Abstrak—Stabilitas merupakan kemampuan suatu struktur untuk melawan gaya-gaya luar yang menyebabkan kemiringan sehingga dapat kembali ke posisi semula. Stabilitas dapat dipengaruhi oleh bentuk bangunan,muatan, draft, dan ukuran nilai GM. Dalam penelitian ini, dilakukan pemodelan semi-submersible menggunakan perangkat lunak.
Pemodelan ini bertujuan untuk mengetahui nilai hidrostatik dari semi-submersible. Kemudian dapat dilakukan untuk analisa stabilitas awal semi- submersible dan stabilitas saat damage/kebocoran pada column dan pontoon. Sebelum melakukan analisa kebocoran, column dan pontoon harus terbagi menjadi beberapa kompartemen atau sekat kedap air agar flooding tidak menyebar ke seluruh area column pontoon. Dari ketentuan DNV untuk kebocoran maka salah satu dari column harus dibocorkan sebagian atau seluruhnya dan nilai G
z(lengan pengembali) minimal 1 m, ratio perbandingan kurva righting moment dengan wind heeling moment adalah 1.3, serta heel maksimal yang ditetapkan sebesar 35 .
Pada penelitian ini dilakukan pemodelan satu compartment bocor yaitu pada column besar dan column kecil semi-submersible.. Hasil analisa stabilitas pada kebocoran kolom besar hanya mampu sampai setengah dari volume kolom dan pada kebocoran kolom kecil semi-submersible dapat kembali/stabil ke posisi tegaknya hingga volume full column bocor.
Kata kunci: Stabilitas; Semi-submersible; Kebocoran;
Column; DNV.
I. PENDAHULUAN
Kebutuhan migas di dunia makin bertambah, seriring banyaknya jumlah permintaan maka para industri migas segera menambah jumlah produksi migas dengan mencarinya hingga ke perairan dalam yang tentunya mempunyai kondisi lingkungan lebih ganas.
Salah satu teknologi yang dapat digunakan dalam pengeboran lepas pantai dilaut dalam adalah menggunakan semi-submersible. Semi-submersible merupakan sebuah teknologi yang fungsinya sama dengan kapal namun bentuk geometri dari semi-
submersible berupa pontoon dan column sebagai gaya apung struktur tersebut.
Dalam perancangan semi-submersible tentunya keselamatan dari struktur tersebut harus dipenuhi dan mampu beroperasi secara optimal. Pada masa operasi semi-submersible tentunya akan mengalami masalah seperti terjadinya kebocoran. Akibat kebocoran ini maka semi-submersible akan kehilangan buoyancy bahkan sampai tenggelam. Maka hal yang harus dilakukan untuk mencegah besarnya resiko tersebut adalah perancang bangunan semi-submersible harus merancang struktur tersebut secara sempurna sehingga ketika terjadi kebocoran masih dapat mengapung dan memiliki stabilitas yang aman (Lewis, 1998).
Salah satu cara untuk mengurangi kemungkinan tenggelamnya semi-submersible dikarenakan kebocoran adalah dengan membagi ponton dan kolom menjadi beberapa ruangan atau kompartemen, yaitu dengan cara memberi sekat kedap air pada kolom baik secara tranversal, longitudinal dan horizontal. Fungsi dari pembagian ruangan ini adalah untuk mengurangi hilangnya stabilitas semi-submersible akibat masuknya air kedalam kolom dan pontoon, mengurangi hilangnya daya apung cadangan (reserve bouyancy). Kenyataan di lapangan menjelaskan bahwa kebocoran (flooding) dapat terjadi tidak hanya pada satu kompartemen saja,namun bisa dua, tiga, dan secara acak dapat terjadi. Sehingga pada desain pembuatan semi-submersible untuk mencegah meluasnya kebocoran maka dapat di bangun sekat kedap air yang efisien dengan perhitungan berat konstruksi dan biaya yang cukup rendah. Dengan berbagai permasalahan di atas maka diperlukan suatu studi yang meneliti stabilitas semi-submersible pada saat terjadi kebocoran.
Tugas akhir ini disusun untuk menyampaikan hasil analisis stabilitas semi-submersibsible pada kondisi normal (operasi) dan pada saat mengalami kebocoran yang mengacu pada ketetapan dari klasifikasi Internasional.
II. METODE PENELITIAN
Penelitian mengenai stabilitas semi-submersible mengacu pada berbagai referensi dari peneliti-peneliti sebelumnya. Simonsen dkk (2009) melakukan penelitian stabilitas kapal pada kondisi rusak (damage stability)
Analisa Stabilitas Semi-submersible saat terjadi Kebocoran pada Column
P.C.Pamungkas a , I.Rochani b , J.J.Soedjono b
a Mahasiswa Jurusan Teknik Kelautan ITS, b Staf Pengajar Jurusan Teknik Kelautan ITS Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
dengan mempehitungkan struktur yang mudah rusak akibat kerusakan didaerah vessel. Analisis damage stability saat terjadi kebocoran (Perdana, 2012) menambahkan untuk menganalisa tegangan pada struktur akibat pengaruh damage stability. Analisa yang telah dilakukan meliputi kebocoran accommodation barge pada kompartmen yang telah ditentukan. Namun saat ini penelitian mengenai kebocoran semi-submersible di Indonesia sangat sedikit, oleh karena itu perlu dilakukan study dalam menganalisa stabilitas semi-submersible yang sesuai dengan kriteria dari klasifikasi Internasional.
Stabilitas merupakan kemampuan struktur untuk melawan gaya-gaya luar yang menyebabkan kemiringan sehingga dapat kembali ke posisi semula. Ada beberapa titik penting dalam perhitungan stabilitas seperti:
a. Titik (gravity) G yaitu titik berat dari pada kapal,ini dipengaruhi oleh bentuk dari konstruksi struktur tersebut.
b. Centre of buoyancy atau titik B (Buoyancy) adalah titik tekan keatas dari volume air yang dipindahkan oleh bagian bangunan yang ada dalam air.
c. Titik M (Metacenter) adalah titik perpotongan vektor gaya tekanan keatas pada keadaan tetap dena vektor gaya tekanan keatas pada sudut oleng yang kecil.
Gambar 1. Gaya-gaya dalam perhitungan stabilitas Dari ketiga titik tersebut maka dapat dihitung besarnya lengan pengembali (Gz) untuk kembali ke posisi tegak.
KM = KG + MG……. (1) GM = KB + BM – KG… (2)
Sehingga didapatkan lengan pengembali yaitu Gz = MG sin (m)……. (3)
Momen stabilitas statis = W. Gz (ton m)..(4)
Besarnya momen stabilitas diatas adalah stabilitas untuk sudut oleng kecil ≤ 9 . Lengan pengembali yang digunakan utuk analisa sudut besar > 9 adalah
GZ GM BMtg sin………(5)
Dimana Gz = lengan pengembali (m) W = displacement (ton)
GM = jarak metacentre ke pusat gravitasi (m) BM = jarak metacentre ke titik buoyancy (m)
= sudut oleng A. Stabilitas saat kebocoran
Untuk stabilitas pada saat kebocoran dapat diasumsikan sebagai penambahan muatan ataupun hilangnya buoyancy pada struktur tersebut.
Untuk kebocoran pada ruang tertutup dapat dihitung dengan rumus muatan padat sebagai berikut :
Gambar 2. Pemuatan sebuah beban GG
′…….(2) dan G
′G
… (3)
Dengan berpindahnya titik berat GG maka tinggi metacentre akan berubah menjadi :
Untuk melintang M
tG’ = M
tG + GG’…… (4) Untuk memanjang M
LG’ = M
LG + GG’… (5)
Untuk pemindahan memanjang titik G dapat menyebabkan terjadinya trim sehingga digunakan rumus
tb Lb
…… (6)
td Ld
…… (7)
Dimana td adalah besarnya trim depan dan tb adalah trim belakang.
Gambar 3.Metode kebocoran
Untuk Penambahan muatan dapat dilihat pada persamaan berikut ini :
Perpindahan titik buoyancy dan gravity
B BB1
………….. (8)
G GG1
…………. (9)
GM baru B1M1 B1G1……… (10)
B1M1 BG BB1 GG1 …...(11) G1M1 BG Bb Gg ..(12)
W w G1M1 ....(13) I1 i W BG w BG
w Bb BG Bg ...………. (14) I1 i – W BG w bg ..(15) Sedangkan untuk persamaan loss of buoyancy adalah Perpindahan titik buoyancy
B BB2
... (16)
GM baru B2M2 B2G B2M2 BG BB2 GM2
BG
…… (17) Righting moment W GM2 I1 i W BG w bg ... (18)
Dalam perhitungan semisubmersible yang terpenting adalah nilai dari righting moment atau momen pengembali dari struktur tersebut untuk kembali ke posisi semula dan besarnya gaya angin atau wind heeling moment. Perbandingan ratio dari luasan dibawah kurva righting moment dengan luasan di bawah wind heeling moment sebesar 1.3 untuk semi-submersible.
A+B 1.3 B+C…….. (19)
Gambar 4. Kurva intact stability (DNV,2001)
III. HASIL DAN DISKUSI
Pada penelitian ini dibuat sebuah model Semi- submersible Sea Turtles dengan menggunakan perangkat lunak. Pemodelan ini mengacu pada model Semi- submersible Essar Wilcat yang beroperasi di perairan Natuna. Berikut ini adalah pemodelan Semi-submersible Sea Turtles :
Tabel 1. Dimensi model semi-submersible
Item Value Unit
Panjang Total 108.2 m
Lebar (moulded) 67.38 m Diameter kolom besar 7.92 m Diameter kolom kecil 5.79 m Diameter kolom buoyancy 4 m Jarak ke upper deck 39.63 m Jarak ke main deck 36.58 m
Tinggi pontoon 6.71 m
Pontoon width 10.98 m
Sarat operasi 21.4 m
Displacement kondisi operasi 24070 ton
Gambar 5. Pemodelan menggunakam software Untuk mendapatkan titik berat dari struktur tersebut maka dimodelkan pembebanan/loadcase pada semi- submersible. Setelah itu dilakukan validasi sebagai perbandingan antara model dengan Semi-submersible Essar Wildcat.
Tabel 2. Validasi model
Item Essar Model
Error (%)
Draft 21.4 m 21.4 m 0
Displacement 24173 ton 24070 ton 0.4 VCG 17.83 m 18.086 m 1.4
TCG 0.00 m 0.00 m 0
LCG -0.57 m -0.57 m 0
Hasil perbandingan antara Essar dengan model tidak terlalu besar atau error sehingga model tersebut dapat dikatakan valid dan dapat digunakan untuk analisa selanjutnya.
Kebocoran pada semi-submersible dapat terjadi dimana saja dan dapat menyebabkan struktur tersebut kehilangan buoyancy. Oleh karena itu diperlukan pembuatan compartment pada column dan pontoon yang terbagi menjadi beberapa bagian. Compartment tersebut terbagi dengan adanya sekat kedap air yang dipasang secara transversal, longitudinal, dan horizontal. Hal ini bertujuan untuk mengurangi dampak dari kebocoran yang dapat meluber ke area compartment lainnya.
Gambar 6. Pemodelan compartment
Compartment yang terbagi menjadi beberapa bagian tersebut mempunyai volume yang berbeda-beda. Pada beberapa compartment atau tank berisi muatan yang.
Seperti waterballast pada Tank 1s,1p,2s, 2p, 5s,5p, 6s, 6p, 7s, 7p, 18s, 18p, 9s,9p, 10s, 10p, 12s, 12p, 14s, 14p, 15s, dan 15p. Fuel oil pada tank 13s, 13p dan drillwater pada Tank 11s, 11p, 19s, 19p. Selanjutnya untuk tank 3s, 3p, 4s, 4p, 8s, 8p, 17s, 17p, 20s, 20p, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, dan 28 tidak bermuatan zat cair atau kosong.
Gambar 7. Tank pada pontoon (tampak atas)
Gambar 8. Tank pada column (tampak samping) Analisa stabilitas semi-submersible pada kondisi operasi dengan displacement 24070 ton pada sarat 21.4 m. Ketetapan DNV yaitu nilai minimal lengan pengembali (Gz) adalah 1 m dengan ratio perbandingan righting moment terhadap wind heeling moment sebesar 1.3. Kecepatan angin kondisi normal adalah 70 knot.
Hasil analisa stabilitas awal semi-submersible tersebut dapat dilihat pada tabel dan grafik dibawah ini.
Tabel 3. Kondisi awal semi-submersible
Item Value
Draft Amidsh. M 21.398
Displacement tone 24070 Heel to Starboard degrees 0
Draft at FP m 19.301
Draft at AP m 23.495
Draft at LCF m 21.392
Trim (+ve by stern) m 4.194
WL Length m 88.503
WL Beam m 66.298
Wetted Area m^2 11126.23 Waterpl. Area m^2 369.475
Prismatic Coeff. 0.555
Block Coeff. 0.44
Midship Area Coeff. 0.792 Waterpl. Area Coeff. 0.205 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m -1.144 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m 0.128
KB m 6.037
KG fluid m 18.086
BMt m 12.445
BML m 14.701
GMt corrected m 0.383
GML corrected m 2.639
KMt m 18.482
KML m 20.739
Immersion (TPc) tonne/cm 3.788
Max deck inclination deg 2.7
Trim angle (+ve by stern) deg 2.7
s m
= b d p tr
H
Dis ton Dr Dr W W GZ Ma inc Tri by
H Di ton Dr Dr WL WL GZ Ma inc Tri (+v deg
p m d
Dari tabel emi-submersi mengalami trim
= 19.301. Sem belakang den dengan heel pembebanan y
rim belakang
Ga Tabel 4. S
Heel to Port degrees splacement ne
aft at FP m aft at AP m L Length m L Beam m Z m
ax deck clination deg im angle (+ve
stern) deg
Tabel 5
Heel to Port degrees splacement ne raft at FP m raft at AP m 2
L Length m 8 L Beam m 7 Z m
ax deck clination deg
im angle ve by stern) g
Pada graf perbandingan moment jauh dibawah kurva
-0.25 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2
-5 0
3.2.2: Severe w ind a
GZ m
l diatas dapat ble pada ko m dengan sara mi-submersib ngan perbeda 0. Hal in yang tidak si
(LCG=-0.57)
ambar 9. Gra Stabilitas pada
‐5 0
24071 240 19.381 19.
23.43 23.4 88.496 88.4 66.551 66.2
‐0.044
5.6 2
2.6 2
. Stabilitas he
20 25
24070 24070 19.621 20.82 23.335 22.512 88.473 91.603 70.552 73.15
0.437 0.847
20.1 25
2.4 1.
fik analisa antara luasa lebih besar d a wind heeling
5 10 1
and rolling Wind Heeling
He
diketahui bah ondisi sarat at air AP = 2 le tersebut m aan sarat seb
ni dikarenak imetris sehin .
fik intact stab heel -5 samp
5
070 24070 .38 19.379 413 23.428 496 88.496 298 66.551 0 0.043
2.6 5.6
2.6 2.6
eel 20 sampai 4
5 30
0 24070 1 22.74 2 23.921 3 101.134 1 1 72.481 7 1.904
5 30
1 0.8
intact stabilit an dibawah dibandingkan g momen A+B
15 20 25
eel to Port deg.
hwa posisi aw operasionaln 3.495 m dan mengalami tr besar 4.194 kan titik be ngga mengala
bility ai 15 derajat
10 1
24070 24 19.521 19 23.334 23 88.484 88 67.32 68 0.113 0
10.3
2.5
40 derajat
35 24070 24 26.057 30 27.682 31 100.788 100 50.666 50 1.099 0
35
1.1
ty dapat dilih kurva righti n dengan luas B 1.3 B+C.
30 35
Max GZ = 1.909 m at 30.5
wal nya FP rim m erat ami
5
4069 9.655 3.268 8.473 8.636 0.238
15.2
2.3
40 4070 0.163 .888 0.704 0.486 0.088
40
1.1
hat ing san
N ya de m su aw K
ke co ke m ad co 15 be
ta bo in
N T
N T 1
su sa
40 5 deg.
ilai maksimal ang didapatka erajat. Dari ke minimal Gz 1 ubmersible ini wal saat terjad Kebocoran Sem Sebelum ebocoran ma ompartment ya ehilangan day masuk. Pada pe
dalah column ompartment y 5.Kemudian eberapa compa
Permeabili nk adalah 0.9 ocor adalah 95 ni adalah volum
Tabel 6 Tank Name
Capa m
3TANK
20 P 335.
11 177.
12 177.
13 239 14 239 15 262.
Tabel 7 Tank Name
Capa m TANK 19 P 180
25 449 26 14
DNV mene ubmersible saa atu column seb
Gambar
l Gz atau len an adalah seb etetapan yang 1 meter dan i sangat aman di olengan.
mi-submersible dilakukan aka harus d
ang ada. Hal i ya apungnya enelitian ini co n besar yang
yaitu tank 2 column kec artment tank ity yang dite
5 saat damag 5% dari total v me compartm
. Kapasitas ta city Capacit
3