pada jumlah thruster.
Berberapa variasi jumlah thruster akan dianalisa dengan menggunakan pendekatan CFD sehingga akan dihasilkan beberapa model modifikasi ROV yang baru. Hasil pendekatan CFD pada model 2 dan model 3 kemudian akan dibandingkan kembali dengan hasil pendekatan pada model 1.
Model 1
Model ROV yang digunakan pada tugas akhir ini adalah PANTHER PLUS, dengan spesifikasi teknis sebagai berikut:
Panjang : 1750 mm
Lebar : 1060 mm
Tinggi : 1217 mm
Berat : 470 kg
Horizontal thruster : 4 unit Vertical thruster : 3 unit Jarak selam : 300 m
Gambar 4 Gambar ROV Model 1
Peralatan propulsi ROV dapat dibedakan menjadi 2 kategori yaitu penggerak ke arah horizontal dan ke arah vertical. Penentuan tipe dan posisi serta jumlah disesuiakan dengan tipe olah gerak yang harus dipenuhi oleh ROV yang telah dirancang. Olah gerak yang harus dipenuhi yaitu pada enam derajat kebebasan.
Penggerak kearah horizontal terdiri dari empat buah thruster yang dipasang pada sudut2. Gaya dan momen untuk menimbulkan gerak translasi maupun rotasi dibidang horizontal diperoleh dari kombinasi vector gaya yang timbul dari masing-masing thruster. Penggerak kearah vertikal terdiri dari 3 buah thruster. Dua thruster dipasang pada bagian depan dan satu buah thruster dipasang pada bagian buritan yang dioperasikan dengan system hidraulis.
Langkah penggambaran seperti halnya yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, berikut ini gambar yang dapat diperoleh dari masing-masing langkah penggambaran model.
Gambar 5 Model ROV 1 lebih sederhana Model 1 digambar dengan lebih sederhana guna mempermudah pada proses running pada software yang digunakan.
Gambar 6 Model ROV 1 pada ICEM CFD Gambar diatas merupakan pada ICEM CFD dimana gambar dari CAD dieksport hingga dapat dibaca oleh ICEM. Sedangkan gambar di bawah ini adalah proses setelah ICEM yaitu proses CFX-Pre.
Gambar 7 Model ROV 1 pada proses CFX-Pre
Gambar 8 Model ROV 1 pada proses CFX-Solver
Pada gambar di bawah ini merupakan salah satu hasil dari CFX-Post.
Gambar 9 Hasil CFX-Post berupa Pressure Contour
Dari 3D CAD model diatas kita dapatkan data Region/mass properties sehingga dapat diketahui titik gravity ROV yang telah digambar. Titik ini akan mempermudahkan pada analisa gerak memutar. Berikut ini analisa geraknya.
Gerak Maju Mundur
Mekanisme gerakan ini menggunakan thrust yang dihasilkan oleh horizontal thruster. Perhitungan yang dilakukan dari data yang berupa speed dan thrust. Berikut langkah perhitungannya dengan menggunakan 1 sample data dan keseluruhan hasil perhitungan akan ditampilkan dalam tabel.
a. Efficient hull =
Dimana w = wake friction = 0,5 t = thrust deduction factor
t = k x w
nilai k antara 0,7 – 0,9, diambil 0,8 t = 0,8 x 0,5= 0,4
maka dapat diperoleh nilai efisiensi hull atau efisiensi lambung (ηH) yaitu :
ηH = ηH = ,, 1,2
b. Daya (Pe)= Drag ROV tiap HT x Kecepatan ROV
Dimana drag total ROV = 7,177 kN Dengan 4 thruster @ 1,79 KN
Karena dipasang pada 45O maka @ 2,53 KN = 2,53 KN x 4 knot = 2,53 KN x 2,06 m/s
= 5,212 KW = 6,989 HP
c. Daya dorong (thrust) = Daya x efisiensi hull = Pe x ηH
= 6,989 HP x 1,2 = 8,39 HP
Maka secara perhitungan keseluruhan dapat diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut :
Speed m/s Pe HP Thrust
0.5 0.26 0.658 0.882 1.06 1 0.514 1.300 1.743 2.09
1.5 0.77 1.948 2.612 3.13 2 1.03 2.606 3.495 4.19 2.5 1.29 3.264 4.377 5.25 3 1.54 3.896 5.225 6.27 3.5 1.8 4.554 6.107 7.33 4 2.06 5.212 6.989 8.39 Tabel 1 Data Grafik Maju Mundur Model 1 Sehingga dapat dihasilkan grafik berikut.
Grafik 1 Kebutuhan Thrust untuk Gerak Maju-Mundur 1
Gerak Memutar/Rotasi
Olah gerak ini dihasilkan dengan mengatur arah putaran masing-masing horizontal thruster sedangkan vertical thruster untuk mempertahankan posisi kedalaman ROV. Oleh karena vertical thruster tidak terlalu diperhatikan maka grafik yang akan dihasilkan merupakan grafik pada penggunaan horizontal thruster saja. Untuk mencapai kondisi tersebut sangat dipengaruhi dengan waktu pencapaian. Berikut grafik yang menunjukkan hubungan thrust dengan waktu putar.
Perhitungan yang dilakukan dari data yang berupa speed dan jarak. Berikut langkah perhitungannya dengan menggunakan 1 sample data dan keseluruhan hasil perhitungan akan ditampilkan dalam tabel.
a. Jarak (S)
Dari data region/mass properties model 1 pada tabel 4.1 maka dapat diketahui titik gravity model 1. Dari titik ini dapat diketahui besar jarak ke masing-masing thruster horizontal. Dan diketahui bahwa S = 2,87 m
b. Kecepatan
Merupakan kecepatan relatif ROV sebesar 4 knot.
c. Waktu
Waktu (t) = S/V
= 2,87/2,06 = 1,39 detik
Maka secara perhitungan keseluruhan dapat diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut :
s v t thrust 2.87 0.26 11.03846 1.06 2.87 0.514 5.583658 2.09 2.87 0.77 3.727273 3.13 2.87 1.03 2.786408 4.19 2.87 1.29 2.224806 5.25 2.87 1.54 1.863636 6.27 2.87 1.8 1.594444 7.33 2.87 2.06 1.393204 8.39 Tabel 2 Data Grafik Memutar/Rotasi Model 1 Sehingga dapat dihasilkan grafik berikut.
Grafik 2 Kebutuhan Thrust Gerak Memutar 1800 1
Model 2
Pada model ini, variasi yang dilakukan yaitu adanya penambahan rudder yang diletakkan pada salah satu horizontal thruster yang ada.
Gambar 8 Gambar ROV Model 2
Langkah penggambaran seperti halnya yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, berikut ini gambar yang dapat diperoleh dari masing-masing langkah penggambaran model.
Gambar 9 Model ROV 2 pada ICEM CFD 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 0 2 4 6 Thr u srt (HP) Kecepatan Maju ROV 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 0 5 10 15 Thr u st (H P) Waktu Putar (S)
a b Gam CFD diman dapat dibac bawah ini a proses CFX Gambar 1 Pad salah satu h Gambar 1 Dar dapatkan da dapat diketa digambar. T pada analisa geraknya Gerak Maju Lan menggunak hasil perhit dimana lang a. Efficient hu Dimana w = nilai w t = k x w nilai k antar t = 0,8 x 0,5 ηH = b. Daya (Pe) = mbar diatas m na gambar dar ca oleh ICEM adalah proses X-Pre. 10 Model RO Pr da gambar di hasil dari CFX 11 Hasil CFX Strea ri 3D CAD m ata Region/m ahui titik grav Titik ini akan a gerak memu u Mundur ngkah per kan 1 sample tungan akan d gkahnya sama ull = = wake frictio w yang digun ra 0,7 – 0,9, d 5= 0,4 ηH = ,, = Drag ROV merupakan pa ri CAD dieks M. Sedangkan setelah ICEM OV 2 pada pro re bawah ini me X-Post. X-Post berupa mline model diatas k mass properties
vity ROV yan n mempermud utar. Berikut rhitungannya e data dan k ditampilkan d a dengan mod on nakan sebesar diambil 0,8 1,2 x Kecepatan ada ICEM port hingga gambar di M yaitu oses CFX-erupakan a Velocity kita s sehingga ng telah dahkan ini analisa dengan keseluruhan dalam tabel del 1. r 0,5 ROV ( dima c. Daya d = Pe x = 24,0 dapat beriku Spee 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Tab Dari ta di baw Grafi Gerak a. Jarak mod titik dike thrus 3,10 b. Kece Meru knot c. Wak Wak Mak dipe h () = 7,18 K = 7,18 K ana 1 knot = 0 = 14,791 dorong (thrus x ηH = 20,042 05 HP Maka seca diperoleh ut : ed m/s 5 0.26 0.514 5 0.77 1.03 5 1.29 1.54 5 1.8 2.06 bel 3 Data Gra
abel diatas da wah ini: ik 3 Kebutuha k Memutar k (S) Dari data del 1 pada tabe
gravity mode tahui besar ja ster horizonta 0 m epatan upakan kecep t. ktu ktu (t) = S/V = 3,1 ka secara per roleh hasil pe s v 3.10 3.10 0 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 0 Th ru srt ( HP ) KN x 4 knot KN x 2,06 m/s 0,514 m/s) 1 KW = 20,04 st) = Daya x e 2 HP x 1,2 ara perhitung hasil perhit Pe H 1.867 2. 3.691 4. 5.529 7. 7.395 9. 9.262 12 11.057 14 12.924 17 14.791 20 afik Maju Mu apat dihasilka an Thrust untu Mundur 2 a region/mass el 4.1 maka d el 1. Dari titik arak ke masin al. Dan diketa
patan relatif 0/2,06 = 1,50 rhitungan ke erhitungan seb v t 0.26 11.9 0.514 6.03 2 Kecepatan M s 42 HP efisiensi hull gan keseluru tungan seba HP Thrus .504 3.00 .950 5.94 .415 8.90 .917 11.90 2.421 14.90 4.828 17.79 7.331 20.80 0.042 24.05 undur Model 2 an grafik sep uk Gerak Maj properties dapat diketahu k ini dapat ng-masing ahui bahwa S ROV sebesa 0 detik eseluruhan da bagai berikut thr 92308 3. 31128 5. 4 6 aju ROV han agai st 0 0 9 0 5 2 perti ju-ui = ar 4 apat : rust 00 94
3.10 0.77 4.025974 8.90 3.10 1.03 3.009709 11.90 3.10 1.29 2.403101 14.90 3.10 1.54 2.012987 17.79 3.10 1.8 1.722222 20.80 3.10 2.06 1.504854 24.05 Tabel 4 Data Grafik Memutar Model 2 Dari tabel diatas dapat dihasilkan grafik seperti di bawah ini:
Grafik 4 Kebutuhan Thrust Gerak Memutar 1800 2
Model 3
Pada model ini, variasi yang dilakukan yaitu posisi dan jumlah horizontal thruster yang ada pada sisi kanan dan kiri ROV dengan jumlah masing-masing thruster pada tiap sisi yaitu 2 buah.
Gambar 12 Gambar ROV Model 3
Langkah penggambaran seperti halnya yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, berikut ini gambar yang dapat diperoleh dari masing-masing langkah penggambaran model.
Gambar 13 Model ROV 3 pada ICEM CFD
Gambar diatas merupakan pada ICEM CFD dimana gambar dari CAD dieksport hingga dapat dibaca oleh ICEM. Sedangkan gambar di bawah ini adalah proses setelah ICEM yaitu proses CFX-Pre.
Gambar 14 Model ROV 3 pada proses CFX-Pre Pada gambar di bawah ini merupakan salah satu hasil dari CFX-Post.
Gambar 15 Hasil CFX-Post berupa Velocity Streamline
Dari 3D CAD model diatas kita dapatkan data Region/mass properties sehingga dapat diketahui titik gravity ROV yang telah digambar. Titik ini akan mempermudahkan pada analisa gerak memutar. Berikut ini analisa gerak dari model 2.
Gerak Maju Mundur a. Efficient hull =
Dimana w = wake friction
nilai w yang digunakan sebesar 0,5 t = thrust deduction factor
t = k x w
nilai k antara 0,7 – 0,9, diambil 0,8 t = 0,8 x 0,5=0,4
maka dapat diperoleh nilai efisiensi hull atau efisiensi lambung (ηH) yaitu :
ηH = ηH = ,, 1,2 b. Daya (Pe)=Drag ROV x Kecepatan ROV
= 1,79 KN x 4 knot = 1,79 KN x 2,06 m/s ( dimana 1 knot = 0,514 m/s) = 3,7 KW = 4,94 HP 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 0 5 10 15 Thrust (HP) Waktu Putar (S)
c. Daya dorong (thrust) = Daya x efisiensi hull = Pe x ηH
= 4,94 HP x 1,2 = 5,93 HP
Maka secara perhitungan keseluruhan dapat diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut : Speed m/s Pe HP Thrust 0.5 0.26 0.465 0.624 0.75 1 0.514 0.920 1.234 1.48 1.5 0.77 1.378 1.848 2.22 2 1.03 1.844 2.473 2.97 2.5 1.29 2.309 3.096 3.72 3 1.54 2.757 3.697 4.44 3.5 1.8 3.222 4.321 5.18 4 2.06 3.687 4.944 5.93
Tabel 5 Data Grafik Maju Mundur Model 3 Dari tabel diatas dapat dihasilkan grafik seperti di bawah ini:
Grafik 5 Kebutuhan Thrust Gerak Maju-Mundur 3
Gerak Memutar a. Jarak (S)
Dari data region/mass properties model 3 maka dapat diketahui titik gravity model 3. Dari titik ini dapat diketahui besar jarak ke masing-masing thruster horizontal. Dan diketahui bahwa S = 2,2 m
b. Kecepatan
Dimana kecepatan relatif ROV sebesar 4 knot. c. Waktu
Waktu (t) = S/V
= 2,20/2,06 = 1,06 detik
Maka secara perhitungan keseluruhan dapat diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut : s v t thrust 2.20 0.26 8.461538 0.75 2.20 0.514 4.280156 1.48 2.20 0.77 2.857143 2.22 2.20 1.03 2.135922 2.97 2.20 1.29 1.705426 3.72 2.20 1.54 1.428571 4.44 2.20 1.8 1.222222 5.18 2.20 2.06 1.067961 5.93 Tabel 6 Data Grafik Memutar Model 3 Dari tabel diatas dapat dihasilkan grafik seperti di bawah ini:
Grafik 6 Kebutuhan Thrust Gerak Memutar 1800 3
Analisa Perbandingan Model ROV
Analisa yang akan dibahas selanjutnya merupakan analisa kedua dimana ketiga model dibandingkan. Analisa yang akan dilakukan meliputi perbandingan grafik dan analisa secara aliran.
Gerak Model ROV
Pada analisa bagian ini akan langsung menyangkut beberapa analisa mengenai maneuvering antara lain gerak, kecepatan serta waktu tempuh dari model ROV yang ada. Berikut dari analisa gerakan tersebut : ¾ Gerakan maju-mundur
Mekanisme gerakan ini menggunakan gerakan variasi putaran dari horizontal thruster yang besarnya disesuaikan dengan arah arus laut.
Pada gerak maju, horizontal thruster menghasilkan thrust untuk mengatasi drag yang terjadi pada operasi ROV sedangkan vertical thruster dioperasikan untuk mempertahankan posisi kedalaman ROV serta mengatasi momen yang terjadi akibat drag yang bekerja pada umbilical. 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 0 2 4 6 Th ru sr t (HP) Kecepatan Maju ROV 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 0 5 10 Thrust (H P) Waktu Putar (S)
Grafik 7 Hubungan Thrust dengan Kecepatan Dari grafik di atas dapat diketahui perbandingan gerak maju mundur dari ketiga model yang ada. Terlihat bahwa kecepatan sebanding lurus dengan thrust yang ada. Terlihat bahwa model 2 memiliki grafik dengan nilai yang lebih tinggi daripada model 1 dan model 3. Hal ini dikarenakan drag ROV yang harus ditanggung pada model 1 dan model 3 terbagi menjadi 4 sesuai dengan jumlah horizontal thruster yang dirancang. Akan tetapi drag ROV pada model 2 ditanggung oleh 1 buah horisontal thruster saja sehingga dari grafik terlihat bahwa nilainya lebih tinggi dari dua model yang lain.
Nilai tinggi yang diperoleh pada grafik model 2 memang terlihat tidak efektif karena kecepatan ROV yang diperoleh hampir sama dengan model lain pada parameter thrust yang sama. Akan tetapi perlu diperhatikan mengenai beberapa hal di bawah ini :
9 Dimensi thruster
Dengan besarnya thrust yang dibutuhkan maka semakin besar ukuran thruster yang digunakan. Hal ini mengakibatkan ukuran thruster model 2 lebih besar dari pada model 1 dan model 3. Perlu diperhatikan pada saat membangun sebuah ROV yaitu mengenai dimensi ROV yang akan dibangun khususnya besarnya lebar ROV.
Apabila ukuran ROV terlalu besar dan digunakan dengan tidak mempertimbangkan ukuran lebar maka bisa saja mengganggu sistem ROV. Sebagai contoh, ukuran diameter thruster bisa melebihi lebar ROV dan ini akan semakin meningkatkan drag ROV karena adanya penambahan luasan akibat ukuran thruster yang melebihi dimensi lebar ROV.
9 Posisi thruster
Dari grafik terlihat bahwa pada kecepatan yang sama, model 3 membutuhkan thrust yang lebih kecil daripada model 1 dan model 2. Alasan model 2 memiliki nilai grafik yang lebih besar telah dijelaskan pada point sebelumnya. Penyebab model 1 memiliki angka
yang lebih tinggi dari model 3 yaitu karena posisi horisontal thruster pada model 1 diposisikan pada arah diagonal 450. Sehingga
nilai thrust yang digunakan harus mampu menghasilkan proyeksi gaya sesuai dengan kebutuhannya. Sehingga thrust yang digunakan mendekati 1,5kali nilai thrust yang dibutuhkan pada mulanya, sesuai dengan perhitungan yang telah dilakukan. Secara tujuan, pemasangan ini memiliki tujuan agar mampu menghasilkan thrust pada arah depan/belakang maupun arah kanan/kiri.
¾ Gerakan melintang
Gerakan ini dapat digunakan pada saat pengamatan atau pengambilan sample pada saat survey. Gerakan melintang digunakan untuk mempertahankan posisi diam ROV apabila ada gaya dari luar seperti arus laut.
¾ Gerakan naik-turun
Gerakan ini bertujuan untuk memposisikan ROV pada kedalaman tertentu yang dihasilkan dari vertical thruster. Besar thrust pada thruster tergantung dari kecepatan gerak naik maupun turun dari ROV tersebut. Oleh karena vertical thruster tidak dibatas maka penjelasan ini diperoleh secara teori dari referensi yang diperoleh.
¾ Gerakan Memutar pada sumbu vertical Gerakan putar ke kanan atau ke kiri ini dihasilkan dari variasi besarnya thrust pada masing-masing thruster.
¾ Gerakan Memutar pada sumbu melintang Gerakan ini untuk mengarahkan ROV pada arah gerak diagonal yang umumnya dilakukan bersamaan antara gerakan maju dengan gerakan ke atas atau ke bawah. Gerakan ini dihasilkan dari mengatur perbedaan thrust antara vertical thruster dengan horizontal thruster.
¾ Gerakan Memutar pada sumbu membujur Gerak ini disebabkan karena adanya reaksi drag umbilical pada arah melintang dan pengaruh gaya akibat arus laut. Untuk mempertahankan kondisi mendatar maka ada momen pelawan yang dihasilkan oleh vertical thruster bagian kanan dan bagian kiri.
Untuk gerakan memutar, pada umumnya gerakan ini bertujuan untuk mengarahkan posisi ROV pada kondisi tidak berpindah tempat maupun untuk gerak belok ke kanan dan ke kiri. Olah gerak ini dihasilkan dengan mengatur arah putaran masing-masing horizontal thruster sedangkan vertical thruster untuk mempertahankan posisi kedalaman ROV. 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 0 2 4 6 Thr u srt (HP) Kecepatan Maju ROV
Untuk me dipengaruh Gra kemampuan yang ada perhitungan bahasan seb bahwa mo thrust yang model 2 pad Grafik 8 H Berikut beb 9 Jenis t Pad diketahui b 2 dilengka rudder dip gerak atau tetapi pada berbeda sep akan lebih gerak putar Stru horizontal t dan dilengk ini terlihat p Gam Pad melewati r bisa menun tidak efekt 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 Thrust (HP) m encapai kon i dengan wak afik dibawa n gerak mem a. Grafik n seperti yan belumnya. Se del 1 dan m g lebih keci da waktu puta Hubungan Thr berapa hal yan
thruster da perancan bahwa horison api dengan asang untuk maneuverin kasus ROV perti penggun dijelaskan pa r pada bagian uktur ROV thruster yang kapi dengan r pada gambar mbar 14 Alira da gambar di rudder tidak njukkan bah tif. Walaupu 0 0 0 0 0 0 0 0 5 W model 1 m ndisi terseb ktu pencapaian ah ini m mutar dari m ini diperol ng telah dijel ecara grafik b model 3 me l dibandingk ar yang sama rust dengan W ng perlu diper ngan model ntal thruster p rudder. Seca k lebih mem ng sebuah ka ini, penggun naan pada kap ada penjelasan yang selanjut yang seperti ditempatkan rudder tidak dibawah ini. an pada Mod iatas terlihat terlalu bany hwa penggun un pada gam 5 10 Waktu Putar (S) model 2 but sangat n. enunjukkan model ROV eh secara laskan pada bisa terlihat embutuhkan kan dengan . Waktu Putar rhatikan : l 2 telah pada model ara umum, mbantu olah apal. Akan naan rudder
pal. Hal ini n mengenai tnya. kotak dan dibelakang efektif. Hal del 2 aliran yang yak dan ini naan rudder mbar diatas 15 model 3 bukan sebena disede melew banyak yang l pada s yang m bawah G Gra pada membu model 4.7.2 S maneu ini be memp stabil s dengan diharap peruba dipero stabilit bahwa mempu dan ke karena maupu stabilit 0 2 4 6 8 10 12 14 Jar ak (m) merupaka arnya melain rhanakan, ak wati struktur k. Hal tersebu ainnya yaitu selongsong ya menuju dan h ini. Gambar 15 Ali afik 4.9 Hubu Dari grafik parameter ja utuhkan wakt 1 dan model Stabilitas Kemampua uvering terkai erhubungan ertahankan k setelah melak n kata lain pkan yaitu ahan gerakan leh juga sema Seperti beb tas yang tel a rancangan R unyai kestabi eamanan oper a itu pada pe un kapal pe tas yang ad 0 4 0 4 0 Waktu model 1 an gambar nkan gamba kan tetapi ru tengah RO ut berbeda de model 1 dan ang merupak melewati thr iran pada Mo ungan Jarak d tempuh k diatas dapa arak yang s tu yang lebih 2. an olah it juga denga dengan kem kondisi pada kukan perpind setelah berg bahwa seb nnya maka akin cepat. berapa penje lah dijelaska ROV harus d ilan positif se rasi akan dap erancangan at erlu diperhat da sehingga 2 Putar (S) model 2 ROV y ar ROV y ang aliran y OV juga ti engan dua mo model 3 dim an tempat ali ruster seperti odel 1 dan 3 dengan Waktu at terlihat bah sama, model h cepat dari p gerak a an stabilitas. mampuan un a kondisi y dahan posisi a gerak. Hal y erapa cepatp stabilitas y elasan menge an pada bab diupayakan a ehingga efisie pat dicapai. O tau desain R tikan menge dimanapun 4 model 3 ang ang ang dak odel mana iran i di u hwa l 3 pada atau Hal ntuk ang atau ang pun ang enai b 2 agar ensi Oleh ROV enai dan
kondisi apapun yang dihadapi, keamanan masih dapat dijaga.
Kestabilan positif dapat dicapai bila titik B berada diatas titik G, seperti gambar yang ditunjukkan di bawah ini. Dimana titik B menggambarkan posisi titik berat dan titik G menggambarkan posisi titik tekan. Dan pada rancangan ROV yang telah dilakukan pada model 1, 2 dan 3 telah memiliki stabilitas yang positif. Hal ini dikarenakan desian awal ROV sudah memiliki stabilitas positif. Oleh karena itu, pada analisa stabilitas model ROV 1, 2 dan 3 tidak perlu dianalisa sebab kondisi yang ada merupakan kondisi yang aman untuk melakukan kegiatan di bawah laut.
Kesimpulan
Dari studi perancangan yang telah dilakukan dapat disimpulkan :
a. Suatu study perancangan ROV telah dilakukan berdasarkan tuntutan misi dan kinerja, dengan mengambil acuan dari ROV yang telah ada sehingga dihasilkan dua model ROV dengan dimensi utama P=1750 mm, L=1060 mm dan T=1217 mm.
b. Pemakaian rudder pada thruster kurang efektif pada perancangan ROV ini.
c. Posisi dan jumlah horizontal thruster pada ROV berpengaruh pada efektifitas gerak pada arah mendatar yaitu gerak maju mundur dan gerak memutar atau rotasi. d. Pada desain awal, ROV didesain memiliki
stabilitas positif untuk menunjang kemampuan maneuveringnya.
Saran
Untuk memperoleh hasil yang optimum pada perancangan berikutnya beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain :
a. Perlu dilakukan studi perancangan khusus dan lebih lanjut terutama mengenai vertikal thruster pada ROV.
b. Pemberdayaan software yang digunakan perlu diperhatikan sehingga output software dapat dipergunakan dengan maksimal. Referensi
Adji Surjo W, Engine Propeller Matching, FT Kelautan, ITS, Surabaya 2005.
Allendinger, E Eigene, Submersible Vehicle System Design, The Society of Naval Architects And Marine Engineering, Pavonia Avenue, Jersey City 1990.
Deep Ocean, ROV Specification Table, http:// www.deepocean.com / rov.html.
Gilmer, Thomas C, Modern ship design, United state naval university, Annapolis, Maryland, USA 1970.
Harvald, Sv.Aa., Resistance and Propulsion od Ships, Joh Wiley and Son, New York 1983.
www.submarine electrical installation.com, Submarine electrical system, 3:42:44 pm, Saturday December 20, 2008.
www.highbeam/encyclopedia/submarine,
development of the modern submarine, 11:44:46 pm, Wednesday July 30, 2008
[email protected]/[email protected], A Concise History of US Navy Submarine Design,10:27 pm, Thursday May 22, 2008
www.ilmukelautan.com, Sekilas tentang ROV. 11:00 pm, Friday August 28, 2009
www.kabarindonesia.com,Mengungkap Misteri Laut dalam bersama ROV, 11:10 pm, Friday August 28,2009
