6 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Karakteristik Kapal Tunda Kapal tunda merupakan jenis kapal khusus yang digunakan untuk menarik atau mendorong kapal di pelabuhan, laut lepas atau melalui sungai. Kapal ini digunakan pula untuk menarik tongkang, kapal rusak dan peralatan lainnya dan memiliki tenaga yang besar bila dibandingkan dengan ukurannya. Sesuai dengan daerah pelayarannya (menurut Tasrun Sjahrun) kapal tunda dapat digolongkan menjadi : a) Kapal tunda pelayaran besar (Ocean Going Tug), merupakan salah satu jenis kapal tunda yang daerah pelayarannya di laut luar dan kapal ini biasanya digunakan sebagai penyuplai bahan bakar dari hasil kilang minyak (Anchor Handling Suplay Vessel). b) Kapal tunda pelayaran pantai (Coastwise and Estuary Tug) merupakan jenis kapal tunda yang daerah pelayarannya hanya disekitar perairan pantai. c) Kapal tunda pelabuhan dan pengerukan (Estuary and Harbour) merupakan salah satu jenis kapal tunda yang digunakan untuk menarik atau mendorong kapal yang ada di pelabuhan dan juga berfungsi sebagai penarik kapal keruk. d) Kapal tunda perairan dangkal (Shallow Draught Pusher Tug) merupakan jenis kapal tunda yang memiliki sarat rendah.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Karakteristik Kapal Tunda
Kapal tunda merupakan jenis kapal khusus yang digunakan untuk menarik
atau mendorong kapal di pelabuhan, laut lepas atau melalui sungai. Kapal ini
digunakan pula untuk menarik tongkang, kapal rusak dan peralatan lainnya dan
memiliki tenaga yang besar bila dibandingkan dengan ukurannya.
Sesuai dengan daerah pelayarannya (menurut Tasrun Sjahrun) kapal tunda
dapat digolongkan menjadi :
a) Kapal tunda pelayaran besar (Ocean Going Tug), merupakan salah satu
jenis kapal tunda yang daerah pelayarannya di laut luar dan kapal ini
biasanya digunakan sebagai penyuplai bahan bakar dari hasil kilang
minyak (Anchor Handling Suplay Vessel).
b) Kapal tunda pelayaran pantai (Coastwise and Estuary Tug) merupakan
jenis kapal tunda yang daerah pelayarannya hanya disekitar perairan
pantai.
c) Kapal tunda pelabuhan dan pengerukan (Estuary and Harbour) merupakan
salah satu jenis kapal tunda yang digunakan untuk menarik atau
mendorong kapal yang ada di pelabuhan dan juga berfungsi sebagai
penarik kapal keruk.
d) Kapal tunda perairan dangkal (Shallow Draught Pusher Tug) merupakan
jenis kapal tunda yang memiliki sarat rendah.
7
e) Kapal tunda sungai dan dok (River and Dock Tug) merupakan jenis kapal
tunda yang memiliki kemampuan tarik kurang dari 3 knot dan hanya
menunda kapal disekitar area sungai.
Bangunan kapal tunda hampir sama dengan bangunan kapal barang.
Hanya saja tidak dilengkapi dengan palka barang besar, sehingga ukurannya lebih
kecil untuk tenaga penggerak yang sama. Karena kapal tunda dirancang untuk
dapat melakukan bermacam pekerjaan seperti menarik, menunda, menggandeng
dan menambatkan kapal – kapal dan alat apung lainnya yang mempunyai bobot
yang jauh lebih besar. Begitupula dengan konstruksinya dirancang lebih kuat
untuk menahan getaran, pada kapal tunda dilengkapi dengan peralatan tarik
seperti towing hook, stabilizher guilding ring, towing beam, dan juga derek
tambang tarik pada geladak tengah kapal.
Jenis kapal tunda yang dibahas pada karya tulis ini adalah kapal tunda
pelayaran pantai (coastwise and estuary tug), jenis kapal ini hampir sama dengan
kapal tunda pelayaran besar, hanya lokasi penggunaannya terbatas. Karena itu
persyaratan pembangunan kapal tunda ini sama dengan kapal tunda untuk
pelayaran besar.
Tenaga penggerak kapal tunda ini biasanya didasarkan pada permintaan
pemilik yang umumnya bervariasi antara 300 – 1500 HP dengan kecepatan kurang
dari 14 knot. Hampir semua sistem propulsinya memakai satu atau dua baling –
baling dengan tenaga penggerak berupa motor diesel yang dapat dikendalikan
langsung, baik untuk tenaga kecil maupun tenaga besar.
8
Daya dorong propeller ditentukan oleh VA, VB, AO (Luas discus
propeller), ini menunjukkan bahwa efisiensi propeller bergantung pada putaran
dan diameter. Putaran propeller pada kapal tugboat tidak sama dengan jenis kapal
yang lain karena memiliki diameter yang besar dengan putaran relatif lebih
rendah.
Secara umum kecepatan kapal ditentukan oleh besar daya mesin dan tipe
propeller, oleh karena itu pada saat perencanaan kapal baru, kecepatan kapal
sudah ditentukan untuk memprediksikan sistem propulsi yang dipergunakan.
Untuk mengetahui daya mesin sebuah kapal terlebih dahulu harus diketahui
tahanan total kapal dan mengacu pada dimensi kapal atau bentuk badan kapal.
Perubahan kecepatan akan berdampak pada perbedaan daya mesin dalam hal ini
yaitu nilai Brake Horse Power (BHP) kapal tersebut.
2.2. Tahanan Kapal
Tahanan kapal pada suatu kecepatan adalah gaya fluida yang bekerja
berlawanan dengan gerakan kapal tersebut. Tahanan tersebut akan sama dengan
komponen gaya fluida yang bekerja sejajar dengan sumbu gerakan kapal.
Melihat bahwa kapal bergerak di bidang fluida cair yang nilai kerapatan
massanya lebih besar dari udara sehingga semakin besar kecepatan dan dimensi
suatu kapal maka semakin besar pula energi yang dibuang untuk menghasilkan
energi berupa gelombang (wave), gelombang inilah yang kemudian bergesekan
dengan lambung kapal dan arahnya melawan arah kapal sehingga menimbulkan
gaya berlawanan.
9
Tahanan total (RT) pada kapal terdiri dari komponen – komponen bagian
kapal yang mempunyai kemungkinan menimbulkan gaya hambat atau resistance.
Pada prinsipnya ada dua bagian kapal yang mengalami gaya hambat, yaitu bagian
kapal yang terbenam dan area bagian kapal diatas permukaan air karena udara
juga mempunyai faktor hambat pada kondisi tertentu. RT digunakan untuk
menentukan besar Efective Horse Power (EHP) yang didefinisikan sebagai daya
yang diperlukan suatu kapal untuk bergerak dengan kecepatan sebesar VS dan
mampu mengatasi gaya hambat atau tahanan sebesar RT dan yang lebih penting
untuk mengetahui seberapa besar daya dari mesin utama agar kapal yang akan
dibuat tidak mengalami kelebihan daya yang besar atau justru tidak bisa
memenuhi kecepatan karena daya yang diprediksikan tidak bisa mengatasi besar
tahanan kapal.
Perhitungan tahanan kapal ini sangatlah penting sekali dan diharapkan
seakurat mungkin dalam arti tidak kurang dan tidak lebih karena mempengaruhi
aspek – aspek dari segi biaya investasi, efisiensi, biaya perawatan, biaya
operasional, persaingan ekonomis dan lain – lain. Oleh karena itu berbagai macam
cara digunakan oleh para arsitek kapal untuk memprediksi besar daya dari suatu
kapal dengan hasil seakurat mungkin dengan menentukan besar tahanan total yang
bekerja pada suatu kapal.
Disisi lain kita juga harus memperhatikan satuan tahanan kapal yaitu sama
dengan satuan gaya, karena dihasilkan oleh air maka disebut gaya hidrodinamika.
Gaya hidrodinamika ini semata-mata disebabkan oleh gerakan relative kapal
terhadap cairan:
10
1. Gaya-gaya yang bekerja tegak lurus terhadap permukaan badan kapal,
(gaya tekanan).
2. Gaya-gaya yang bekerja menyinggung badan kapal (gaya geser).
Tahanan total (RT) yang dialami kapal terdiri dari sejumlah komponen
tahanan yang berbeda yang diakibatkan oleh berbagai macam penyebab dan saling
berinteraksi untuk menangani masalah tahanan secara praktis, komponen tahanan
ini dapat dilihat dari gambar berikut:
Gambar 2.1 Komponen Tahanan Spesifik
Sumber : Tahanan dan Propulsi Kapal. Sv. Aa. Harvald. 1982
Tahanan total (RT) yang dialami kapal terdiri dari sejumlah komponen
tahanan yang berbeda yang diakibatkan oleh berbagai macam penyebab dan saling
berinteraksi. Untuk menangani masalah tahanan secara praktis, maka tahanan total
harus ditinjau secara praktis pula sehingga dapat diuraikan menjadi beberapa
komponen utama sebagai berikut :
11
1. Tahanan Gesek, RF (Resistantion Friction) terjadi akibat gesekan
permukaan basah kapal dengan media yang dilaluinya, oleh karena semua
fluida mempunyai nilai viskositas inilah menimbulkan gesekan tersebut.
Atau komponen tahanan yang diperoleh dengan jalan mengintegralkan
tegangan tangensial keseluruh permukaan basah kapal menurut arah
gerakan kapal. Adapun komponen tahanan tersebut sebagai berikut (Sv.
Aa.Harvald:1964):
Rf = 0, 5.Cf. .V2.S (kN) ………………….…… (2.1)
Dimana :
= Massa jenis air laut
V = Kecepatan kapal (m/sec)
S = Luas bidang basah (m2)
Angka reynold (Rn)
Rn = Vs.Lwl/ υ …………........………. (2.2)
Coefisien tahanan gesek (Cf)
Cf = 0,075 / (Log10Rn-2)2 ..……………………... (2.3)
2. Tahanan Sisa, RR (Residual Resistance) adalah kuantitas yang merupakan
hasil pengurangan dari tahanan total badan kapal, suatu tahanan gesek
yang merupakan hasil perhitungan yang diperoleh dengan memakai rumus
khusus. Secara umum, bagian terbesar dari tahanan sisa pada kapal niaga
adalah tahanan gelombang (Wavemaking resistance). Adapun formula
yang diberikan adalah sebagai berikut:
12
RR = (0, 5 x ρ x ∆2/3
x V2) ..……………………… (2.4)
Dimana:
∆ = Displacement kapal (m2)
V = Kecepatan kapal (m/s)
Tahanan sisa memiliki nilai coefisien (Fn) yang diperoleh dari gambar -
gambar ratio panjang dan volume yang merupakan hubungan antara angka
Froude dan koefisien prismatik memanjang.
Fn= V / 𝒈.𝑳 ……………………….. (2.5)
3. Tahanan Viskos, RV (Viskos Resistance) adalah komponen tahanan yang
terkait dengan energi yang dikeluarkan akibat pengaruh viskos/kekentalan.
4. Tahanan Tekanan, RP (Pressure Resistance) adalah komponen tahanan
yang diperoleh dengan jalan mengintegralkan tegangan normal keseluruh
permukaan kapal menurut arah gerakan kapal.
5. Tahanan Tekanan Viskos, RPV (Viskos Pressure Resistance) adalah
komponen tahanan yang diperoleh dengan jalan mengintegralkan
komponen tegangan normal akibat viskositas dan turbulensi. Kuantitas ini
tidak dapat diukur langsung, kecuali untuk benda yang terbenam
seluruhnya, dalam hal ini sama dengan tahanan tekanan.
13
Gambar 2.2 Tahanan tekanan dan viskos
Sumber : Tahanan dan Propulsi. Sv. Aa. Harvald. 1982
6. Tahanan Gelombang, RW (Wavemaking Resistance) adalah komponen
tahanan yang terkait dengan energi yang dikeluarkan untuk menimbulkan
gelombang gravitasi.
7. Tahanan Pola Gelombang, RWP (Wave Pattern Resistance) adalah
komponen tahanan yang disimpulkan dari hasil pengukuran elevasi
gelombang yang jauh dari model kapal, dalam hal ini medan kecepatan
bawah permukaan (subsurface velocity field), yang berarti momentum
fluida, dianggap dapat dikaitkan dengan pola gelombang dengan memakai
teori linier. Tahanan yang disimpulkan demikian itu tidak termasuk
tahanan pemecahan gelombang (wave breaking resistance).
8. Tahanan Pemecahan Gelombang, RWB (Wave Breaking Resistance) adalah
komponen tahanan yang terkait dengan pemecahan gelombang yang
berada di buritan kapal.
14
9. Tahanan Semprotan, RS (Spray Resistance) adalah komponen tahanan
yang terkait dengan energi yang dikeluarkan untuk menimbulkan
semprotan.
10. Tahanan Anggota Badan (Appendage Resistance) adalah tahanan dari boss
poros, penyangga poros (shaft bracket) dan poros, lunas bilga dan
sebagainya. Dalam memakai model fisik, model tersebut umumnya
dilengkapi dengan anggota badan seperti itu disertakan dalam pengukuran
tahanan. Umumnya lunas bilga tidak dipasang. Jika tanpa anggota badan
maka tahanannya disebut tahanan polos (bare resistance).
11. Tahanan Kekasaran (Roughness Resistance) adalah tahanan akibat
kekasaran permukaan badan kapal misalnya akibat korosi dan fouling
(pengotoran) pada badan kapal.
12. Tahanan Udara (Air Resistance) adalah tahanan yang dialami bagian atas
permukaan air serta bangunan atas (superstructure) karena gerakan kapal
yang menyusuri udara.
13. Tahanan Daun Kemudi (Steering Resistance) adalah tahanan akibat
gerakan daun kemudi. Gerakan daun kemudi ditujukan untuk kelurusan
lintasan maupun manuver kapal.
Lingkungan juga berpengaruh pada tahanan. Bila kapal bergerak diair
yang terbatas, dinding pembatas air tersebut akan cukup dekat untuk
mempengaruhi tahanan kapal. Terbatas disini diartikan sebagai dekatnya jarak
antara dinding pembatas air itu sendiri dalam arah horizontal. Kedangkalan air
15
juga mempunyai pengaruh pada tahanan, yang disebut pengaruh air dangkal
(Shallow Water Effect). Bila membandingkan karakterisrtik untuk kerja kapal
umumnya karakteristik di daerah perairan yang mempunyai panjang, lebar dan
kedalaman yang terbatas.
Selain itu, jika berada dijalur perairan samudera bebas (sea way), tahanan
kapal akan mengalami perubahan yang berupa :
1. Adanya Tahanan Tambahan (Added Resistance) akibat angin yang
bertiup pada bagian superstructure, RAA.
2. Tahanan menjadi lebih besar akibat gerakan kapal.
3. Adanya tahanan tambahan akibat refleksi gelombang pada badan
kapal.
4. Tahanan menjadi lebih besar karena sudut hanyut ( drift angle ) yang
ditimbulkan oleh baik angin dan gelombang maupun gerakan daun
kemudi.
Kenaikan tahanan rata-rata digelombang, RAW, diartikan sebagai kenaikan
tahanan rata-rata diangin dan gelombang dibandingkan terhadap tahanan diair
tenang pada kecepatan rata-rata yang sama. Dalam perhitungan tahanan kapal
tunda digunakan Metode Yamagata.
Metode Yamagata diperkenalkan oleh seorang ilmuan Jepang bernama Dr.
Yamagata. Beliau adalah salah satu staf ahli biro keselamatan dan teknologi
maritim kekaisaran Jepang. Metode tahanan Yamagata banyak digunakan pada
kapal – kapal yang berukuran kecil serta komponen-komponen tahanan yang
diperhitungkan juga terbatas.
16
Adapun metode perhitungan tahanan Metode Yamagata adalah sebagai
berikut :
1. Estimasi kecepatan dalam satuan knot.
2. Menentukan kecepatan kapal dalam satuan m/s.
3. Menentukan angka Reynold (Rn), dengan persamaan 2.2.
Rn = Vs.Lwl / v
Dimana v = 0,884 x 10-6
m2/s. Pada suhu 28%
4. Menentukan koefisien hambatan gesek (Cf).
Cf = 0,0075 / (log 10 (Rn – 2)2
5. Menentukan nilai tahanan gesek (Rf), dengan persamaan 2.1.
Rf = 0,5 . Cf . . V2
. S
6. Menentukan nilai tahanan gesek (Rf) dalam satuan kg.
7. Menentukan nilai Froude (Fn), dengan persamaan 2.5.
Fn = V / 𝑔. 𝐿
8. Menentukan nilai harga B/L -0,135
9. Menentukan nilai harga B/T -2,25
10. Menentukan harga dari (∆rR`.B/L) / (B/L-0,135) fig.5.3.2.
11. Menentukan harga dari (∆rR`.B/T) / (B/T-2,25) fig.5.3.3.
12. Menentukan harga dari (∆Rr``.B/L)
(∆Rr``.B/L) = (∆rR`.B/L) / (B/L – 0,135) fig.5.3.2 x (∆Rr``.B/L)