Page 1
I
STUDI NUMERIK TAHANAN KAPAL PLANING HULL DAN
CATAMARAN DENGAN VARIASI DEADRISE ANGLE PADA
LAMBUNG KAPAL CEPAT TAK BERAWAK BENGAWAN UV
TEAM
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
Evan Martono
NIM. I0416029
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2020
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 2
II
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 3
III
PERNYATAAN INTEGRITAS
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa laporan tugas akhir
ini yang berjudul Studi Numerik Tahanan Kapal Planing Hull dan Catamaran dengan
Variasi Deadrise Angle pada Lambung Kapal Cepat Tak Berawak Bengawan Uv Team
tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di
suatu perguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya, tidak terdapat karya atau
pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali tertulis diacu
dalam laporan ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jika terdapat hal – hal yang
tidak sesuai, maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Surakarta, 29 Juni 2020
Evan Martono
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 4
IV
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 5
V
STUDI NUMERIK TAHANAN KAPAL PLANING HULL DAN
CATAMARAN DENGAN VARIASI DEADRISE ANGLE PADA LAMBUNG
KAPAL CEPAT TAK BERAWAK BENGAWAN UV TEAM
Evan Martono
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta
Indonesia
Email: [email protected]
ABSTRAK
Kontes Kapal Cepat Tak Berawak Nasional (KKCTBN) 2019 mempunyai tema
“Teknologi Kapal Cepat untuk Menjaga Kedaulatan NKRI di Era Revolusi Industri
4.0”. Namun, belum adanya hasil pengujian kapal perlombaan untuk membandingan
hasil pemodelan empiris dengan hasil pengujian simulasi. Penelitian ini akan
membahas pengujian pengaruh konfigurasi sudut deadrise terhadap nilai tahanan.
Tahap penelitian ini diawali dengan pembuatan desain awal kapal menggunakan
software Solidworks, kemudian penyempurnaan desain menggunakan software
Maxsurf Enterprise Bentley, dilanjutkan dengan simulasi dengan membandingkan
perhitungan empiris untuk mendapatkan nilai tahanan. Pengujian simulasi tahanan &
stability menggunakan software Maxsurf Resistance & Stability. Kapal berjenis
monohull & catamaran digunakan dalam penelitian ini sebagai perbandingan hasil,
dengan batasan kecepatan 0 – 30 knot, sudut deadrise 10o, 15o, 20o, 25o, dan 30o pada
perairan tenang. Hasil simulasi software Maxsurf menghasilkan kapal monohull
memiliki nilai tahanan terkecil, sedangkan nilai tahanan pada kapal catamaran
memiliki kecenderungan sama terhadap perubahan konfigurasi sudut deadrise.
Perubahan nilai tahanan dipengaruhi oleh area luas permukaan basah yang berubah
terhadap pengaturan sudut deadrise. Kestabilan kapal monohull lebih baik
dibandingkan catamaran. Berdasarkan perhitungan & analisa yang dilakukan,
penggunaan kapal monohull dengan sudut deadrise 30o adalah desain terbaik untuk
digunakan, karena memiliki nilai tahanan yang kecil & kestabilan yang baik.
Kata kunci: resistance, ship stability, monohull, catamaran
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 6
VI
NUMERICAL STUDY of HULL PLANING & CATAMARAN SHIP
RESISTANCE WITH VARIATION of ANGLE DEADRISE ON KAPAL
CEPAT TAK BERAWAK BENGAWAN UV TEAM
Evan Martono
Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Sebelas
Maret Surakarta
Indonesia
Email: [email protected]
ABSTRAK
Kontes Kapal Cepat Tak Berawak Nasional (KKCTBN) 2019 has focus on
“Highspeed-vessel technology to maintain sovereignty NKRI in Revolution Industry
4.0”. However, there is no test result for comparing empirical modeling result with
simulation result. This study will discuss the effect of configuration deadrise on
resistance value. This early study is create a grand design of the ship with software
Solidworks, afterthat finalization design using software Maxsurf Enterprise Bentley,
Afterthat comparing a result of simulation resistance with empirical calculation to get
value of resistance. Test simulation of resistance & stability are using software
Maxsurf Resistance & Stability. Monohull & catamaran is using in this study as a
result of comparation, with velocity boundary 0 – 30 knot, deadrise angle 10o, 15o,
20o, 25o, dan 30o , on calm water. The result of simulation software Maxsurf is
monohull has a smallest resistance value, while resistance value on catamaran has a
same trendline on every step configuration of the deadrise angle. Value changes of
resistance affected on wetted surface area that changed on setting the configuration of
deadrise angle. Stability of monohull is better than catamaran. Based on calculation
& analytical was done, Monohull with deadrise angle 30o is the best design that can
be used, because it has smallest resistance value & good stability.
Kata kunci: resistance, ship stability, monohull, catamaran
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 7
VII
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan SKRIPSI dengan judul “Studi
Numerik Tahanan Kapal Planing Hull dan Catamaran Dengan Variasi Deadrise Angle
pada Lambung Kapal Cepat Tak Berawak Bengawan Uv Team”.
Penyusunan SKRIPSI ini untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar
Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin UNS. Ucapan terima kasih penulis
sampaikan kepada seluruh pihak yang terlibat dalam SKRIPSI, terutama pada:
1. Bapak Dr.Eng. Aditya Rio Prabowo, S.T., M.T., M.Eng selaku Pembimbing
I yang memberikan bimbingan, arahan, dan nasehat yang sangat berguna bagi
penulis.
2. Bapak Dr. Nurul Muhayat, ST,MT selaku Pembimbing II yang turut serta
memberikan bimbingan, arahan, dan nasehat bagi penulis.
3. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., M.T., selaku kepala Program Studi S1 Teknik
Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret yang memberikan
dukungan dan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan studi.
4. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing akademik yang
memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan
studi.
5. Bapak D. Danardono, ST, MT, PhD dan Bapak R. Lulus Lambang, ST,MT
selaku penguji yang telah memberikan masukan dan saran bagi penulis.
6. Bapak Martono, Ibu Nanik Wijayanti, dan Coco yang senantiasa menjadi
sumber energi bagi penulis.
7. Dosen-dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret, atas
ilmu yang diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan
studi.
8. Seluruh rekan di Laboratorium Komputer & Desain, yang selalu memberikan
dukungan kepada penulis untuk segera menyelesaikan studi.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 8
VIII
9. Seluruh rekan Tim Bengawan UV UNS, yang sudah memberi ilmu kepada
penulis dan selalu mendukung penulis dalam segala kegiatan akademik.
Penulis sadari dalam penulisan dan penyusunan SKRIPSI ini masih ada banyak
kekurangan. Oleh sebab itu, penulis harapkan kritik dan saran agar menghasilkan karya
yang lebih baik. Akhir kata, penulis berharap SKRIPSI ini dapat disetujui dan berguna
dan menambah khasanah keilmuan.
Surakarta, 1 Juli 2020
Penulis
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 9
IX
DAFTAR ISI
Halaman Muka ............................................................................................................... I
ABSTRAK ................................................................................................................... V
KATA PENGANTAR .............................................................................................. VII
DAFTAR ISI ............................................................................................................... IX
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. XI
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... XII
DAFTAR NOTASI .................................................................................................. XIII
BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah ................................................................................................ 2
1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah...................................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................................. 4
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................................. 4
BAB 2 DASAR TEORI ............................................................................................... 5
2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................................... 5
2.2 Dasar Teori .............................................................................................................. 7
BAB III METODOLOGI PENELITIAN.................................................................... 19
3.1 Software Pendukung ............................................................................................. 19
3.2 Rasio Kapal Pembanding ...................................................................................... 19
3.3 Proses Desain ........................................................................................................ 21
3.3.1 Diagram Alir ................................................................................................ 21
3.3.2 Variasi Desain .............................................................................................. 22
3.4 Kondisi Batas ........................................................................................................ 23
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 10
X
3.5 Analisa................................................................................................................... 24
3.5.1 Tahanan Lambung Kapal vs Kecepatan ...................................................... 24
3.5.2 Righting lever GZ ......................................................................................... 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 26
4.1 Tahanan Lambung Kapal ...................................................................................... 26
4.2 Hasil Pemodelan Empiris ...................................................................................... 30
4.3 Stabilitas ................................................................................................................ 32
4.4 Validasi Metode .................................................................................................... 34
4.5 Overall Discussion ................................................................................................ 36
BAB V KESIMPULAN ............................................................................................. 38
5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 38
5.2 Saran ...................................................................................................................... 39
KAJIAN PUSTAKA ................................................................................................... 40
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 11
XI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Deadrise Angle .......................................................................................... 3
Gambar 2.1 Gaya pada kapal ........................................................................................ 5
Gambar 2.2 Tipe lambung kapal ................................................................................... 7
Gambar 2.3 Dimensi kapal ............................................................................................ 8
Gambar 2.4 Tipe Lambung Monohull ........................................................................... 8
Gambar 2.5 Tipe konfigurasi Catamaran ..................................................................... 9
Gambar 2.6 Komponen hambatan kapal ....................................................................... 9
Gambar 2.7 Frictional and pressure forces ................................................................ 10
Gambar 2.8 Perhitungan totas viscous resistance ....................................................... 11
Gambar 2.9 Berat pada kapal ...................................................................................... 12
Gambar 2.10 Titik kestabilan pada kapal .................................................................... 13
Gambar 2.11 Momen stabilitas positif ....................................................................... 14
Gambar 2.12 Momen stabilitas negatif ...................................................................... 15
Gambar 2.13 Momen Stabilitas Netral ....................................................................... 15
Gambar 2.14 Pengaruh kurva GZ terhadap stabilitas kapal ....................................... 16
Gambar 2.15 Righting lever GZ ................................................................................. 16
Gambar 2.16 Hubungan lift coefficient dengan deadrise angle ................................. 17
Gambar 3.1 Diagram Alir ........................................................................................... 21
Gambar 4.1 Perubahan nilai tahanan monohull .......................................................... 27
Gambar 4.2 Perubahan nilai tahanan catamaran ........................................................ 28
Gambar 4.3 Kurva GZ tipe kapal monohull ................................................................ 32
Gambar 4.4 Kurva GZ tipe kapal catamaran.............................................................. 33
Gambar 4.5 Grafik tahanan validasi metode kapal monohull ..................................... 35
Gambar 4.6 Grafik tahanan validasi metode kapal catamaran ..................................... 3
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 12
XII
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Perbandingan rasio kapal planing monohull ............................................... 19
Tabel 3.2 Perbandingan rasio kapal planing catamaran ............................................. 20
Tabel 3.3 Dimensi utama kapal Bengawan UV ......................................................... 20
Tabel 3.4 Variasi Lambung Kapal & Deadrise Angle ................................................ 22
Tabel 3.5 Data Hidrostatik Planing Monohull ............................................................ 23
Tabel 3.6 Data Hidrostatik Planing Catamaran ......................................................... 24
Tabel 4.1 Hasil data simulasi tahanan monohull ........................................................ 27
Tabel 4.2 Hasil data simulasi tahanan catamaran ...................................................... 28
Tabel 4.3 Standar deviasi & koefisien variasi data simulasi ....................................... 29
Tabel 4.4 Hasil pemodelan empiris tahanan monohull ............................................... 30
Tabel 4.5 Hasil pemodelan empiris tahanan catamaran ............................................. 31
Tabel 4.6 Nilai GZ Maksimum tipe kapal monohull .................................................. 32
Tabel 4.7 Nilai GZ Maksimum tipe kapal catamaran ................................................ 33
Tabel 4.8 Validasi metode kapal monohull sudut deadrise β 30° ............................... 34
Tabel 4.9 Validasi metode kapal catamaran sudut deadrise β 30° ............................ 35
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
Page 13
XIII
DAFTAR NOTASI
B Breadht (m)
CB Block coefficient
CF Coefficient of frictional resistance
CM Midship coefficient
CP Prismatic coefficient
Cv Coefficient of Viscous
Fr Froude Number
g Kecepatan gravitasi (m/s2)
LOA Panjang kapal keseluruhan (m)
LWL Panjang garis air (m)
Re Reynold number
RF Tahanan gesek (N)
RT Total tahanan (N)
RV Tahanan viskositas (N)
RW Tahanan gelombang (N)
S Surface wetted area (m2)
T Draught (m)
V Kecepatan (m/s)
VK Speed (Knot)
(1+k) Form-factor, monohull
β Deadrise angle (deg.)
λ Leeway angle (deg.)
υ Viskositas kinematic (m2/s)
ρ Densitas air (kg/m3)
τ Trim angle (deg.)
▽ Ship displacement volume (m3)
∆ Ship displacement mass (tonnes)
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id