Metode Perhitungan
Metode perhitungan untuk menentukan ukuran utama kapal tunda
dalam Tugas Prarancangan ini memakai metode perbandingan (Comparison
Ship Method) dan metode interasi (Trial and Error). Maksud pemilihan
metode kapal pembanding adalah karena metode ini relatif mudah dan adanya
kepastian dan ketelitian terhadap keseluruhan berat dan kontrol ukuran utama
kapal yang ditentukan terlebih dahulu. Sedangkan metode interasi diperlukan
untuk penentuan semua materi yang penting dengan ketelitian yang
dikehendaki, dan pada akhirnya dilakukan kontrol berupa koreksi seluruh nilai
yang terkait pada akhir perhitungan.
Estimasi Sementara
Estimasi Ukuran Utama
Untuk menentukan ukuran utama kapal dalam prarancangan digunakan
rumus-rumus pendekatan, serta perbandingan antara kapal rancangan dengan
kapal pembanding menurut Caldwell’s Screw Tug Design.
Adapun data kapal pembanding adalah sebagai berikut :
- Panjang seluruhnya (Loa) = 26.800 m
- Panjang garis air (Lwl) = 28.000 m
- Panjang kapal (Lpp) = 26.000 m
- Lebar ( B ) = 8.900 m
- Tinggi ( H ) = 4,400 m
- Sarat air ( T ) = 3,400 m
- Koeffisien blok ( Cb ) = 0,554
- Koeffisien tengah kapal ( Cm ) = 0,919
- Koeffisien prismatik ( Cp ) = 0,602
- Koeffisien garis air ( Cw ) = 0,870
- Luas Area Midship ( Am) =27.812 m
- Luas Area Garis Air ( Awl )= 216.884 m
- Kecepatan ( Vs ) = 12.50 Knot
- Mesin utama (BHP) = 2 x 1200 HP
1. Penentuan Panjang Kapal (LPP)
Kapal pembanding
Lpp = 26,000 m 85,306
kg
Maka kapal rancangan
Lpp
Ditetapkan LPP ranc = 25,000 m
2.Panjang Garis Air Kapal (Lwl)
Dalam menentukan panjang garis air (Lwl) kapal yang direncanakan
digunakan ratio panjang garis air (Lwl) kapal terhadap panjang kapal pada
kapal pembanding :
Maka lwl ranc = 1,076 x LPP rang
= 1,076 x 25,000 m = 26,9
Ditetapkan lwl ranc = 26,9 m
3.Lebar Kapal (B)
Dalam menentukan lebar kapal yang direncanakan digunakan ratio
panjang kapal terhadap lebar kapal pada kapal pembanding :
Maka Branc =
Ditetapkan Branc = 8,60 m
4.Sarat Air Kapal (T)
Dalam menentukan sarat air kapal yang direncanakan digunakan ratio
lebar kapal terhadap sarat air kapal pada kapal pembanding :
Sarat Air Kapal (T)
Maka T ranc =
Ditetapkan T ranc = 3,30
5.Tinggi Kapal (H)
Dalam menentukan tinggi kapal yang direncanakan digunakan ratio
panjang kapal terhadap tinggi kapal pada kapal pembanding :
Maka H ranc =
Ditetapkan H ranc = 4,200 m
6.Menentukan Panjang Seluruh Kapal (Loa)
Dalam menentukan panjang seluruh kapal yang direncanakan digunakan
ratio panjang seluruh kapal terhadap panjang garis tegak kapal pada kapal
pembanding :
Loa = Lpp + (0,1 x Lpp)
= 25,000 m + (0,1 x 25,000 m)
= 27,500
Ditetapkan Loa ranc = 27,500 m
II. Estimasi Koefisien Bentuk Kapal
1. Koefisien Blok (cb)
cb =
Harga KA diambil dari kapal pembanding
Dimana cb = koefisien blok kapal pembanding
= 0,554
vs = kec kapal pembanding
Lpp = panjang kapal pembanding
= 85,306 ft
Maka: KA =
= 1,230
Dari perhitungan di atas ditetapkan harga KA = 1,230
Maka cb untuk kapal rancangan adalah =
Dimana Lpp = panjang kapal rancangan
= 82,02
Vs = kecepatan kapal rancangan
= 12,50 knot
Maka: cb =
=
Ditetapkan cb ranc = 0.539
2. Koefisien Tengah Kapal (cm)
c =
Dimana: c = koefisien perbandingan
Am = area midship kapal pembanding
= 27,812 m2
B = lebar kapal pembanding
= 8,900 m
T = sarat air kapal pembanding
= 3,400 m
Maka: c =
Untuk Am kapal rancangan adalah :
Am =
Dimana :c = koefisien perbandingan
= 1,088
B = lebar kapal rancangan
= 8,60 m
T = sarat air kapal rancangan
= 3,30 m
Maka : Am =
= 26,08 m2
Ditetapkan Am ranc = 26,08 m2
cm kapal rancangan adalah :
cm =
Dimana: Am = area midship kapal pembanding
= 26,08 m2
B = lebar kapal pembanding
= 8,60 m
T = sarat air kapal pembanding
= 3,30 m
Maka Cm =
Ditetapkan Cm ranc = 0,92 2
3. Koefisien Prismatik (Cp)
Maka Cp ranc adalah
Cp =
Ditetapkan Cb ranc = 0,585
4. Koefisien Garis Air (Cw)
Cw =
Dimana: C = koefisien perbandingan
B = lebar kapal pembanding
= 8,900 m
lwl = panjang garis air kapal pembanding
= 28,000 m
Awl = luas garis air kapal pembanding
= 216,884 m2
Maka : C =
Untuk Awl kapal rancangan adalah
Awl =
Dimana :C = koefisien perbandingan
= 1,149
B = lebar kapal rancangan
= 8,60 m
lwl = panjang garis air kapal rancangan
= 26,9 m
Maka Awl =
Ditetapkan Awl ranc = 201,340 m2
Maka Cw kapal rancangan
Cw =
Dimana :Awl = luas garis air kapal rancangan
= 201,340 m2
lwl = panjang garis air kapal rancangan
= 26,9
B = lebar kapal rancangan
= 8,60
Maka : Cw =
Ditetapkan Cw ranc = 0,870
Ukuran utama dan koefisien kapal yang direncanakan adalah sebagai
berikut :
- Panjang seluruhnya (Loa) = 27.500 m
- Panjang garis air (Lwl) = 26.9 m
- Panjang kapal (Lpp) = 25.500 m
- Lebar ( B ) = 8.60 m
- Tinggi ( H ) = 4,200 m
- Sarat air ( T ) = 3,30 m
- Koeffisien blok ( Cb ) = 0,539
- Koeffisien tengah kapal ( Cm ) = 0,92
- Koeffisien prismatik ( Cp ) = 0,585
- Koeffisien garis air ( Cw ) = 0,870
- Luas Area Midship ( Am) = 26.08 m
- Luas Area Garis Air ( Awl )= 201.340 m
- Kecepatan ( Vs ) = 12.50 Knot
- Mesin utama (BHP) = 2 x 1100 HP
II.2. PERENCANAAN UTAMA
Dalam penggambaran rencana garis kapal (Lines Plan), terlebih dahulu
dibuat Curve Section Area (CSA) dimana kurva tersebut akan menggambarkan
besarnya luasan tiap-tiap section kapal yang direncanakan.
II.2.1. Perhitungan Kurva Prismatik
Sebelum pembuatan gambar garis air kapal, terlebih dahulu dibuat
kurva prismatik yang dimaksudkan untuk mendapatkan luasan pada tiap-tiap
ordinat yang telah ditentukan. Perhitungan kurva prismatik ini akan sangat
menentukan sekali bentuk badan kapal, dimana badan kapal tersebut harus
dibuat stream line. Adapun perhitungan pembuatan kurva prismatik adalah
sebagai berikut :
1. Volume Displasemen Kapal ( displ.)
displ. = Lwl x B x T x Cb
= 26.9 m x 8.60 m x 3.30 m x 0,539 m
= 411.484 m3
2. Menentukan Luasan Tiap-Tiap Section
Menentukan luas tiap-tiap section berdasarkan prosentase luasan tiap
section pada kapal pembanding, dimana harga luasan tiap section didapat
dari data-data yang terdapat di gambar lines plan kapal pembanding.
Adapun luasan tiap section terhadap luasan midship kapal pembanding
adalah sebagai berikut :
Tabel luasan tiap section kapal pembanding :
Maint Part
Ord. Prosentase (%) Luas Tiap Section (m2)
AP 15.500 4.310
0,5 23.400 6,508
1 34.600 9.622
1,5 50.300 13.989
2 63.000 17.521
3 83.800 23.306
4 95.600 26.588
5 100.000 27.812
6 94.700 26.337
7 81.000 22.527
8 56.200 15.630
8,5 41.500 11.541
9 25.100 6.980
9,5 9.300 2.586
FP 0,000 0,000
Cant Part
Ord. Prosentase (%) Luas Tiap Section (m2)
AP 15.500 4.310
PP 3.500 0.973
AE 0,000 0.000
Untuk luasan tiap station pada kapal rancangan, maka harga prosentase
yang dipakai adalah harga prosentase luasan pada kapal pembanding
setelah dilakukan penyesuaian. Dengan demikian bentuk luasan tiap-tiap
station pada kapal rancangan hampir sama dengan bentuk luasan tiap-tiap
station kapal pembanding.
Tabel luasan tiap section kapal rancangan :
- Maint Part
Ord. Prosentase (%) Luas Tiap Section (m2)
AP 15.496 4,041
0,5 23.399 6.102
1 34.596 9.022
1,5 50.298 13.117
2 62.997 16.429
3 83.798 21.854
4 95.599 24.932
5 100.000 26,08
6 94.696 24,696
7 80.997 21.124
8 56.198 14.656
8,5 41.496 10.822
9 25.097 6.545
9,5 9.298 2.424
FP 0,000 0,000
- Cant Part
Ord. Prosentase (%) Luas Tiap Section (m2)
AP 15.496 4.041
PP 3.498 0.912
AE 0 0
Selanjutnya dari tabel tersebut dibuat kurva prismatik (CSA) dan
dilanjutkan dengan perhitungan pemeriksaan volume displasemen dan
letak LCB kapal.
3. Perhitungan Volume Displasemen dan LCB dari Grafik CSA
- Maint Part
Ord. Luas (m2) FS Hasil FM Hasil
AP 4.041 0,5 2,020 -5 -10,111
0,5 6,102 2 12,204 -4,5 -54,918
1 9.022 1 9.022 -4 -36.088
1,5 13.117 2 26.234 -3,5 -91.819
2 16.429 1,5 24.643 -3 -73.929
3 21.854 4 87.416 -2 -174.832
4 24.932 2 49.864 -1 -49.864
5 26,08 4 104,32 0 0
6 24,696 2 49.392 1 49.392
7 21.124 4 84.496 2 168.992
8 14.656 1,5 21.984 3 65.925
8,5 10.822 2 21.644 3,5 75.754
9 6.545 1 6.545 4 26.18
9,5 2.424 2 4.848 4,5 21.816
FP 0,000 0,5 0,000 5 0,000
Σ1 = 504.632 Σ2 = -83.502
h1 = Lpp / 10
= 25.000 m / 10
= 2.500m
Volume Displasemen Main Part ( mp)
mp = 1/3 x h1 x Σ1
= 1/3 x 2.500 x 504,632
= 420.526 m3
LCB Maint Part (LCBmp)
LCB = x h1
= -83.502 x 2.500 m
504.632
= -0,413 m dibelakang midship
- Cant Part
Ord. Luas (m2) FS Hasil FM Hasil
AP 4,041 1 4,041 0 0,000
PP 0.912 4 3.648 -1 -3.648
AE 0,000 1 0,000 -2 0,000
Σ3 = 7.689 Σ4 = -3.648
h2 =
=
= 0.95 m
Volume Cant Part ( cp)
cp = 1/3 x h2 x Σ3
= 1/3 x 0,95 m x 7,689
= 2.434 m3
LCB Cant Part (LCBcp)
LCBcp = x h2
= x 0,95 m
= -0,450 m dibelakang AP.
Volume Displasemen Total ( Total)
Total = mp + cp
= 420,526 m3 + 2,434 m3
= 422,96 m3
LCB Gabungan :
LCBGab. =
=
= 0.339 m dibelakang midship
4. Perhitungan Koreksi
Untuk volume displasemen ( Displ.)
Displ. = x 100 % ≤ 0,5 %
= x 100 % ≤ 0,5 %
= - 2.598 % ≤ 0,5 % (memenuhi).
II.2.2. Pembuatan Body Plan
Setelah perhitungan dan penggambaran kurva prismatik, maka untuk
selanjutnya direncanakan pembuatan body plan kapal sebagai awal untuk
membuat rencana garis. Langkah-langkah pembuatan body plan sebagai
berikut :
1. Perhitungan Tinggi Rise of Floor
Dalam menghitung tinggi rise of floor menggunakan ratio tinggi rise
of floor terhadap lebar kapal pada kapal pembanding.
r = = 0,0388
Maka rise of floor kapal rancangan :
Rise of floor = r x B
= 0,0388 x 9,500 m
= 0,368 m
ditetapkan Rise of fllor = 0,350 m.
2. Perhitungan Jari-Jari Bilga (Radius of Bilga)
Dalam menghitung jari-jari bilga digunakan dengan menggunakan
rumus pendekatan Harald Poehls (Lecture On Ship Design and Ship
Theory, 1979).
R2 =
Tgθ =
Dimana ;
b =
=
= 4,370 m
Rise of floor = 0,350 m
Tgθ =
= 12,485
θ = 85,420
Maka :
R2 =
= 0,899 m
ditetapkan harga R2 = 1,000 m.
3. Perhitungan Luas Garis Air (Awl)
Setelah perhitungan dan pembuatan Curve Sectional Area (CSA) selesai,
dilanjutkan dengan pembuatan luasan garis air atau Area Water Line
(AWL) berdasarkan prosentase luasan garis air pada kapal pembanding,
dimana harga ½ B setiap station didapat dari data gambar lines plan kapal
pembanding pada sarat air (draft) maksimum kapal pembanding.
Tabel ½ B tiap station kapal pembanding :
- Maint Part
Ord. Prosentase (%) Luas Tiap Section (m2)
AP 0,789 3,866
0,5 0,888 4,351
1 0,944 4,625
1,5 0,978 4,792
2 1,000 4,900
3 1,000 4,900
4 1,000 4,900
5 1,000 4,900
6 1,000 4,900
7 0,956 4,684
8 0,739 3,621
8,5 0,589 2,886
9 0,418 2,048
9,5 0,233 1,141
FP 0,011 0,053
- Cant Part
Ord. Prosentase (%) Luas Tiap Section (m2)
AP 0,789 3.866
PP 0,609 2,984
AE 0 0
Untuk ½ B tiap station pada kapal rancangan, maka harga prosentase yang
dipakai adalah harga prosentase ½ B kapal pembanding setelah dilakukan
penyesuaian. Dengan demikian bentuk ½ Water Plan Area (WPA) pada
kapal rancangan hampir sama dengan bentuk WPA pada kapal
pembanding.
Tabel ½ B tiap station kapal rancangan :
- Maint Part
Ord. Prosentase (%) Panjang (1/2 B) (m) FS Hasil
AP 0,884 4,200 0,5 2,100
0,5 0,927 4,400 2 8,800
1 0,969 4,600 1 4,600
1,5 0,990 4,700 2 9,400
2 1,000 4,750 1,5 7,125
3 1,000 4,750 4 19,000
4 1,000 4,750 2 9,500
5 1,000 4,750 4 19,000
6 1,000 4,750 2 9,500
7 0,958 4,550 4 18,200
8 0,865 4,100 1,5 6,150
8,5 0,695 3,300 2 6,600
9 0,484 2,300 1 2,300
9,5 0,253 1,200 2 2,400
FP 0,011 0,052 0,5 0,026
Σ1 = 124,701
Luas Load Water Plane (Awl)
Awlmp = 2 x x Σ1
= 2 x x 124,701
= 265,197 m2
- Cant Part
Ord. Prosentase (%) Panjang (1/2 B) (m) FS Hasil
AP 0,884 4,200 1 4,200
PP 0,610 2,900 4 11,600
AE 0,000 0,000 1 0,000
Σ2 = 15,800
Awlcp = 2 x x Σ2
= 2 x x 15,800
= 3,160 m2
AwlTotal = Awlmp + Awlcp
= 265,197 m2 + 3,160 m2
= 268,357 m2.
4. Perhitungan Koreksi
Untuk luasan garis air (Awl)
Awl = x 100 % ≤ 0,5 %
= x 100 % ≤ 0,5 %
= 0,094 % ≤ 0,5 % (memenuhi).
Pengecekan terhadap Cw perhitungan :
- Cw perancanaan = 0,870
- Cw perhitungan :
Cw =
=
= 0,870 (Sesuai)
Setelah semua data-data untuk pembuatan body plan kapal telah selesai
dilakukan, seperti kurva prismatik (CSA), luasan bidang garis air serta jari-jari
bilga, maka dilanjutkan dengan pengambaran body plan seperti terdapat dalam
Ikeda Masaharu hal. 58 – 63. adapun langkah-langkah pembuatan body plan
adalah sebagai berikut :
1. Membuat empat persegi panjang dengan sisi mendatar adalah lebar kapal
dan sisi vertikal adalah tinggi sarat air kapal.
2. Pada sarat air maksimum di tengah kapal, ditarik garis diagonal dengan
sudut sembarang ke arah setengah lebar kapal.
3. Pada setengah lebar kapal ditentukan titik dengan menggunakan rumus
, kemudian pada garis diagonal ditentukan panjang maksimum garis
tersebut dengan mengambil tinggi maksimum dari kurva prismatik (untuk
section 5), kemudian dihubungkan antara kedua titik tersebut.
4. Untuk section berikutnya, pada garis diagonal diambil kurva prismatik
untuk tiap-tiap section dan dibuat sejajar dengan section 5 dan ditarik
tegak lurus bidang setengah lebar kapal.
5. Setelah semua garis pembagi untuk setiap section selesai dilakukan,
dilanjutkan dengan mengukur panjang setiap section dari luas garis air.
Dengan menggunakan Planimeter dan gambar kapal pembanding
dilakukan zero setting.
II.2.3. Rencana Garis
Setelah pembentukan body plan kapal telah selesai dilakukan, maka
dilanjutkan dengan penggambaran rencana garis (Lines Plan). Adapun
perhitungan-perhitungan yang perlu dilakukan untuk penggambaran rencana
garis adalah sebagai berikut :
1. Menentukan Sheer
Untuk kapal rancangan mengikuti tinggi sheer dari kapal pembanding.
2. Menentukan Tinggi Chamber
Chamber = 1/50 x B
= 1/50 x 9,500 m
= 0,190 m
3. Rencana Linggi Buritan
Rencana kemudi :
- Luas daun kemudi (Arudder)
Menurut Det Norske Veritas 1974, dalam Soekarsono, N.A, 1995.
Arudder ≥
≥
≥ 3,078 m2.
- Tinggi Daun Kemudi (H rudder)
H rudder> D rudder
> 0,7 x T
> 0,7 x 3,000 m
> 2,100 m
- Lebar Daun Kemudi (Brudder)
Brudder =
=
= 1,465 m
II.2.4. Perhitungan Hidrostatik Kapal
Kurva hidrostatik merupakan kurva yang menggambarkan kateristik
dari sebuah kapal yang diperlukan untuk mendesain, membangun dan
pengoperasian kapal tersebut. Kurva hidrostatik menunjukkan kemampuan
apung serta berbagi parameter dalam berbagai kondisi kapal tersebut.
Untuk pembuatan kurva hidrostatik dibuat dahulu perhitungan
hidrostatik atau yang biasa disebut dengan Hydrostatic Calculation, dan data-
data perhitungan tersebut diambil dari Offset Table pada gambar rencana garis
(Lines Plan).
Hasil dari perhitungan hidrostatik adalah penjumlahan hasil dari Main
Part ditambah dengan hasil perhitungan dari Cant Part, dan dari hasil
perhitungan tersebut yang digunakan untuk penggambaran kurva hidrostatik.
Cara penggambaran kurva hidrostatik adalah dengan membuat dua
sumbu yang saling tegak lurus, yaitu sumbu y sebagai sarat air (Draft) kapal
dan sumbu x sebagai hasil dari kurva hidrostatik.
Adapun kurva-kurva yang digunakan dalam diagram tersebut adalah
meliputi :
No. Nama Lengkungan Simbol 1 Cm
1. Luas garis air (Water Plane Area) WPA m2
2. Luas section midship (Midship Section Area) MSA m2
3. Displacement moulded Δ mld Ton
4.Luas permukaan bidang basah (Wetted Surface
Area)WSA m2
5. Luas permukaan (Water Plane Area) WPA m2
6.Letak titik berat garis air terhadap penampang
tengah kapal (Longitudinal Centre of Floatation)LCF m
7.Letak titik tekan terhadap penampang tengah
(Longitudinal Centre of Bouyancy)LCB m
8.Letak titik tekan terhadap keel (Vertical Centre of
Buoyancy)KB m
9. Coeffisien block Cb
10. Coeffisien prismatic Cp
11. Coeffisien midship Cm
12. Coeffisien waterline Cw
13. Metacentra melintang diatas garis air TKM m
14. Metacentra memanjang diatas garis air LKM m
15.Momen inertia memanjang pada setiap luasan garis
air (Longitudinal Buoyancy Metacentre)LBM m
16.Momen inertia melintang pada setiap luasan garis
air (Longitudinal Buoyancy Metacentre)TBM m
17. Ton per centimeter TPC Ton
18.Moment untuk mengubah trim sebesar 1 Cm
(Moment to Change Trim 1 Cm)MTC Ton,m
19. Perubahan diplacement karena kapal mengalami
trim buritan sebesar 1 Cm (Displacement Due to 1
DDT Ton
Cm Change of Trim by Stren)
Untuk memudahkan pembacaan, maka setiap kurva yang
bersangkutan diberikan petunjuk skala ukuran antara gambar yang
sesungguhnya dan juga untuk mempersingkat perhitungan tiap-tiap kurva
telah dimasukkan kedalam tabel-tabel.
II.2.5. Perhitungan Kurva Bonjean
Kurva bonjean adalah kurva yang dibentuk dari luasan tiap-tiap
ordinat garis air yang terbenam pada kondisi sarat yang telah ditentukan dan
diteruskan sampai ke bangunan atas (super structure) kapal atau dengan kata
lain bahwa kurva bonjean itu adalah kurva yang menunjukkan luasan tiap
station sebagai fungsi dari sarat air.
Untuk menggambarkan kurva bonjean terlebih dahulu menghitung
tiap-tiap station untuk beberapa macam tinggi sarat. Karena kurva bonjean
digambarkan sampai ke garis geladak kapal (sheer), maka kita harus
menghitung luas sampai garis geladak disamping kapal (sheer).
Cara penggambaran kurva bonjean, mula-mula digambarkan garis
dasar, tinggi dan bentuk dari haluan dan buritan kapal, garis geladak, letak
station dan garis-garis air. Skala tinggi sarat air kapal tidak perlu sama dengan
skala panjang kapal.
Kegunaan dari kurva bonjean (Bonjean Curve) dapat digunakan untuk
perencanaan kapal, seperti :
1. Perhitungan peluncuran kapal
2. Perhitungan rencana kapasitas
3. Perhitungan diplacement kapal tanpa kulit untuk kapal baja dalam
berbagai macam keadaan sarat air.
4. Perhitungan GRT dan NRT dan lain-lain.
Top Related