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.