60
Pengaruh Bulbous bow Terhadap Pengurangan Tahanan
Kapal Kayu Tradisional
Andi Haris Muhammad1*), Andi Muhiddin Rauf2), Farianto F Lage3), Anugrah Renaldy4)
1) Program Studi Teknik Sistem Perkapalan Jurusan Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea, Makassar 90245
2,3,4) Program Studi Teknik Perkapalan Jurusan Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea, Makassar 90245
Abstrak: Proses pembangunan kapal kayu tradisonal di Indonesia umumnya kapal didesain
dan dibangun berdasarkan pada kepiawaian pengrajin yang diperoleh secara turun temurun. Beda halnya dengan pembagunan kapal secara modern, kapal di desain dan dibangun melalui serangkaian proses perancangan, termasuk penentuan tahanan dan daya motor kapal. Penelitian ini bertujuan menentukan tahanan kapal ikan produksi galangan kapal rakyat di Kabupaten Majene Sulawesi Barat melalui pengujian tangki tarik (towing tank). Dalam pengujian tarik KM Ampera [1] digunakan sebagai model pengujian (Model Bare). Selanjutnya untuk meningkatkan performa kapal, dilakukan pula pengujian model dengan bulbous bow (Model Bare-BB). Hasil penelitian menunjukan bahwa model kapal dengan bulbous bow dapat pengurangi tahanan kapal sebesar 10.5 % pada kecepatan 6.5 knot dibanding model kapal tanpa bulbous bow.
Kata kunci: Kapal tradisional, tahanan kapal, pengujian tangki dan bulbous bow.
1. Pendahuluan
Secara turun temurun kapal kayu tradisional telah digunakan masyarakat Indonesia sebagai alat transportasi penyeberangan antar pulau, sarana perniagaan dan sebagai kapal penangkap ikan. Umumnya kapal dibangun secara tradisional dan dibangun hanya berdasarkan pada kepiawaian pengrajin semata yang diperoleh secara turun temurun. Beda halnya dengan pembagunan kapal secara modern, kapal didesain dan dibangun melalui serangkaian tahapan perancangan, termasuk penentuan tahanan dan daya motor kapal. Demikian pula kapal-kapal kayu tradisional yang beroperasi di perairan Majene Sulawesi Barat, umunya kapal dibangun oleh perajin setempat. Salah satunya pusat pengembangan industri kapal rakyat di Propinsi bagian barat Sulawesi tersebut adalah bertempat di Desa Rangas, Kecamatan Banggae, Kabupaten Majene. Dalam perancangan kapal, penetuan daya motor adalah salah satu hal yang sangat penting, pada pembangunan kapal-kapal modern penentuan daya motor tersebut umumnya diawali dengan tahapan perhitungan antara lain: 1) penentuan tahanan kapal, 2) pemilihan propeller, 3) pemilihan mesin dan 4) serangkaian proses engine
matching. Namun para perajin pembuat kapal di Desa Rangas yang dikategorikan
sebagai usaha industri rakyat tersebut, dalam pembuatan kapal hanya dengan menggunakan teknologi sederhana termasuk dalam menentukan daya motor kapal. Galib [2] menjelaskan bahwa umumnya para peranjin dalam memilih mesin (daya motor) kapal hanya didasarkan pada pendekatan panjang kapal, misalkan untuk kapal dengan panjang antara 8-12 meter digunakan mesin dengan daya antara 24-30 PK, *) Corresponding author. Tel./Fax. +62 411 585637
61 namun pada umumnya pemilik kapal memilih mesin dengan daya sebesar 24 PK, dengan alasan lebih murah dan mudah diperoleh di pasaran. Bahkan untuk meningkatkan kecepatan kapal para pemilik memasang lebih dari satu mesin untuk menggerakkan kapalnya.
Holtop [3] dan [4] menerangkan sejumlah parameter yang mempengaruhi tahanan kapal antara lain: rasio panjang terhadap lebar kapal (L/B), rasio lebar terhadap sarat kapal (B/T) dan koefisien primastik kapal (Cp). Bagus [5] melalui pengujiannya menunjukan bahwa dengan pengurangan sudut masuk air pada haluan kapal (angle of
water entrance) hal tersebut dapat mengurangi tahanan kapal. Selanjutnya
pengurangan tahanan kapal juga dapat dilakukan dengan pemasangan bulbous bow [6
dan 7], hal tersebut sesuai dengan prinsip Bernoully yang mengatakan bahwa penambahan bulbous bows akan meningkatakan kecepatan kapal akibat perubahan
bentuk aliran air yang ditimbulkan.
Paper ini menampilkan studi pengaruh bulbous bows terhadap pengurangan tahanan
kapal ikan tradisional. Sample kapal yang dipergunakan dalam pengujian adalah KM. Ampera [1]. Pemasangan bulbous bow pada kapal tradisional diharapkan dapat
mengurangi komponen tahanan total, dan secara langsung mengurangi daya motor yang diperlukan kapal. Untuk melihat berapa besar pengaruh bulbous bow, pengujian
model pada tangki tarik dilakukan dengan menggunakan model sepanjang 81.54 cm pada kecepatan antara 4 – 10 knot dengan jarak tarik 8 meter.
2. Penelitian tentang bulbous bow
Bulbous bow didefinisikan sebagai suatu bentuk konstruksi haluan berbentuk bola
yang ditempatkan pada linggih haluan bagian depan. Bulbous bow pertama kali
diperkenalkan David Taylor (Tahun 1912) pada kapal Angkatan Laut Amerika Serikat. Namun hingga Tahun 1950 peran bulbous bow tidak memperlihatkan perkembangan
yang berarti. Bahkan dalam kurun waktu tersebut tidak pernah dijumpai pemakaian
bulbous bow pada kapal-kapal barang.
Wigley [6] berdasarkan penelitiannya bahwa bulbous bow cocok digunakan dan akan
memberikan keuntungan bilamana: 1) perbandingan antara kecepatan dan panjang (Fn) berkisar antara 0,80 -1,90; 2) peletakan bulbous bow atau proyeksi ujungnya lebih
panjang dari garis tegak haluan (FP); 3) bagian atas dari bulbous bow tidak boleh
mendekati permukaan air. Namun berdasarkan perkembangan teknologi pengunaan
bulbous bow, bulbous bow dapat pula digunakan untuk kapal dengan Fn antara 0.17 –
0.7 dan pada Fn tersebut dapat mengurangi tahanan kapal sebesar 6% - 20% [7].
3. Teori hidrodinamika bulbous bows
Teori hidrodinamika bulbous bow merupakan salah satu aplikasi dari asas Bernoully
sebagaimana yang dikembangkan oleh banyak peneliti. Berdasarkan asas tersebut memberikan gambaran bahwa terdapat suatu perubahan kecepatan dan tekanan cairan setelah melewati suatu benda bulat (bulbous bow).
Gambar 1. memperlihatkan adanya suatu perubahan kecepatan dan tekanan aliran cairan setelah melewati suaru benda A. Bila awalnya cairan mengalir dengan
62 kecepatan Vo dan tekanan Po maka pada batas A–A terjadi pembelokan aliran hal tersebut diikuti penambahan tekanan (P1) dan penurunan kecepatan (V1) yang diakibatkan adanya penyempitan permukaan cairan disisi benda A. Gambar 2 menampilkan perubahan bentuk gelombang akibat pengaruh bulbous bows.
Phenomena tersebut sesuai dengan asas Bernoully.
Po + ½ . ρ .Vo2 = P1 + ρ . V12 (1)
Gambar 1 : Perubahan kecepatan aliran yang didasari pada asas Bernoully
Gambar 2 : Perubahan bentuk gelombang akibat penambahan bulbous bows.
4. Pengujian model
Untuk mengetahui berapa besar pengaruh bulbous bow terhadap pengurangan tahanan
kapal tradisional secara nyata, maka diperlukan suatu pengujian pada tangki percobaan. Percobaan tahanan kapal dengan menggunakan model skala 1/13 dilakukan
63 pada tangki percobaan Laboratorium Hidrodinamika Jurusan Perkapalan Universitas Hasanuddin dengan menggunakan Metode Sistem Pemberat (Gravity System Method).
Tangki tarik yang digunakan dalam percobaan berukuran panjang 18 m, lebar 1.8 m dan kedalaman 1 m.
Pengujian dilakukan dengan dua bentuk lambung (Model A dan B) lihat Gambar 3. Model A adalah model original lambung kapal kayu tradisional (Model Bare) dan Model B adalah model lambung hasil modifikasi dari model original dengan
penambahan bulbous bow (Model Bare-BB), bentuk bulbous yang diuji adalah bentuk
datar selebar dengan lunas kapal, data ukuran utama terdapat pada Tabel 1. Sehingga dengan pengunaan bulbous bow pada kapal kayu tradisional diharapkan dapat
mengurangi tahanan kapal sesuai dengan asas Bernoully.
a) Model bare b) Model bare-bb
Gambar 3. Model original geometri haluan kapal kayu tradisonal (Model Bare) (a) dan model hasil modifikasi (Model Bare-BB) (b)
Tabel 1: Dimensi utama kapal sampel dan kapal modifikasi
Dimensi Kapal Model Bare Model Bare-BB
Skala, λ 1 13 13 Displasmen (ton) 2.314 0.001053 0.001053 Lwl (m) 11.167 0.859 0.859 B (m) 1.6 0.123077 0.123077 H (m) 0.7 0.053846 0.053846 T (m) 0.3 0.023077 0.023077 Cp 0.706 0.054308 0.054308 Cb 0.429 0.033 0.033 V (Knot) 6.5 1.8 1.8 Fn 0.32 0.32 0.32 WSA (m 2) 14.57 0.086213 0.091893 5. Pembahasan
Tangki tarik (towing test) telah banyak dipergunakan dalam memprediksi daya motor
kapal dan karakter performa kapal. Pada penelitian ini dilakukan 2 model pengujian desain lambung (Model Bare dan Model Bare dengan Bulbous bow) dengan tujuan
dapat memilih bentuk lambung yang lebih baik terhadap penggunaan daya motor kapal yang minimal. Proses ektrapolasi tahanan model yang diperoleh melalui pengujian ke dimensi kapal yang sebenarnya digunakan Froude’s Principle dan model-ship correlation line [9 dan 10]. Perhitungan tahanan gesek (friction resistance) didasarkan
pada Metode International Towing Tank Conference, 1957 (ITTC 1957). Gambar 4
64 memperlihatkan perbandingan koefisen tahanan (CF, CW dan CT) kapal ikan tradisional model tanpa bulbous bow (Model Bare) dan model dengan bulbous bow (Model
Bare-BB). Koefisien tahanan total kapal tradisional sangat dipengaruhi oleh tahanan sisa. Selanjutnya berdasarkan metode diatas, tahanan kapal dengan bulbous bow pada
kecepatan 6.5 knot (service speed), RTS = 1219.65 N. Hasil tersebut lebih rendah 10.5% dibanding model tanpa bulbous bow (Model Bare). Hal ini sesuai dengan asas
bernoully dimana adanya perubahan kecepatan aliran setelah pengunaan bulbous bow.
Hasil lengkap pengujian tahanan kapal ikan tradisional model tanpa bulbous bow
(Model Bare) dan model dengan bulbous bow (Model Bare-BB) diperlihatkan pada
Gambar 5.
Gambar 6 memperlihatkan perbandingan tahanan Model Bare-BB melalui pengujian tangki tarik dan metode empirical (Holtrop Method). Pada kecepatan 6.5 knot, tahanan
kapal yang dihasilkan Metode Holtrop lebih kecil dibanding dengan hasil pengujian tangki tarik sebesar 71.7 %. Hal ini dikarenakan rasio lebar dan sarat kapal (B/T) kapal diluar rentang sebagaimana yang disyaratkan pada Metode Holtrop (2.1 s.d 4).
0.00000 0.00200 0.00400 0.00600 0.00800 0.01000 0.01200 0.01400 0.01600 0.01800 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500 7.000 7.500 Vs (Knot) Re s is ta n c e C o e fic ie nt ; CF , CW, CT CF (Model Bare) CW (Model Bare) CT (Model Bare) CF (model Bare-BB) CW (Model Bare-BB) CT (Model Bare-BB)
Gambar 4 : Perbandingan koefisien tahanan (Cf, Cw dan CT) antara Model Bare dan Model Bare-BB melalui pengujian towing tank
65 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 Vs (Knot) RT ( N )
Empirikal (Metode Holtrop) Eksperimen
Gambar 6. Perbandingan tahanan kapal ( Model Bare-BB) antara hasil pengujian towing tank dan metode empirikal (Holtrop Method)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 Vs (Knot) RT (N) Model Bare - BB Model Bare
Gambar 5. Perbandingan tahanan kapal antara Model Bare dan Model Bare-BB melalui pengujian towing tank
66
6. Kesimpulan
Berdasarkan kajian diatas disimpulkan bahwa penambahan bulbous bow pada kapal
kayu tradisonal memiliki pengaruh terhadap pengurangan tahanan total kapal. Dan disarankan penambahan bulbous bows kapal hendaknya bentuk penampangnya
mengikuti bentuk lunas kapal dan peletakan berada dibawah garis air. Hal tersebut agar dapat menberikan konstribusi yang besar dalam mengurangi tahanan kapal pada saat dioperasikan.
Daftar rujukan
[1]. Galib A F 2009, Studi Identifikasi Sistem Penggerak dan Perlengkapan Kapal Ikan Produksi Desa Rangas Kecamatan Banggae Kabupaten Majene Sulawesi Barat, Skripsi Tidak Diterbitkan, Jurusan Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, Makassar.
[2]. Ardianti 2009, Karakteristik Geometri Kapal Ikan Produksi Desa Rangas, Kecamatan Banggae, Kabupaten Majene, Sulawesi Barat. Skripsi Tidak Diterbitkan, Jurusan Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Makassar.
[3]. Holtrop J and Mennen G G J 1982, An Approximate Power Predition Method, International Shipbuilding Progress, Vol 29.
[4]. Holtrop J 1984, A Statistical Re-analysis of Resistance and Propulsion Data, International Shipbuilding Progress, Vol 31.
[5]. Bagus 2009, Resistance Test Alternative Design of Traditional Purse - Seine Boat, Prosiding Seminar Nasional Teori dan Aplikasi Teknologi Kelautan (SENTA), ITS, Surabaya.
[6]. Wigley 1936, The Theory of Bulbous bow and its Practical Application, Transactions, NECIES, Vol. 52, pp. 65 – 88.
[7]. Schneekluth H and Bertram V 1998, Ship Design for Efficiency and Economics, Butterworth-Heinemann, London, England.
[8]. Lewis E V 1989, Principles of Naval Architecture, Volume 2: Resistance,
Propulsion and Vibrations, SNAME, Jersey City, USA.
[9]. Betram V 2000, Practical of Ship Hydrodynamics, Butterworth-Heinemann,
London, England.
Biografi Penulis
A Haris Muhammad adalah staf pengajar Program Studi Teknik Sistem Perkapalan
Jurusan Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Dia mendapat gelar Doktor (PhD) dari Universiti Teknologi Malaysia (UTM) pada tahun 2007. Area ketertarikan risetnya adalah hidrodinamika, gerak kapal, serta desain dan konstruksi kapal kayu/ikan.
67
Andi Muhiddin Rauf adalah staf pengajar Program Studi Teknik Perkapalan Jurusan
Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin dengan Konsentrasi Rancang Bangun Kapal. Saat ini sedang menempuh pendidikan S2-nya di Universitas Hasanuddin dalam bidang teknik bangunan kapal. Area ketertarikan risetnya adalah teknologi produksi kapal, reparasi kapal dan analisis industri terhadap lingkungan.
Farianto F Lage adalah staf pengajar pada Program Studi Teknik Perkapalan Jurusan
Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Dia mendapatkan gelar Magister Teknik (MT) dari Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) pada tahun 2000. Area ketertarikan risetnya adalah produktivitas, teknologi produksi kapal, desain dan konstruksi kapal kayu/ikan serta transportasi laut.
Anugrah Renaldy adalah mahasiswa tingkat akhir Program Studi Teknik Perkapalan
Jurusan Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Fokus perhatiannya adalah pada bidang hidrodinamika.
