analisa slamming offshore patrol boat.pdf

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6

1

Abstrak— Dalam Tugas Akhir ini, tahapan pertama yang

dilakukan adalah perancangan struktur dari Offshore Patrol

Boat dengan bantuan software MAXSURF untuk mendapat

Lines Plan. Setelah mendapat offset data, permodelan

dilanjutkan dengan menggunakan software MOSES untuk

mendapatkan hasil gerakan RAO heave dan pitch. Hasil RAO

dari software MOSES digunakan untuk menganalisa gerak

relatif haluan dan selanjutnya untuk mengetaui respon struktur

pada gelombang acak yang selanjutnya dilakukan analisa

spektra, Dari perhitungan tersebut akan diketahui parameter

slamming yang dapat digunakan untuk menghitung peluang,

intensitas, serta tekanan slamming pada Offshore Patrol Boat.

Peluang terbesar slamming terjadi pada sudut datang

gelombang following sea (0o) dengan kondisi sarat 1,57 m

(muatan penuh) dengan kecepatan 10 knot. Intensitas terbesar

slamming terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan

kapal 10 knot dengan nilai 393,556 dengan kecepatan ambang

batas sebesar 0,25 m/s. Tekanan Slamming terbesar terjadi

pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan kapal 10 knot

dengan nilai 25,49 kPa dengan kecepatan ambang batas

sebesar 0,25 m/s

Kata-kata kunci : Offshore Patrol Boat, RAO, Slamming

I. PENDAHULUAN

ffshore Patrol Boat sangat berperan penting dalam proses

menjaga keamanan pada saat bangunan lepas pantai

sedang beroperasi. Kususnya untuk perairan wilayah

Indonesia yang merupakan negara kepulauan, Offshore Patrol

Boat sangat dibutuhkan untuk menghindari kejahatan yang

sering terjadi di perairan Indonesia seperti pembajakan kapal

oleh para perompak, penyelundukan BBM. Offshore Patrol

Boat rata-rata di desain untuk dapat melaju pada kecepatan

tinggi dan harus memiliki stabilitas yang bagus. Namun pada

kenyataannya, pada waktu beroperasi, Offshore Patrol Boat

dihadapkan pada kondisi lingkungan yang tidak menentu yang

mebyebabkan terjadinya Slamming serta Greenwater.

Slamming dan Greenwater ini dapat menggangu kestabilan

suatu struktur dan dalam kondisi yang ekstrem, dapat

menyebabkan kerusakan pada suatu struktur.

Slamming adalah suatu peristiwa yang terjadi akibat

gerakan vertikal kapal dan dalam kondisi gerakan yang

ekstrim dapat menyebabkan haluan kapal keluar dari

permukaan air dan proses Slamming terjadi pada saat haluan

kapal menyentuh permukaan air kembali. Kecepatan jatuhnya

haluan kapal ke permukaan gelombang yang relatif besar

dapat menyebabkan kerusakan pada struktur kapal dan sangat

berpengaruh pada keselamatan operasi serta kukuatan struktur

kapal. Kerusakan yang sering terjadi akibat dari Slamming

adalah terjadinya patahan pada struktur kapal. Slamming

sering terjadi pada daerah-daerah yang mempunyai gelombang

besar.

Slamming akan terjadi jika 2 syarat terpenuhi yaitu :

Dasar haluan naik melewati (emerge) gelombang atau

dengan kata lain gerakan relatif vertikal haluan melampaui

sarat air bagian haluan.

Kecepatan relatif vertikal haluan mempunyai harga

kecepatan ambang batas Slamming atau Threshold Velocity

Yang menjadi catatan penting adalah Slamming hanya akan

terjadi pada saat dasar haluan masuk kembali ke permukaan

air atau gelombang dengan kecepatan tertentu. Bilamana

kecepatan terlalu rendah maka haluan hanya dapat dikatakan

mencelup kembali kedalam air, sehingga efek Slamming tidak

akan terasa dan berakibat pada struktur kapal.

METODE PENELITIAN

Dalam mempelajari analisa Slamming dengan

menggunakan metode numeris yang beracuan pada analisa

gerak kapal. Langkah-langkah yang dilakukan dalam

penelitian ini adalah sebagai berikut :

A. Pengumpulan data offset kapal dan data lingkungan

Dalam langkah ini dilakukan pengumpulan data offset kapal

seperti ukuran utama kapal, data hidrostatik serta data

lingkungan dimana kapal Offshore Patrol Boat beroperasi

yang nantinya akan digunakan sebagai input dalam Tugas

Akhir ini.

Gambar 1. Police Patrol Boat (Sumber: PT Citra Mas, 2010)

Analisa Slamming Offshore Patrol Boat Iwan Darmawan, Eko Budi Djatmiko, dan Mas Murtedjo

Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected]

O


2

Bagian Ukuran LOA 36.5 m

LPP 32.75 m

Breadt Mld 6.9 m

Depth Mld 3.7 m

Operation Draft 1.85 m

Vs 22 knot

Sarat air 1.85 m

Tabel 1. Data general arragement di atas diperoleh dari PT.

Citra Mas ( 2010)

Data lingkungan yang dipakai adalah data perairan laut

Arafuru indonesia

Kedalaman perairan : 12 meter

Panjang Gelombang : 157.5 m

Tinggi gelombang signifikan : 2.5 – 4 meter

Periode Gelombang : 5.5 – 7 detik

Spektra gelombang : JONSWAP dengan γ = 3.30

Data kondisi kapal sebagai berikut :

Parameter Data Unit

Cb 0.4152

Cp 0.6471

Cw 0.828

Cm 0.6416

Depth 1.85 m

Breadth 6.9 M

A midship 7.8246 m2

WPA 183.9673 m2

WSA 231.8876 m2

Seadispl & shell 176.606 ton

TKM 4.565 m

LKM 79.497 m

KB 1.254 m

AP-CB 14.675 m

AP-CF 13.706 m

TPC 1.886 ton/cm

Tabel 2. Hidrostatis Offshore Patrol Boat

B. Perancangan Model Offshore Patrol Boat

Perancangan ini dilakukan denga bantuan software

MAXSURF untuk mendapatkan Lines plan dengan

memperhatikan kesesuaian terhadap Principle Dimension dari

koefisien bentuk pada data offset kapal yang sebenarnya.

Gambar 2. Body plan Offshore Patrol Boat dengan

MAXSURF

C. Permodelan Struktur untuk Analisa Gerakan

Validasi dilakukan untuk membandingkan data hidrostatik

yang telah ada dengan hasil data hidrostatik pada model

numeris dari Offshore Security Vessel. Toleransi pada validasi

ini adalah kurang dari 5%. Pada tabel 3, menunjukkan hasil

validasi model dengan data hidrostatik yang sudah ada. Hasil

ini yang akan digunakan untuk pemodelan selanjutnya.

D. Pemodelan numeris untuk Analisa Gerakan

Setelah didapatkan Lines plan, maka dilakukan permodelan

numeris dengan menggunakan software MOSES

denganparameter lain yangdiperlukan antara lain kecepatan

Offshore Patrol Boat, kondisi sarat air kapal, sudut datang

gelombang dan koordinat COG. Tujuan dari permodelan ini

adalah untuk mendapatkan model struktur yang sesuai dan

selajutnya digunakan dalam analisa.

Gambar 3. Model numeris untuk analisa gerakan

E. Analisa Motion pada Gelombang Reguler

Analisa ini dilakukan menggunakan software MOSES

untuk mendapatkan Response Amplitude Operator (RAO)

gerakan heave dan pitch dalam arah datang gelombang 0o dan

180o. Hasil analisa respon dalam gelombang reguler akan

digunakan dalam analisa gelombang acak.

F. Perhitungan spektrum Gelombang

Perhitungan spektrum gelombang menggunakan Spektra

JONSWAP dengan sea state 4 yang disyaratkan sebagai

kondisi lingkungan diman Offshore Patrol Boat beroperasi.

G. Analisa Respon Spektra

Respon spektra diperoleh dengan SR (ω) = [RAO(ω)]2

S(ω), dari respon spektra dapat dicari varian respon spektra

kecepatan relatif (moVbr)

H. Perhitungan Peluang Slamming

Peluang slamming dicari dengan rumus :

Vbr

th

Zbr

b

thbrbbr

m

V

m

T

VVdanTZslam

0

2

0

2

22exp

)(Pr)(Pr

Dengan harga Zbrm0 dan Vbrm0 di dapat dari langkah

perhitungan respon spektra


3

I. Perhitungan Intensitas Slamming

Hasil dari peluang slamming untuk kemudian digunakan

dalam perhitungan dengan rumus :

)Pr(2

1

0

2 slamm

mN

Zbr

Zbrslam

1/det

J. Perhitungan Tekanan Slamming

Dalam menghitung tekanan slamming perlu

mempertimbangkan kecepatan relatif vertikal haluan ekstrem

brV̂ , yaitu :

VbrVbr

Vbr

Vbr

th

Zbr

bbr m

m

m

m

V

m

T

T

V 00

2

0

2

0

2

0

22exp

2

3600

ln2ˆ

(m/det)

Sehingga tekanan akibat slamming menjadi :

ZbrZbr

Zbr

Zbr

th

Zbr

bs m

m

m

m

V

m

T

T

kp 22

4

2

2

0

2

0

22exp

2

3600

ln

(kPa)

II. HASIL DAN DISKUSI

A. Analisa Respon Gerak di Gelombang Reguler

Hasil permodelan dengan menggunakan software MOSES

ini akan digunakan untuk menghitung analisa motion pada

gelombang regular dengan gerakan kopel heave dan pitch.

Adapun variasi perhitungan ini adalah dengan perbedaan sarat,

kecepatan kapal dan sudut datang gelombang. Dari analisa

motion ini akan didapatkan hasil Respon Amplitude Operator

(RAO) untuk gerakan heave dan pitch.

Perubahan gerakan pada Offshore Patrol Boat pada

gelombang reguler dipengaruhi oleh kecepatan, sarat air serta

sudut datang gelombang sebagai berikut :

Perubahan harga RAO Heave terbesar terjadi pada

kondisi muatan kosong (sarat 1,85 m) dengan kecepatan kapal

10 knot terjadi pada kondiskei gelombang following sea (0o)

dengan nilai simpangan RAO 1,112 m/m pada frekuensi

1,7952. Sedangkan harga RAO Pitch terbesar terjadi pada

kondisi gelombang head sea (180o) dengan nilai simpangan

RAO 6,677 m/m pada frekuensi 1,3963.


kondisi muatan penuh (sarat 1,57 m) dengan kecepatan kapal





RAO 6,677 m/m pada frekuensi 1,7952





























Gambar 4. RAO Heave dengan kecepatan 10 knot

0

0,5

1

1,5

0 1 2

RA

O H

eav

e (

m/m

)

Frequency encountering (rad/sec)

0 deg

180 deg


4

Gambar 5. RAO Pitch dengan kecepatan 10 knot

Gambar 6. RAO Heave dengan kecepatan 10 knot

Gambar 7. RAO Pitch dengan kecepatan 10 knot

Langkah berikutnya adalah menghitung gerak vertikal

haluan dari Offshore Patrol Boat dengan titik tinjau pada

kondisi full load (sarat 1,57m ) pada 20,926 m dari COG dan

pada kondisi light load (sarat 1,85 ) pada titik tinjau yang

berjarak 21,043 m dari COG dan kemudian mencari harga dari

gerak relatif vertikal haluan yang akan dikombinasikan dengan

spektra gelombang JONSWAP dengan variasi tinggi

gelombang significant (Hs) 2 m dan 4 m.

Gambar 8. Spektra JONSWAP

Respon spektra diperoleh dari kuadrat RAO gerak relatif

dengan spektra gelombang, sehingga diperoleh hasil spektrum

respon berupa varian spektra kecepatan relatif vertikal haluan

dan varian spektra respon percepatan relatif vertikal haluan.

Hasil tersebut digunakan untuk perhitungan Slamming.

Pada gambar 9 adalah gerak relatif vertikal haluan pada

kondisi dengan kecepatan 10knot dan sarat air 1,57 m serta

pada kondisi Hs 4m, nilai terbesar terletak pada kondisi

frekuensi 1,256 dengan sudut gelombang 1800 yang besarnya

mencapai 4,69 m

Gambar 9 Spektra respon gerak relatif vertical haluan

sarat 1,57m kecepatan 10knot

Pada gambar 10 adalah gerak relatif vertikal haluan pada

kondisi dengan kecepatan 22knot dan sarat air 1,57 m serta

pada kondisi Hs 2m, nilai terbesar terletak pada kondisi

frekuensi 1,396 dengan sudut gelombang 00 yang besarnya

mencapai 3,20 m

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2

RA

O P

itch

(de

g/m

)


0 deg

180 deg

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 1 2

RA

O H

eav

e (

m/m

)


0 deg

180 deg

0

2

4

6

8

10

0 1 2

RA

O P

itch

(d

eg/

m)


0 deg

180 deg

-2

0

2

4

6

0 2 4 6

Sw


Hs 2m

Hs 4m

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6

Sr(w

) (m

2/r

ad/s

)


0 deg

180 deg


5

Gambar 10 Spektra respon gerak relatif vertical haluan

sarat 1,57m kecepatan 22knot

Setelah mendapat harga gerak relatif dari masing-masing

heading, kecepatan, dan sarat air, serta tinggi gelombang

makan akan digunakan untuk menghitung respon spektra

kecepatan. Untuk perhitungan slamming, dihitung dengan

harga kecepatan ambang batas slamming yaitu berdasarkan

ketentuan Tasai dengan Vth = 0,5 m/s dan akan diperoleh hasil

peluang, intensitas serta tekanan slamming. Hasil perhitungan

untuk peluang, intensitas dan tekanan dapat dilihat pada tabel

berikut :

Tabel 4. Hasil Analisa Peluang slamming Hs 4 m

Pada tabel 4. dapat dilihat bahwa peluang terbesar

slamming dengan Hs 4m terjadi pada saat gelombang

following sea ( 0o) yang terjadi pada kecepatan 10 knot dan

kondisi sarat 1,57 m yaitu sebesar 0,870 atau 87%atau dengan

kecepatan ambang batas 0,25 m/s

Tabel 5 Hasil Analisa Peluang slamming Hs 2m

Pada tabel 5 dapat dilihat bahwa peluang terbesar slamming

dengan Hs 2m terjadi pada saat gelombang following sea ( 0o)

yang terjadi pada kecepatan 10 knot dan kondisi sarat 1,57 m

yaitu sebesar 0,075 atau 7,5% dengan kecepatan ambang batas

0,25 m/s

Tabel 6 Hasil Analisa intensitas slamming Hs 4m

Pada tabel 6 dapat dilihat bahwa intensitas Slamming

dengan Hs 4m terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m

dengan kecepatan kapal 10 knot dengan jumlah 393,556

dengan kecepatan ambang batas sebesar 0,25 m/s

Tabel 7 Hasil Analisa intensitas slamming Hs 2m

Pada tabel 7 dapat dilihat bahwa intensitas Slamming

dengan Hs 2m terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m

dengan kecepatan kapal 10 knot dengan jumlah 48,281 dengan

kecepatan ambang batas sebesar 0,25 m/s

Tabel 8 Hasil Analisa Tekanan slamming Hs 4m

0

1

2

3

4

0 20 40 60

Sr(w

) (

m2/r

ad/s

)


0 deg

180 deg

Speed sarat heading Peluang

(knot) (m) (deg) Vth =0,25 Vth =0,5 Vth =0,775

10

1,57 0 0,871 0,856 0,830

180 0,870 0,856 0,830

1,85 0 0,825 0,812 0,788

180 0,825 0,812 0,787

15

1,57 0 0,870 0,856 0,830

180 0,870 0,856 0,830

1,85 0 0,825 0,812 0,787

180 0,825 0,812 0,787

22

1,57 0 0,869 0,855 0,829

180 0,870 0,856 0,830

1,85 0 0,825 0,812 0,787

180 0,825 0,812 0,787

Speed sarat heading Peluang


10

1,57 0 0,061 0,052 0,038

180 0,055 0,046 0,033

1,85 0 0,021 0,018 0,013

180 0,017 0,014 0,010

15

1,57 0 0,066 0,056 0,042

180 0,054 0,045 0,033

1,85 0 0,023 0,020 0,015

180 0,017 0,014 0,010

22

1,57 0 0,075 0,064 0,048

180 0,054 0,045 0,032

1,85 0 0,028 0,024 0,018

180 0,017 0,014 0,010

Speed sarat heading Tekanan (kPa)


10

1,57 0 25,496 25,084 24,332

180 24,533 24,135 23,407

1,85 0 23,960 23,571 22,860

180 23,358 22,977 22,281

15

1,57 0 24,787 24,385 23,649

180 24,267 23,873 23,152

1,85 0 23,145 22,767 22,077

180 23,397 23,015 22,317

22

1,57 0 24,082 23,688 22,968

180 24,190 23,797 23,078

1,85 0 22,665 22,293 21,615

180 23,333 22,952 22,255

Speed sarat heading Intensitas


10

1,57 0 393,556 387,200 375,590

180 392,422 386,04 374,404

1,85 0 373,298 367,236 356,163

180 372,412 366,331 355,226

15

1,57 0 392,531 386,154 374,506

180 392,176 385,798 374,147

1,85 0 372,315 366,238 355,138

180 372,384 366,303 355,197

22

1,57 0 391,913 385,497 373,780

180 392,131 385,750 374,096

1,85 0 371,811 365,716 354,587

180 372,292 366,209 355,097

Speed sarat heading Intensitas


10

1,57 0 39,337 33,250 24,282

180 35,156 29,481 21,211

1,85 0 13,628 11,530 8,4345

180 11,303 9,456 6,773

15

1,57 0 42,995 36,643 27,174

180 34,835 29,215 21,025

1,85 0 15,390 13,119 9,734

180 11,090 9,274 6,639

22

1,57 0 48,281 41,327 30,898

180 34,387 28,823 20,720

1,85 0 18,211 15,584 11,644

180 10,846 9,066 6,484


6

Pada tabel 8 dapat dilihat bahwa tekanan Slamming dengan

Hs 4m terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan

kecepatan kapal 10 knot dengan nilai 25,496 kPa dengan


Tabel 9 Hasil Analisa Tekanan slamming Hs 2m

Pada tabel 9 dapat dilihat bahwa tekanan Slamming dengan

Hs 2m terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan

kecepatan kapal 10 knot dengan nilai 0,328 kPa dengan


Berdasarkan pada acuan kriteria seakeeping untuk keadaan

cuaca acak, batasan untuk slamming pada Offshore Patrol

Boat adalah sebesar 60 kejadian per jam dan dari hasil

perhitungan diperoleh kesimpulan bahwa Offshore Patrol Boat

dapat beroperasi optimal pada tinggi gelombang signifikan

(Hs) 2m dan dalam keadaan survival pada tinggi gelombang

signifikan (Hs) 4m.

III. KESIMPULAN/RINGKASAN

Perubahan harga RAO Heave terbesar terjadi pada kondisi

muatan penuh (sarat 1,57 m) dengan kecepatan kapal 22 knot,

Sedangkan harga RAO Pitch terbesar terjadi pada kondisi

gelombang head sea (180o). Hasil perhitungan peluang

terjadinya slamming terbesar terjadi pada saat gelombang

following sea ( 0o) yang terjadi pada kecepatan 10 knot dan

kondisi sarat 1,57 m sedangkan asil perhitungan intensitas

slamming terbesar terjadi terbesar pada kondisi sarat 1,57m

dengan kecepatan kapal 10 serta untuk tekanan Slamming

terbesar terjadi pada kondisi sarat 1,57m dengan kecepatan

kapal 10 knot dengan nilai 25,49 kPa

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulisan mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada Tuhan Yang Maha Esa dan orang tua serta teman-

teman dalam memberikan dukungan untuk menyelesaikan

penelitian ini, serta PT.CITRA MAS yang telah berkenan

memberikan data-data untuk menyelesaikan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Bhattacharyya, R. (1972). “Dynamics of Marine

Vehicles”.John Wileys & Sons, New York.

[2] BKI Volume II. 2001,“Rules for Classification and

Construction of Seagoing Steel Ship”, Indonesia.

[3] Buchner,B., 2002,“Green Water on Ship-type

Offshore Structures”, Netherlands.

[4] Buchner, B.,1995,“The Impact of Green Water on

FPSO”, OTC 7698. Houston.

[5] Chakrabarti, S.K. (1987).”Hydrodynamics of

Offshore Structures”, ComputationalMechanics

Publications Southampton. Boston, USA.

[6] Clayson, and Ewing.,1988,“Directional Wave Data

Recorded in The Southern North Sea”, Institute of

Oceanografi Sciences Deacon Laboratory.

[7] Djatmiko, E. B., 2003, “Seakeeping: Perilaku

Bangunan Apung di atas Gelombang”,Jurusan

Teknik Kelautan ITS, Surabaya.

[8] Indiyono, P. (2004). Hidrodinamika Bangunan

Lepas Pantai. Penerbit SIC, Surabaya.

[9] Mok,and Hill.,1970, “On The Design of Offshore

Supply VesselAmerican”,Marine Coop.1970.

[10] Murtedjo, Mas.,2004, “Studi Eksperimental Added

Resistance Hycat Akibat Gerakan Kopel Heaving

Pitching pada Gelombang Reguler”, Jurnal IPTEK,

Surabaya.

[11] Nielsen, K.,2003,“Numerical Prediction of Green

Water Loads on Ships”, Denmark.

[12] Norsok Standart.1995, “Common Requirements

Marine Operation”, Norwegia.

[13] Techet, A. H., 2005. “Design Principles for Ocean

Vehicles " , Norwegia..

Speed sarat heading Tekanan (kPa)


10

1,57 0 0,225 0,190 0,138

180 0,198 0,166 0,119

1,85 0 0,079 0,067 0,049

180 0,061 0,051 0,036

15

1,57 0 0,271 0,231 0,171

180 0,201 0,168 0,121

1,85 0 0,097 0,083 0,061

180 0,061 0,051 0,036

22

1,57 0 0,318 0,272 0,203

180 0,200 0,167 0,120

1,85 0 0,117 0,100 0,075

180 0,061 0,051 0,036

analisa slamming offshore patrol boat.pdf

Documents

Transcript of analisa slamming offshore patrol boat.pdf