Studi Perbandingan Perencanaan Kapal Katamaran dan Monohull Sebagai Kapal Riset di perairan

Bengkalis Riau

Penulis. Muhammad Bunari. B, dan Dosen P. 1. Ir. H. Agoes Santoso, M.Sc, M.Phil, 2. Ir. Tony Bambang Musriyadi, PGD

Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 e-mail : agoes@its.ac.id, toba@its.ac.id

Abstrak--- Kapal riset merupakan kapal dengan fungsi khusus, yaitu mengadakan survey, penelitian dan eksplorasi di perairan tertentu. Kegiatan penelitian membutuhkan karakter kapal dengan prioritas design requirement, yaitu : seakeeping yang baik, stabilitas yang baik, area laboratoium dan area dek kerja yang luas, operasi yang ekonomis, serta kemampuan untuk membawa peralatan penelitian.

Di samping kapal monohull dikenal juga katamaran yaitu salah satu jenis kapal multi-hull. Masing-masing tipe kapal ini mempunyai karakter hambatan, stabilitas dan seakeeping yang berbeda. Berdasarkan prioritas requirement di atas dibandingkan perencanaan kapal monohull dan katamaran dengan displacement yang sama sebagai kapal riset.

Kata kunci--- perbandingan, kapal riset, katamaran,

monohull, Bengkalis Riau.

I. PENDAHULUAN

ekayaan dan keanekaragaman populasi laut di Indonesia memberi manfaat tidak hanya bagi

kegiatan ekonomi namun juga bagi dunia pengetahuan. Perairan Indonesia yang belum rusak oleh eksplorasi manusia dilindungi pemerintah sebagai Taman Nasional.

Kabupaten Bengkalis adalah salah satu kabupaten di Propinsi riau, indonesia. Wilayahnya mencakup daratan bagian timur pulau sumatra dan wilayah kepulauan, dengan luas adalah 11.481,77 km. Ibukota kabupaten ini berada di Bengkalis tepatnya berada di pulau Bengkalis yang terpisah dari Pulau sumatra.

Untuk melakukan penelitian di perairan laut dibutuhkan infrastruktur yang memadai. Penelitian membutuhkan alat-alat yang spesifik. Oleh karena itu perlu dirancang kapal yang sesuai dengan kegiatan tersebut.

Kapal riset merupakan salah satu pendukung penelitian pada sebuah perairan. Bentuk badan kapal pada umumnya adalah monohull. Katamaran merupakan salah satu jenis kapal yang berpotensi dirancang sebagai sebuah kapal riset. oleh karna itu, penulis membuat sebuah skripsi yang berjudul Studi Pererencanaan Kapal Katamaran Dan Monohall Sebagai Kapal Riset Diperairan Bengkalis Riau. Pada pengerjaan skripsi ini akan dilakukan perbandingan untuk menentukan ukuran utama kapal monohull dan katamaran pada displacement yang sama dan M engukur dan membandingkan

hambatan, stabilitas dan seakeeping antara kapal riset monohull dan katamaran. 1.2. Perumusan Masalah

Luasan basah badan lambung yang tercelup air (WSA) merupakan salah satu komponen pembentuk hambatan kapal. Katamaran merupakan kapal dengan dua lambung (demihull) yang terisolasi, oleh karenanya luasan basahnya berbeda dengan monohull pada displasement yang sama. Hambatan yang kecil merupakan sebuah keuntungan karena dapat mengurangi power mesin yang dibutuhkan. 1.3. Batasan Masalah

Dalam pengerjaan tugas akhir ini yang diambil sebagai batasan masalah adalah sebagai berikut : 1. Kapal merupakan kelas V menurut klasifikasi UNOLS

[Parsons, 2003]. 2. Jarak separasi katamaran menggunakan perbandingan

S/L = 0,4 [Insel dan Molland, 1992] 3. Kecepatan dinas kapal sebesar 20 knot. 4. Panjang keseluruhan kapal 10,5 m 1.4. Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Menentukan Perpormance kapal riset jenis monohull

dan katamaran pada displacement yang sama. 1.5. Manfaat Penulisan

Pada displacement yang sama akan diketahui karakteristik hambatan, stabilitas dan seakeeping masing-masing tipe kapal riset yang dirancang.

II. TINJAUAN PUSTAKA 1.1. Tinjauan umum 2.1.1 Mono hull

Mono hull merupakan jenis kapal yang memiliki hanya satu lampung yang disebut (single hull) lambung tunggal.

K

Gambar 2.1 Mono hull

2.1.2 Multi hull

Multi hull merupakan jenis kapal yang memiliki lambung lebih dari satu. Desain seperti ini dapat menaikan Center of Gravity dan Center of Bouyancy sehingga memiliki stabilitas yang tinggi.

Gambar 2.2 jenis-jenis multi-hull

2.1.3 Katamaran Katamaran termasuk jenis kapal multihull dengan dua lambung yang dihubungkan dengan struktur bridging. Struktur bridging ini merupakan sebuah keuntungan katamaran karena menambah tinggi lambung timbul (freeboard).

Gambar 2.3 katamaran

Tipe katamaran dapat dibedakan berdasarkan bentuk bagian lambung yang berada dibawah air. (boulton, 2002). - Katamaran Asimetis - Katamaran Simetris - Katamaran Wave Piercing

2.1.4 Kelebihan katamaran Adapun beberapa kelebihan yang dimiliki atau deberikan kapal yang memiliki bentuk lambung katamaran adalah:

1. Memiliki deck yang lebih luas sehingga dapat mengangkut kapasitas penumpang kenderaan dan barang dalam jumlah yang besar.

2. Dengan bentuk lambung yang berbeda dari lambung monohull, bentuk seperti ini berperan penting untuk mengurangi tahanan pada kapal sehingga mampu menghasilkan kecepatan yang tinggi dan mengurangi konsumsi pada bahan bakar.

2.2 Dasar Teori 2.2.1 Gambaran Umum Kapal Riset

Keperluan ilmiah (scientific requirement) untuk kapal riset bergantung pada misinya. Kepentingan akademis dan pengembangan teknologi untuk desain baru kapal riset telah dibahas pada simposium di University National Oceanographic Laboratory System (UNOLS).

Misi dan kegiatan di kapal riset dibedakan menjadi : physical oceanography, biological oceanography, chemical oceanography, marine geology and geophysics, ocean engineering.Prioritas inilah yang nantinya akan menentukan peralatan serta perlengkapan ilmiah yang dibutuhkan dan menentukan desain kapal riset itu sendiri. 2.2.2 Karakteristik Desain Kapal Riset

Secara umum karakteristik desain tersebut dapat diprioritaskan sebagai berikut: 1. Seakeeping 2. Lingkungan Kerja :

- Susunan ruangan laboratorium yang nyaman - Area dek kerja : pengendalian peralatan yang bagus,

kemudahan akses peralatan (winch dan wire) 3. Endurance :

- Jarak pelayaran - Jumlah hari di laut

4. Perlengkapan penelitian

2.2.3 Desain Katamaran Kedua lambung katamaran didesain sedemikian

rupa menurut aliran fluida yang melewati tunnel-nya. Susunan lambung itu terbagi menjadi simetris dan asimetris.

a. Asimetris b. Simetris c. Asimetris type-a d. Asimetris-b

Gambar 2.8 Jenis lambung katamaran

2.2.4 Dasar Perhitungan Hambatan

Menurut Rawson dan Tupper (2001), hambatan total yang dialami oleh kapal yang bergerak pada permukaan air tenang terdiri dari beberapa komponen, yaitu: wave making resistance, skin frictional resistance, viscous pressure resistance, air resistamce dan appendage resistance.

Metode Holtrop digunakan untuk menghitung hambatan kapal full displacement, yaitu dalam kondisi

apapun dalam kecepatan tetap dianggap tidak berubah. Adapun rumus untuk menghitung hambatannya yaitu :

RT = . . WSA . V2 . CT ............................. (

1 ) dimana : CT = ( CF ( 1 + k ) + CA ) + RW W W CF = 0.075

(log Rn-2)2 Rn = V . Lwl v 2.2.7 Dasar Perhitungan Seakeeping 2.2.7.1 Spektrum Gelombang

Dalam hal ini perairan Bengkalis vRiau digambarkan sebagai spektrum ITTC, dengan formulasi sebagai berikut : S(w) = A e B / w 4 ............................. ( 3 ) e5 dimana : A = 8,1 x 10-3 g2 B = 3,11 x 104/H1/3 2.2.7.2 Persamaan Gerak Kapal

Seakeeping kapal dipengaruhi oleh tiga gerakan gerakan kapal yaitu heaving, rolling dan pitching [Bhattacaryya, 1978]. - Heaving

Yaitu gerakan kapal vertikal, ke atas dan ke bawah. Gerak ini mempunyai persamaan :

- Rolling Yaitu gerak angular kapal pada sumbu memanjangnya. Gerak ini mempunyai persamaan :

- Pitching Yaitu gerak angular kapal pada sumbu melintangnya. Gerak ini mempunyai persamaan :

2.2.7.3 Persamaan Respon Kapal Respon tiap gerakan terhadap spektrum dapat dihitung dengan persamaan : - Untuk gerak heaving : Sz(e) = S(e) x (za)2 . . . . . . (7)

a - Untuk gerak rolling : Sz(e) = S(e) x (a)2 (8)

a - Untuk gerak pitching : Sz(e) = S(e) x (a)2 (9)

a 2.2.8 Perancangan Dibantu Komputer

Merancang menggunakan software merupakan salah satu pencapaian solusi berdasarkan kumpulan kasus-kasus yang telah dikumpulkan sebelumnya (Case Based Reasoning). Maher (1995) mengklasifikasikan dimensi atau sudut pandang terhadap CASD sebagai berikut : - Design generation vs design re-use - Conventional vs intelligent approaches

- Detailed vs conceptual design - Full vs limited designers intervention

III. METODOLOGI

Gambar.3. flowchart pengerjaan skripsi

IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Perencanaan

Basic design meliputi konsep design dan praperencanaan. a. Konsep desain b. Praperencanaan 4.1.1 Requirement

Kapal riset merupakan kapal dengan fungsi khusus yaitu mendukung dan melaksanakan kegiatan riset. Pada perencanaan kapal ini baik kapal monohull maupun

katamaran harus memenuhi requirement ditentukan sebagai berikut : - Vd : 20 knot - Jumlah crew : 2 officer + 4 scientist

dan harus mampu membawa perlengkapan maupun outfitting sebagai berikut :

- Data Processing : komputer dan printer - Coring : Grab Sampler 4.1.2 Kapal Pembanding

Berikut ini adalah data mengenai kapal katamaran tersebut : Loa : 10.35 m B : 3.20 m H : 1.20 m T : 0,55 m Vs : 20 knots Engine : 2 x 115 HP

Berikut ini adalah data mengenai kapal monohull tersebut : Loa : 10 m B : 2,2 m H : 1,1m T : 0.5 m Vs : 25 knots Engine : 2 x 85 Hp Crew : 6 persons 4.2 Pemodelan Desain

Pemodelan kapal menggunakan Maxsurf Pro 11.12. Insell dan Molland (1992) menggunakan beberapa model dalam penelitiannya. Dalam hal ini penulis akan mengadopsi salah satu model tersebut yaitu model C2. Model ini perbandingan ukuran utamanya mendekati dengan kapal pembanding yang digunakan.

Tabel 4.1 Model demihull katamaran [Insell dan Molland, 1992]

Model C2 C3 C4 C5 L / B 10.0 7.0 9.0 11.0

B / T 1.6 2.0 2.0 2.0

L / Displ. 7.116 6.273 7.417 8.479

Cb 0.42844 0.397 0.397 0.397

Cp 0.667 0.693 0.693 0.693

Cm 0.667 0.565 0.565 0.565

A (m2) 0.42832 0.42834 0.338 0.276 4.2.1 Model Katamaran Untuk penggambaran awal model, disini menggunakan bantuan MAXSURF FRO sehingga dihasilkan bentuk model yang dikehendaki. Berikut gambar demihull. Tabel 4.2 Ukuran utama model demihull C2 Menggunakan Maxsurf Pro

11.12

Ukuran Utama C2 LOA 10,5 m

LWL 10 m

B 1,2 m

H 0,8 m

T 0,5 m

Cb 0,427 CP 0,735 Cm 0,582 2,5 ton

Gambar 4.1 Contoh model Demihull pada Maxsurf Pro

Model yang telah dirancang ini merupakan demihull. Sehingga perlu satu lambung lagi untuk membuat katamaran. Hasil 2 kali displacement demihull ini merupakan displacement katamaran (4,5 ton).

Tabel 4.6 Ukuran utama model kapal katamaran Menggunakan Maxsurf

Pro 11.12

Ukuran Utama C2 LOA 10,5 m

LWL 10 m

B 3,6 m

H 1,2 m

T 0,5 m

Cb 0,592 CP 0,672 Cm 1,175 4,5 ton

Gambar 4.2 Contoh model catamaran pada Maxsurf Pro

4.2.2 Model Monohull

Tabel 4.10 Tabel ukuran utama monohull Menggunakan maxsurf Pro 11.12

Ukuran Utama C2 LOA 10,5 m

LWL 10 m

B 2,4 m

H 1,2 m

T 0,5 m

Cb 0,427 CP 0,695 Cm 0,678 4,5 ton

Gambar 4.3 Contoh model Monohull pada Maxsurf Pro

4.3 Rencana Garis dan Rencana Uumum 4.3.1 Rencana Garis

Hasil pemodelan dari Maxsurf Pro 11.12 baik untuk kapal monohull dan katamaran dipindah dan diedit ke AutoCAD dengan cara diekspor menjadi tipe file .dxf terlebih dahulu

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

A

B

C

D

E

F

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

A

B

C

D

E

F

Breadth (B) Depth (H)

CB VS

Type

3,6 1,2

0,588 20 Knot

Design Draft (T) 0,5

Length Over All (Loa) 10,5 MeterMeterMeterMeter

RENCANA GARIS

Signature katamaran Scale

Designed by

Approved by

Approved by

muhammad bunari

1 : 40

Ir. Agoes Santoso, MSc, M. phil

Ir. Tony Bambang Musriyadi, PGD

BODY PLAN

SHEER PLAN

HALF BREADTH PLAN

CL WL 0.1 mWL 0.2 mWL 0.3 mWL 0.4 mWL 0.5 m

BaselineBaselineBaselineBaseline

Hb

Ht

Hb

Ht

BL1 BL2 BL3 BL4 BL4 BL3 BL2 BL1 BL1 BL2 BL3 BL4 BL4 BL3 BL2 BL1

WL 0.1 mWL 0.2 m

WL 0.3 m

WL 0.4 m

WL 0.5 m

Baseline

BL1 BL2 BL3

BL4

WL 0.1 mWL 0.2 m

WL 0.3 m

WL 0.4 m

WL 0.5 m

BaselineAP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 FP

BL1 BL2 BL3 BL4

BL1 BL2 BL3 BL4

BL1 BL2 BL3 BL4

BL1 BL2 BL3 BL4

AP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 FP

WL 0.1 mWL 0.2 m

WL 0.3 m

WL 0.4 m

WL 0.5 mBaseline

Hb

Ht

Hb

Ht

s

WL 0.1 mWL 0.2 mWL 0.3 mWL 0.4 mWL 0.5 m

WL 0.1 mWL 0.2 mWL 0.3 mWL 0.4 mWL 0.5 m

WL 0.1 mWL 0.2 mWL 0.3 mWL 0.4 mWL 0.5 m Bulwark

Bulwark

Gambar 4.4 Contoh model Catamaran pada AutoCAD 4.3.2 Rencana Umum

Desain layout pada rencana umum menyesuaikan dengan outfitting dan perlengkapan yang digunakan untuk penelitian

Gambar 4.13 Center well pada katamaran

4.4 Perhitungan Hambatan

Pada pengerjaan ini digunakan metode holtrop karena tipe kapal kapal yang dirancang adalah tipe displasement hull yang dimana perhitungan tahanannya hanya bisa dikerjakan dengan menggunakan metode tersebut.

Tabel 4.18 Perbandingan WSA monohull, demihull dan katamaran

4.4.1 hambatan Pada Monohull

Tabel 4.20 Hullspeed Data Monohull

Berikut ini adalah grafik tahanan yang dihasilkan dengan fitur hullspeed pada Sofware Maxsurf beserta grafik Speed Power Prediction

Gambar 4.15. Grafik Tahanan Vs speed

Tabel 4.21 besar nilai tahanan & power

WSA Monohull

(M2) WSA Demihull

(m2)

WSA Katamaran

(m2) 20,119 12,95 34,45

Gambar 4.16. Grafik Power Vs speed

4.4.2 hambatan Pada Catamaran

Tabel 4.22 Hullspeed Data Catamaran

Berikut ini adalah grafik tahanan yang dihasilkan dengan fitur hullspeed pada Sofware Maxsurf beserta grafik Speed Power Prediction.

Gambar 4.17. Grafik Tahanan Vs speed

Tabel 4.23 besar nilai tahanan & power

Gambar 4.17. Grafik Power Vs speed

4.5. Perhitungan Stabilitas

Pada pemodelan dengan menggunakan Maxsurf Pro 11.12 didapatkan letak titik CG kapal monohull dan katamaran. Letak titik CG ini digunakan untuk perhitungan stabilitas sebagai sumbu gerak oleng.

Tabel 4.28 Letak titik CG dengan menggunakan Maxsurf Pro 11.12

LCG(m)

VCG (m)

TCG (m)

LCB(m)

Katamaran 5,432 0,838 0,00 4,422

Monohull 4,765 0,537 0,00 5,082

4.6. Perhitungan Seakeeping

Dalam data Badan Meteorologi dan Geofisika didapatkan data karakteristik perairan sebagai berikut :

Tabel 4.30 Data karakteristik perairan Bengkalis Riau

Data tersebut digunakan sebagai input pada

perhitungan seakeeping dengan menggunakan software Seakeeper 9.6. Batasan lain yang akan dianalisis adalah : V = 0 knot V = 20 knot

4.7. Pemilihan Main Engine

Selanjutnya dilakukan pemilihan engine, Setelah diketahui besar daya yang digunakan.

4.7.1.Main Engine Monohull

Setelah diketahui besar daya yang diperlukan oleh usab untuk memenuhi kecepatannya, maka dapat diketahui pemilihan mesin yang akan digunakan.

Adapun data mesin yang akan digunakan dalah sebagai berikut:

- Merek : YANMAR - Tipe : 6CHE3 - Power : 115 Hp - RPM : 2250 - Berat : 700 kg - Silinder : 6 in line

Kecepatan

angin Arah angin

Tinggi Gelomb

ang Hw (m)

Kecepatan

Gelombang

Vw (m/s)

Panjang Gelomb

ang

Periode

Gelombang

(Knot) Lw (m) Tw

(sec) 20 udara 1,75 4,5 14 2,95

Tabel 4.24. Spesifikasi Main Engine

4.7.2.Main Engine Catamaran

Setelah diketahui besar daya yang diperlukan oleh usab untuk memenuhi kecepatannya, maka dapat diketahui pemilihan mesin yang akan digunakan. Adapun data mesin yang akan digunakan dalah sebagai berikut:

- Merek : YANMAR - Tipe : 4LH-DTP - Power : 140 Hp - RPM : 3300 - Berat : 360 kg - Silinder : 4 in line

Tabel 4.25. Spesifikasi Main Engine

4.9. Analisa Karakteristik hambatan, stsbilitas, dan seakeeping Kapal

Kapal katamaran merupakan kapal multi-hull dengan dua buah lambung demihull yang terisolasi oleh bridging deck. Kapal ini mempunyai karakteristik yang unik yaitu luasan geladak yang lebih besar, stabilitas oleng yang lebih baik, hambatan yang lebih kecil dan seakeeping yang lebih baik daripada monohull.

Tabel 4.34 Perbandingan luas dek

Luas Deck Units

Monohall 21,22 m2

Katamaran 58,13 m2

4.9.1. Hambatan

Demihull merupakan sebuah monohull yang ramping. Hambatan pada monohull dapat dihitung menggunakan metode Holtrop.

Gambar 4.23 Perbandingan hambatan monohull dan katamaran

4.9.2. Stabilitas

Kapal yang berlayar akan mengalami gaya akibat pengaruh gelombang. Gaya ini akan menyebabkan kapal oleng (heel) pada sudut tertentu. Keadaan ini dipengaruhi oleh letak titik titik CG (centre of gravity), CF (centre of fluotation), CB (centre of buoyancy), dan metasentra.

Gambar 4.24 Perbandingan intact stability monohull dengan katamaran

4.9.3. Seakeeping - Gerak heaving - Respon heaving - Gerak Rolling

V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan perancangan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Kapal monohull dan katamaran dapat direncanakan

sebagai kapal riset. Dengan displacement yang sama didapatkan ukuran utama kapal riset sebagai berikut:

Tabel 5.1 Ukuran utama kapal monohull dan katamaran dengan displacement yang sama hasil perhitungan

MONOHULL KATAMARAN

LOA 10,5 m LOA 10,5 m

LWL 10 m LWL 10 m

B 2,4 m B 3,6 m

H 1,2 m H 1,2 m

T 0,5 m T 0,5 m

Cb 0,427

Cb 0,592

CP 0,695

CP 0,672

Cm 0,678

Cm 1,175

4,5 ton 4,5 ton

2. Dengan displacement yang sama akan diketahui

karakteristik hambatan, stabilitas dan seakeeping masing-masing tipe kapal riset yang dirancang Baik katamaran maupun monohull.

5.2 Saran

Dari pengerjaan tugas akhir ini serta kesimpulan di atas, penulis dapat memberikan saran :

1. Penentuan kelas kapal berdasarkan klasifikasi UNOLS membatasi ukuran panjang kapal yang merupakan fungsi dari kedalaman perairan.

2. Kapal katamaran yang dirancang berpedoman pada jarak S/L yaitu perbandingan antara jarak separasi demihull dengan panjang kapal, yang berpengaruh terhadap komponen pembentuk hambatan katamaran.

DAFTAR PUSTAKA Badan Meteorologi Dan klimotologi Geofisika. 2010.

Arah Angin Dan Karakteristik Perairan Di Kepulauan Indonesia.

Bhattacaryya, R. 1978. Dynamics Of Marine Vehicles. New York : John Willey & Sons Inc.