Tugas Besar Andi Cahyo P

PERHITUNGAN KEKUATAN MEMANJANG (LONGITUDUNAL STRENGTH) KAPAL LANDING PLATFORM DOCK (LPD)

A. PENDAHULUAN

Tujuan dari perhitungan memanjang kapal adalah untuk menghitung kekuatan kapal sebagai suatu keseluruhan (hull girder). Kapal dianggap suatu balok berongga yang terapung di air yang memikul gaya berat yang terdistribusi sepanjang kapal dan gaya tekan air baik pada saat kapal berada diatas puncak gelombang (kondisi hogging) atau di lembah gelombang (kondisi sagging) selama dalam perjalanan. Gambar 1. memperlihatkan bagian-bagian konstruksi yang mendukung kekuatan memanjang kapal.

Gambar 1

Tegangan-tagangan (stresses) timbul disebabkan karena gaya berat kapal (Lwt + Dwt) pada satuan bagian panjang arah ke bawah, dan gaya tekan keatas air yang bekerja pada tiap-tiap panjang kapal tersebut. Hal tersebut akan menimbulkan sebuah bending moment yang bekerja sepanjang kapal. Bending momen tersebut menimbulkan bending sress (tegangan lengkung). Besar bending momen tergantung cara pemuatan dan panjang serta tinggi gelombang. Gambar 2. dan 3. memperlihatkan distribusi beban sepanjang kapal dan kondisi tegangan pada saat kondisi hogging dan sagging.

Gambar 2 hogging condition

Gambar 3. sagging condition

B. PERHITUNGAN PERKIRAAN TEGANGAN LENGKUNG. Dalam awal perencanaan ukuran utama dapat dilakukan perhitungan perkiraan besar momen maksimum, modulus penampang dan tegangan lengkung maksimum yang terkait ukuran utama kapal. Momen lengkung maksimum dapat ditentukan berdasarkan rumus berikut ini:

Dimana : D = displascenment (t)

L = Lpp (m)

C = Faktor empiris yang tergantung pada macam kapal dan kedudukan kapal diatas gelombang

Untuk menentukan nilai C, maka dapat digunakan tabel berikut ini :

Tabel 1. harga C

Sedangkan untuk menghitung modulus penampang dan tegangan yang diizinkan dapat dijelaskan seperti berikut ini. Tiap-tiap badan klasifikasi kapal mempunyai ketentuan yang berbeda-beda tentang modulus dan penampang yang di izinkan. Ketentuan badan klasifikasi tersebut masih memenuhi standar internasional yang pernah dirumuskan pada tahun 1932, seperti berikut ini :

Dimana :

Wo = Modulus penampang pada midship

B = Lebar kapal (m)

T = Summer freeboard (m)

f = Faktor empiris tergantung panjang kapal

Untuk menentukan nilai f dapat digunakan tabel berikut ini :

Tabel 2. harga f

Faktor-faktor tersebut hanya berlaku untuk kapal-kapal dengan perbandingan L/H >10 dan L/H<13,5. Untuk tegangan lengkung yang terjadi maka digunakan formula berikut ini :

Grafik berikut ini menunjukkan bagaimana hubungan antara panjang L dan tegangan yang terjadi σ .

Grafik 1

Dari garfik tersebut didapatkan suatu kesimpulan bahwa , untuk kapal dibawah 70 m, σ menurun dengan cepat ini berarti bahwa untuk kapal-kapal kecil tegangan yang diijinkan kecil sekali atau dengan kata lain kekuatanya lebih baik dari pada kapal besar. D.R.S.k memberikan stress yang diisinkan adalah :

B.K.I/G.L memberikan stress yang diisinkan adalah :

Akan tetapi harus diingat bahwa σ akibat bending moment tersebut tidak boleh melebihi teoritis tekuk yang terjadi konstuksi kapal

C. PENENTUAN BENDING MOMENT YANG TIMBUL SEPANJANG KAPAL.

a . Dasar-dasar perhitungan

Bila kapal berada di air tenang, maka perhitungan tidak akan sesulit jika kapal berada diatas dalam kedaan hogging dan sugging. Dalam proses hogging condition dianggap bahwa posisi puncak gelombang berada pada tengah-tengah panjang kapal. Sedangkan sugging condition posisi lembah gelombang berada pada tengah-tengan panjang kapal dan diseperempat panjang kapal muka dan belakang terdapat puncak gelombang. Dalam menggambarkan bentuk gelombang diadakan pemisalan sebagai berikut :

1. Kecepatan dan arah kapal sama dengan kecepatan dan arah gelombang.

2. Panjang gelombang sama dengan panjang kapal diukur pada garis tegak. Bentuk gelombang adalah bentuk persamaan trochida.

Secara grafis bentuk gelombang trochida dapat dilukis dengan dasar persamaan :

Untuk lebih jelas dapat dilihat pada garfik berikut ini :

Grafik 2

Untuk mempermudah penggambaran gelombang trochida dapat dipergunakan harga-harga faktor C sesuai tabel dibawah ini. Setengah panjang kapal dibagi 10, untuk ordinat ombak didapat dari : Y = H.C. Untuk mendapatkan nilai C, maka dipergunakan tabel berikut ini : Tabel 3. Nilai C

Catatan : 1. Bila H dari data-data lautan kurang dari L/25, maka H diambil L/25.

2. Bila H lautan lebih besar dari L/20, maka dapat diambil L/20.

3. Dalam penggambaran gelombang trochida pada diagram carena (bonjean curve) scala harus diperhatikan, hendaknya H, L dalam bonjean curve mempunyai skala panjang yang sama.

B. Curva Berat.

Untuk pembuatan kurva berat, berat yang diperhitungkan terdiri dari : berat kapal kosong, berat muatan, berat instalasi mesin, berat bahan baker, air tawar maupun berat ballast dalam tanki.

1. Berat kapal kosong

Dalam membuat kurva kapal kosong, dapat digunakan metode empiris sebagai berikut :

Gambar 4

Ordinat = G/L . k

G adalah berat kapal kosong, L adalah panjang kapal Untuk nilai k dapat dilihat seperti berikut ini :

2. Berat muatan, instalasi mesin, berat zat cair dan perlengkapan.

Diatas kurva kapal kosong yang telah didapatkan dilukiskan berat muatan, mesin, isi dalam tanki perlengkapan dan sebagainya. Harus diingat bahwa skala berat untuk kapal kosong dan skala berat muatan-muatan harus sama. Kurva berat-berat ini dapat dilihat seperti gambar berikut ini.

Gambar 5

Keadaan kapal yang tidak menguntungkan terjadi pada :

a. Kapal diatas gelombang, sedangkan : kamar mesin berada di tengah, muatan penuh dan tanki-tanki (bahan bakar, air tawar ) kosong.

b. Kapal di atas lembah gelombang, sedangkan : Kamar mesin dibelakang, muatan penuh dan tanki-tanki kosong.

C. Kurva tekanan keatas

Bila kapal di air tenang grafik tekanan keatas di dapat dari bonjean curve. Ordinat gaya tekan keatas adalah luas penampang melintang kapal pada posisi tersebut dikali dengan 1,031 dan satuannya adalah t/m. Faktor 1,031 adalah berat jenis air laut dikalikan dengan koefisien untuk kulit kapal. Untuk kapal yang berada pada puncak atau lembah gelombang, pembuatan curva tekanan keatas dilakukan dengan cara sebagai berikut :

1. Bentuk ombak yang sesuai (trochida) digambarkan pada kertas transparan. Sklala panjang dan tinggi ombak harus sesuai dengan skala panjang dan tinggi kapal pada bonjean kurva.

2. Untuk perkiraan permukaan garis air terbenam pada suatu posisi pemuatan tertentu yang diselidiki di anggap merupakan garis tengah-tengah tinggi gelombang.

3. Panjang kapal dan panjang gelombang dibagi paling kurang 10 bagian, pada tiap-tiap bagian atau section dapat dibaca pada bonjean kurva diketinggian ombak. Sehingga diperoleh tekanan keatasnya adalah luas penampang melintang kapal dikali 1,031.

Gambar 6 4. Di grafik tekanan keatas tersebut diatas dihitung apakah displascemen mencukupi (berat kapal kosong + instalasi mesin + muatan dan lain-lain sebagainya)

5. Bila ternyata displascemen yang didapat ternyata tidak sesuai dengan berat kapal dan muatannya maka permukaan ombak dapat diturunkan atau dinaikkan setinggi h.

FWl = Luas permukaan garis air, didapatkan pada hydrostatic curve.

D = Selisih antara displascement yang didapat dengan displascemen kapal dan muatannya.

6. Diatas telah didapatkan kurva berat g(x) dan a(x), selanjutnya kedua kurva tersebut digambarkan secara bersamaan. Titik berat G dan D harus terletak pad garis vertical yang sama, jika tidak maka harus dilaksanakan pada diagram momen terlihat pada gambar berikut ini .

Gambar 7. kurva berat

gambar 8. kurva gaya tekan keatas (bouyancy)

gambar 10. resultan gaya

B. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. ukuran utama kapal

a. Dimensi Utama KRI

1) Panjang Keseluruhan (LOA) : 125 meter.

2) Panjang pada garis air (LWL) : 112,2 meter.

3) LBP : 109,2 meter.

4) Lebar Kapal : 22 meter.

5) Kedalaman

a) "K" deck main : 6,7 meter.

b) 'H'deck upper : 11.3 meter.

c) "E" deck bridge dari WL : 25,4 meter.

6) Draft

a) DLWL : 4,5 meter.

b) SLWL : 4,9 meter.

7) Gross tonage (Int.) : 10.500 ton.

8) Bobot mati (DWT) : 2.800 ton.

9) Displacement/berat penuh : 7.300 ton

10) Kecepatan a) Maksimum : 16 Knots

b) Operasi/ Jelajah : 14 Knots

c) Ekonomis : 12 Knots

11) Kemampuan Layar : ± 30 hari

12) Kapasitas penyimpan :

a) Ikan : 30 m³

b) Daging : 38 m³

c) Sayur : 80 m³

d) Bahan Makanan Kering : 200 x 2 m³

13) Kapasitas tangki:

a) Bahan bakar : 722 ton

b) Air tawar : 566 ton

c) Ballast : 4,406,66 ton

d) Minyak lincir M/E : 31,55 ton

14) Jarak Jelajah :

a) Operasi : 10.080 Nm

b) Ekonomis : 8.640 Nm

15) LCU On Board : 2 Unit LCU Type 23 M Class (baru terpasang 1 unit)

16) Helly On Board : 3 Unit jenis BO/Bell-412

untuk di geladak Heli dan 2 unit (jenis heli yang mempunyai baling-baling lipat dan memiliki roda)

17) Persenjataan (Belum terpasang).

18) Daya angkut personel

a) ABK : 126 orang.

b) Tamu : 11 orang.

c) Pasukan : 207 orang

d) Total daya angkut : 344 orang.

19) Daya angkut material

a) Rantis

(1) Rantis jenis Liaz : 24 Unit (144 ton)

(2) Rantis jenis Maeza : 24 Unit (108 ton)

(3) Rantis jenis Reo : 24 Unit (132 ton)

(4) Rantis jenis Unimog : 24 Unit (120 ton)

(5) Rantia jenis Hino : 21 Unit ( 90 ton)

b) Ranpur

(1) Tank jenis AMX : 24 Unit (340,8 ton)

(2) Tank jenis PT-76/Pangsam : 24 Unit (340,8 ton)

(3) Tank jenis BTR-50 : 24 Unit (336 ton)

(4) Tank jenis Kappa-61 : 18 Unit (171 ton)

(5) Tank jenis Kappa PTS : 15 Unit (142,5 ton)

20) UCVP Davit

a) Kemampuan : 20 ton

3. Pemodelan

Pemodelan kapal secara 3D menggunakan perangkat lunak maxurf. Hasil pemodelan dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 11. pemodelan kapal

Setelah pemodelan maka dilakukan Analisa kekuatan memanjang dengan software hydromax Langkah langkahnya adalah sebagai berikut :

1. Mendefinisikan semua kompartemen di kapal pada compartement definition window seperti pada gambar berikut:

Gambar 12. compartment definition window

Hasil input kompartement pada model kapal seperti terlihat pada gambar berikut:

Gambar 13. hasil input compartment

2. Mendefinisikan tinggi dan Panjang gelombang untuk kondisi kritis kapal yaitu kondisi sagging dan hogging

Gambar 14. gelombang kondisi sagging

Gambar 15. gelombang kondisi hogging

3. Mendefinisikan load case untuk kondisi sagging dan hogging seperti pada gambar

Gambar 16. load case

4. Hasil perhitungan kekuatan memanjang untuk kondisi sagging dan hogging seperti pada gambar

Gambar 17. Hasil perhitungan kekuatan memanjang kondisi hogging

Gambar 18. grafik perhitungan kekuatan memanjang kondisi hogging

Gambar 19. Hasil perhitungan kekuatan memanjang kondisi sagging

Gambar 20. grafik perhitungan kekuatan memanjang kondisi sagging