DESAIN KRI TIPE LANDING PLATFORM DOCK (LPD) SEBAGAI KAPAL MARKAS BERBASIS HYBRID-Dany Hendrik Priatno

From ccitonlinewiki
Revision as of 08:39, 6 May 2019 by Dany.hendrik (talk | contribs) (Pembahasan)
Jump to: navigation, search

DESAIN KRI TIPE LANDING PLATFORM DOCK (LPD) SEBAGAI KAPAL MARKAS BERBASIS HYBRID

Latar Belakang

Kapal Perang Republik Indonesia (KRI) tipe Landing Platform Dock ( LPD) merupakan kapal perang yang memiliki kemampuian dalam mengangkut personel maupun kendaraan tempur taktis maupun strategis dalam kegiatan pendaratan adminisntrasi. KRI tipe LPD juga dapat difungsikan sebagai alat angkut kendaraan tempur amfibi dan angkut heli yang memiiiki kemampuan Docking-Undocking guna mamproyeksikan kekuatan dari laut ke darat melalui LCU (Landing Craft Utiiity) dalam operasi amfibi, operasi pendaratan administrasi dan operasi lainnya sesuai direktif yang diberikan. Kapal LPD memiliki fungsi-fungsi yang dapat diemban untuk mendukung tugas pokoknya antara lain : melaksanakan operasi pengeseran pasukan dan logistik atau operasi pendaratan administratif, mengangkut pasukan dan peralatan tempur serta dukungan terhadap OLP, melaksanakan Operasi Bhakti, mendukung pengoperasian heli, melaksanakan dukungan medis terbatas, melaksanakan dukungan logistik cair terbatas, melaksanakan Patroli Kamla dan mendukung tempat praktek pendidikan dan latihanEnergi mempunyai peranan yang penting dalam kehidupan manusia.

LPD.jpg
Gambar. Kapal Landing Platform Dock (LPD)

Sifat tempur Kapal LPD sangat ditentukan oleh reka bentuk bangunan kapal, kapal ini memiliki mobilitas angkut dan ketahanan operasi hingga 30 hari secara terus menerus tanpa pasukan serta kemampuan embarkasi/debarkasi menggunakan LCU. Heli sebagai kepanjangan tangan sistem kesenjataan memungkinkan untuk menambah aksi dukungan logistik maupun kepentingan operasional dan tugas-tugas khusus dalam mendukung rangkaian kegiatan tempur. Dalam kegiatan operasinya KRI tipe LPD mendapatkan tenaga listrik secara mandiri yang dibangkitkan dari Generator Electrical Set (Genset). Seiring dengan perkembangan dunia untuk penghematan energy dimana hampir semua aktivitas manusia sangat tergantung pada energi, dan dihadapkan pada pemanfaatan energi fosil yang berlebihan dapat menimbulkan krisis energi, maka diperlukan desain KRI yang berbasis pada kapal hybrid yang ramah (eco-friendly) bagi setiap perancangan desain kapal. Pendekatan bangunan kapal yang ramah lingkungan (eco-friendly architecture), menghasilkan beberapa konsep perancangan: conserving energy (Hemat Energi), working with climate (memanfaatkan kondisi dan sumber energi yang alami), respect for site (menanggapi keadaan tapak pada bangunan), respect for user (memperhatikan pengguna bangunan), limitting new resources (meminimalkan sumber daya baru), dan holistic. Dengan latar belakang isu sumber energi tak terbarukan yang mulai menipis serta dampak buruk yang dihasilkan akibat konsumsi energy (tak terbarukan) bagi lingkungan, maka akan lebih baik bila dalam perancangan kapal perang lebih berfokus pada usaha konservasi dan efisiensi energi sehingga menjadi rancangan kapal yang mampu menghemat energi. Disamping juga dalam kondisi darurat KRI masih mampu menghasilkan energi listik yang dapat digunakan sebagai sumber tenaga untuk peralatan deteksi kapal terhadap obyek kapal lain disekitarnya.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan desain kapal perang tipe LPD hybrid yang mampu melaksanakan tugas guna mendaratkan unsur administrasi TNI AD, serta mampu sebagai kapal markas yang dapat menghasilkan energy dari sumber panel surya (solar cell). Metode yang dilakukan dalam desain KRI LPD sebagai kapal markas berbasis hybrid dilakukan dengan menganalisis karakteristik kapal LPD dari perhitungan kurva hidrostatik dan kurva bonjean, perhitungan kekuatan memanjang, perhitungan kebutuhan energy, analisis peralatan deteksi dan senjata sebagai kapal markas, perhitungan break event point dan analisis strategi untuk mengkobinasikan sumber tenaga dari solar cell dengan sumber tenaga dari Electrical Genset.


Pertanyaan Penelitian

Terkait dengan analisis desain KRI LPD sebagai kapal markas berbasis kapal hybrid dapat disusun beberapa pertanyaan sebagai berikut:

a. Menghitung kurva Hydrostatic dan Bonjean pada proses desain KRI dengan bantuan komputasi

b. menghitung kekuatan memanjang kapal terkait dengan beban kapal secara manjang.

c. menghitung kebutuhan tanaga penggerak kapal (main engine) untuk mendesain kapal dengan kecepatan dinas (service velocity) 18 knot.

d. menghitung kebutuhan energi listrik bagi seluruh peralatan di atas kapal.

e. menghitung break event point terkait dengan biaya pembuatan kapal.

f. strategi mengkombinasikan sumber tenaga dari solar cell dengan sumber tenaga dari Electrical Genset.

g. strategi dalam menciptakan KRI yang ramah lingkungan dari limbah yang dihasilkan.

Dalam tugas besar ini yang akan difokuskan adalah pada point "a", yaitu perhitungan kurva hydrostatic dan kurva bonjean dan menghitung BEP pembangunan kapal.

Tujuan Penelitian

Dari uraian pertanyaan penelitian yang telah diuraiakn di atas dapat disusun tujuan penelitian adalah sebagai berikut:

a. Menganalisis desain KRI yang memiliki karakteristik stabil dan nyaman bagi ABK dan personil yang diangkut melalui perhitungan kurva hydrostatic dan kurva bonjean.

b. Menganalisis kekuatan memanjang kapal terkait dengan beban kapal secara memanjang.

c. Menganalisis kebutuhan tenaga penggerak kapal (main engine) untuk mendesain kapal dengan kecepatan dinas (service velocity) 18 knot.

d. Menganalisis kebutuhan energi listrik bagi seluruh peralatan di atas kapal.

e. Menganalisis break event point terkait dengan biaya pembuatan kapal.

f. Menaganalisis strategi mengkombinasikan sumber tenaga dari solar cell dengan sumber tenaga dari Electrical Genset.

g. Menganalsis strategi dalam menciptakan KRI yang ramah lingkungan dari limbah yang dihasilkan.

Tinjauan Pustaka

Rencana Garis (Linesplan) dan Kurva Luasan (Curve of Sectional Area-CSA)

A. Rencana Garis (Linesplan)

Secara umum rencana garis adalah penggambaran bentuk potongan -potongan badan kapal, baik secara memanjang maupun melintang. Adapun untuk langkah-langkah pengerjaan tugas rencana garis mengunakan metode Nederlandsche Scheepsbouw Proefstatioen (NSP) adalah sebagai berikut : Mencari data kapal pembanding, Mencari data kapal pembanding, Perhitungan Data awal, Pembuatan CSA, Pembuatan A/2T dan B/2, Pembuatan Body Plan, Pembuatan Haluan dan Buritan, Pembuatan Half Breath Plan, Pembuatan Buttock Line pada Sheer Plan, Pembuatan Bangunan Atas (Sheer Standar). Setelah proses di atas selesai kemudian di lanjutkan dengan penggambaran bukaan kulit, untuk langkah-lakah penggambaran bukaan kulit adalah sebagai berikut: Mencari data tipe-tipe plat yang akan di rencanakan, Pembagian frame di rencana garis, Penggambaran frame di body plan, Pengukuran panjang frame dan penggambaran. Setelah kita mengetahui data-data teknis di atas, maka dilakukan suatu perhitungan untuk menentukan:

Length of Water Line (LWL ). Merupakan panjang garis air yang diukur mulai dari perpotongan linggi buritan dengan garis air muat sampai pada perpotongan linggi haluan dengan garis air muat (jarak mendatar antara kedua ujung garis muat), yang dirumuskan sebagai pertambahan panjang dari Lpp sebesar 4% yaitu: LWL = ( 1 + 4% ) LPP

Length of Displacement (Ldisp). Merupakan panjang kapal imajiner yang terjadi karena adanya perpindahan fluida sebagai akibat dari tercelupnya badan kapal, panjang ini digunakan untuk menentukan seberapa besar luasan – luasan bagian yang tercelup air, pada saat dibagi menjadi dua puluh station. Panjang displacement dirumuskan sebagai panjang rata – rata antara Lpp dan Lwl, yaitu: Ldisp=1/2 *(LPP+LWL)

Coeffisien Block of Waterline (δWL ). Merupakan perbandingan antara volume kapal dengan hasil kali antara panjang, lebar dan sarat kapal.koefisien blok ini menunjukkan kegemukan kapal. Rumusnya yaitu: δWL = ( LPP x δPP) / LWL

Volume Displacement ( ). Merupakan volume perpindahan fluida (air) sebagai akibat adanya badan kapal yang tercelup dibawah permukaan air, yang dirumuskan sebagai: Vdisp = Ldisp x B x T x displ Radius Bilga (R). Merupakan jari -jari lengkung bagian yang menghubungkan antara bagian samping dan bagian dasar kapal, yang dirumuskan sebagai: R= 0.5√(0.5*[(B*T)-A_m]/(1-0.25π)) dengan memasukkan β = 0.08δ + 0.93

Luas Penampang Melintang Tengah Kapal / Midship (A¤). Merupakan luasan bagian tengah kapal yang dipotong secara melintang yang memiliki lebar B dan tinggi T, yang dirumuskan sebagai: Am = ( Bmld x T ) – 2 ( R2 – (1/4) π R2 )

Coeffisien Midship ( Cm /). Merupakan perbandingan antara gading besar (Midship Area) dengan luasan suatu bidang yang lebarnya B dan tingginya T, yang dirumuskan sebagai harga pendekatan terhadap koefisien block displacement, sebesar: = Am / B x T (1.7)

Coeffisien Prismatik. Merupakan perbandingan antara bentuk kapal di bawah sarat dengan sebuah prisma yang dibentuk oleh bidang tengah kapal.berikut macam-macam nya. Coeffisien Prismatik of Perpendicular (Cp / PP ) Coeffisien Prismatik of Water Line (Cp / WL ) Coeffisien Prismatik of Displacement (Cp / displ )

NSP.jpg
Gambar 1. Diagram NSP

Curve of Sectional Area /CSA (Gb. 2) adalah kurva yang menunjukan luasan kapal pada tiap – tiap station. Berdasarkan persentase luasan yang didapat dari diagram NSP (Gb. 1) dikalikan dengan luasan midship, maka akan didapatkan luasan kapal pada tiap stationnya.

Caranya adalah mencari prosentase area per-station dengan menggunakan tabel NSP yaitu dengan cara mengetahui nilai Vs/√Ldisp dimana Vs dalam satuan knot dan Ldisp dalam satuan feet , kemudian membuat garis datar dari angka tersebut dan membuat titik temu antara garis datar tersebut dengan garis garis lengkung pada tabel NSP, kemudian ditarik garis vertikal dari titik tersebut dan mendapatkan nilai area per- station dalam persen.untuk mengetahui luasan tiap station maka dikalikan dengan luas midship kapal. Setalah luasan di dapatkan barulah kita gambar luasan yang di dapat. PP = PP /  (1.8) WL = WL /  (1.9) displ = displ /  (1.10)

CSA.jpg
Gambar 2. Curve of Section Area (CSA)

A.1. Body Plan Body Plan merupakan proyeksi bentuk potongan- potongan badan kapal secara melintang pada setiap station dilihat dari depan atau belakang.

BPlan.jpg
Gambar 3. Body Plan

Potongan-potongan badan kapal ini dibentuk berdasarkan data-data yang didapat berdasarkan data-data Grafik A/2T dan B/2. Prinsip penggambaran pada body plan yaitu bahwa terdapat dua garis lurus dan satu garis lengkung. Dua garis lurus pada body plan yaitu waterline dan buttock line sedang garis lengkungnya yaitu penggambaran setiap station.

A.2. Half breadth Plan

Halfbreadth merupakan gambar irisan dari badan kapal bila dilihat dari atas pada tiap garis air (water line). Gambar Halfbreadth Plan ini adalah suatu gambar proyeksi dua dimensi bidang-bidang kapal secara horizontal memanjang jika dilihat dari atas pada setiap garis air (water line).

HBP.jpg
Gambar 4. Half breadth plan.

Gambar Halfbreadth merupakan proyeksi dari bodyplam. Dari gambar ini nantinya bisa kita ketahui bentuk badan kapal yang kita rencanakan streamline apa tidak. Penggambaran dari gambar ini adalah hanya menggunakan separuh dari lebar kapal yang kita gambar karena pada dasarnya, sebelah kanan maupun kiri haruslah seimbang. Jadi, kita tidak perlu menggambar yang separuhnya lagi.

A.3. Sheer Plan

Sheer Plan adalah gambar kapal dilihat dari samping,menggambarkan beberapa konstruksi kapal meliputi buttock line, main deck, bulwark, poop deck, station-station serta bagian lainnya.pada sheer plan, ukuran didapat dari proyeksi dari body plan serta half breadth plan. Pada gambar sheer plan terdapat garis-garis proyeksi setiap butock line secara verikal memanjang kapal yang berupa garis-garis lengkung, garis-garis body plan yang berupa garis-garis vertikal, garis-garis half breadth plan yang berupa garis-garis horisontal. Biasanya pada station-station paralel middle body dipotong dan dihilangkan yang kemudian menjadi ruang kosong pada gambar. Ruang kosong ini kemudian diisi oleh gambar body plan yang sebelumnya sudah digambar. Berikut ini adalah contoh gambar penampang sheerplan dari kapal.

Sheerp.jpg
Gambar 5. Penampang Sheer plan

Kurva Hidrostatik dan Bonjean

A. Komponen Hidrostatik

Fungsi Lengkung Hidrostatik adalah untuk mengetahui sifat-sifat badan kapal yang tercelup dalam air (sifat dari karene kapal). Cara yang paling umum untuk menggambarkan lengkung-lengkung hidrostatik adalah dengan membuat dua sumbu yang saling tegak lurus. Sumbu yang mendatar adalah garis dasar kapal, sedang sumbu tegak menunjukkan sarat kapal dan dipakai sebagai titik awal pengukuran dari lengkung-lengkung hidrostatik. Garis sarat bagian bawah dibuat lebih rapat karena terjadi perubahan bentuk badan kapal yang agak besar sehingga didapatkan perhitungan yang lebih teliti. Demikian juga pada station depan dan belakang stationnya dibagi lebih rapat. Lengkung Hidrostatik digambar sampai sarat air kapal dan tidak berlaku untuk kapal dalam keadaan trim.

Lengkung-lengkung Hidrostatik tersebut adalah :

1. Water Plan Area (WPA) WPA adalah luas bidang garis air yang kita rencanakan. Kemungkinan bentuk WPA ditinjau dari bentuk alas kapal adalah sebagai berikut : o Kapal dengan Rise of Floor : pada 0 mWL luas garis air adalah nol sehingga lengkung WPA dimulai dari titik (0,0) o Kapal tanpa Rise of Floor : pada 0 mWL luas garis air tidak sama dengan nol o Kapal alas miring : lengkung WPA dimulai dari titik dimana letak terdalam dari kapal.


2. Coefficient of Waterline ( CW ) CW adalah perbandingan antara luas bidang garis air tiap WL dengan sebuah segi empat dengan panjang L dan lebar B.

WPA.jpg
Gambar 1. Waterline 

catatan : L adalah panjang maksimum dari tiap WL dan B adalah lebar maksimum dari tiap WL

CW = WPA/L.B

3. Ton Per Centimetre immersion ( TPC ) TPC adalah jumlah ton yang diperlukan untuk mengadakan perubahan sarat kapal sebesar 1 cm. Bila kita menganggap bahwa tidak ada perubahan luas garis air pada perubahan sarat sebesar 1 cm, atau pada perubahan 1 cm tersebut dinding kapal dianggap vertikal. Jadi kalau kapal ditenggelamkan sebesar 1 cm, maka perubahan volume adalah hasil perkalian luas garis air dengan tebal 0,01 m.

Penambahan V = 0,01 . WPA (m3) Penambahan berat = 0,01 . WPA . 1,025 (ton)

4. Midship of Sectional Area MSA adalah luas dari bagian tengah kapal untuk tiap-tiap sarat kapal. Skala yang digunakan biasanya sama dengan skala sarat air.

5. Midship Coefficient (CM ) CM adalah perbandingan antara luas penampang tengah kapal dengan luas suatu penampang dengan lebar B dan tinggi T.

MS.jpg
Gambar 2. Midship Section 

catatan : B adalah lebar maximal kapal tiap WL; L adalah tinggi sarat air tiap WL.

CM = MSA/B*T

6. Block Coefficient (CB )

CB.jpg
Gambar 3. Block Coefficient

CB adalah perbandingan isi karene dengan suatu balok dengan panjang L, lebar B, dan tinggi T.

CB = Volume/L*B*T

7. Tranverse Center of Bouyancy to Metacentre (TBM) TBM adalah jarak titik tekan bouyancy secara melintang terhadap titik meta-sentra. Satuan dalam meter (m).

8. Prismatic Coefficient (CP )

CP.jpg
Gambar 4. Prismatic Coefficient 

CP adalah perbandingan isi karene dengan volume prisma dengan luas penampang tengah kapal dan panjang L.

CP = Volume/MSA*L = Cb/Cm

9. Moment to Change Trim One Centimeter (MTC) MTC adalah momen yang dibutuhkan untuk mengadakan trim kapal sebesar 1 cm. Satuan yang digunakan adalah Ton Meter.

10. Displacement Due to One Centimeter of Trim by Stern (DDT) DDT adalah besar perubahan displacement kapal yang diakibatkan oleh perubahan trim kapal sebesar 1 cm.

11. Displacement Displacement adalah berat dari karene kapal, termasuk juga kulit kapal. Satuan yang digunakan dalam ton.

12. Displacement Moulded Displacement Moulded adalah berat kapal tanpa kulit. Satuan dalam ton.

13. Wetted Surface Area (WSA) WSA adalah luas permukaan badan kapal yang tercelup untuk tiap-tiap sarat kapal.

14. Longitudinal Center of Bouyancy to Metacenter (LBM) LBM adalah jarak titik tekan bouyancy secara memanjang terhadap titik metasentra. Satuan dalam meter.

15. Longitudinal of Keel to Metacenter (LKM) LKM adalah letak metasentra memanjang terhadap lunas kapal untuk tiap-tiap sarat kapal. Satuan dalam meter.

16. Longitudinal Center of Bouyancy (LCB) LCB adalah jarak titik tekan bouyancy terhadap penampang tengah kapal untuk tiap-tiap sarat kapal. Satuan dalam meter.

17. Longitudinal Center of Floatation (LCF) LCF adalah jarak titik berat garis air terhadap penampang tengah kapal untuk tiap-tiap sarat kapal. Satuan dalam meter.

18. Keel to Centre of Bouyancy (KB) KB adaalah jarak titik tekan hidrostatik ke lunas kapal. Satuan dalam meter.

19. Transverse of Keel to Metacenter (TKM) TKM adalah letak metasentra melintang terhadap lunas kapal untuk tiap-tiap sarat kapal. Satuan dalam meter.

C. Kurva Hidrostatik

Berikut adalah contoh grafik yang berisi kurva hidrostatik pada kapal,

Hydrocurves.jpg
Gambar 5. Kurva Hidrostatik
Coeffs.jpg
Gambar 6. Kurva Koefisien Badan Kapal

B. Lengkung Bonjean

Yang dimaksud dengan Lengkung Bonjean adalah lengkung yang menunjukkan luas station sebagai fungsi sarat. Bentuk lengkungan ini mula-mula diperkenalkan pada abad kesembilan belas oleh seorang sarjana Perancis yang bernama Bonjean. Jadi untuk mengetahui luas dari station sampai tinggi sarat T, dapat dibaca dari gambar lengkung Bonjean pada ketinggian sarat T yang sama dengan menarik garis mendatar hingga memotong Lengkung Bonjean. Pada umumnya Lengkung Bonjean cukup digambar sampai setinggi geladak tepi kapal pada setiap station sepanjang kapal.

Bentuk-bentuk Lengkung Bonjean

1) Garis Lurus
   Bentuk station atau penampang kapal berbentuk segiempat. Jadi pertambahan luas tiap sarat air yang sama selalu konstan.
2) Parabola
   Bentuk station atau penampang segitiga ataupun melengkung.
3) Parabola kemudian Garis Lurus
   Untuk bentuk station atau penampang kapal bagian bawah melengkung kemudian atasnya lurus ke atas.

Jadi pada awalnya pertambahan luasnya tidak konstan tapi kemudian pertambahan luasnya konstan.

Fungsi Lengkung Bonjean adalah kita mendapatkan volume displacement tanpa kulit pada setiap sarat yang dikehendaki, baik kapal tersebut dalam keadaan even keel ataupun kapal dalam keadaan trim dan juga kapal pada saat terkena gelombang. Untuk kegunaan selanjutnya lengkung bonjean digunakan untuk menghitung atau membuat lengkung kebocoran.

Integrasi Numerik Untuk Mencari Luasan

Penjelasan tentang integrasi numerik untuk mencari luasan didasarkan pada metode Simpson Metode yang dikembangkan oleh matematikawan Thomas Simpson (1710–1761), yang berasal dari Leicestershire, Inggris. Kaidah Simpson ini banyak digunakan dalam arsitektur perkapalan untuk menghitung kapasitas kapal atau sekoci. Selengkapnya tentang metode Simpson pada link berikut [1]

Metodologi

Kerangka Pikir

Secara umum dalam mendesain KRI Tipe LPD sebagai kapal markas yang berbasis hybrid memiliki karakteristik ramah lingkungan disusun kerangka pemikiran sebagai berikut:

Alur pikir TB.jpg
Gambar 2. Kerangka Pikir 


Langkah Perhitungann

Perhitungan untuk mendapatkan nilai dari setiap komponen hidrostatik pada desain kapal KRI didasarkan pada desain lambung yaitu desain lines dengan proses perhitungan dibantu oleh program computer (Maxsurf, Hydromax atau Excel), dimana alur pengerjaannya sebagai berikut.

Alurperhitungan.jpg
Gambar 3. Alur Perhitungan Komponen Hidrostatik


Perhitungan luasan menggunakan metode Simpson.


---bersambung InsyaALLAH---

Pembahasan

Lines Plan

Dengan bantuan Program Maxsurf didapatkan desain lambung kapal KRI (Lines Plan) dengan ukuran utama sebagai berikut :

  • panjang 125m,
  • lebar 22,0 m,
  • draught (sarat) 4,5m dan
  • tinggi 6, 7 m.
  • Jarak garis air dari gair datar pada kedalaman 0,5m; 1,0m; 1,5m; 2,0m; 2,5m; 3,0m; 3,5m; 4,0m dan 4,5m.

Berikut gambar lines plan KRI (2D dan 3D).

Lines2D.jpg
Gambar x. Lines Plan 2D
 Lines3Da.jpg  Lines3Db.jpg
            Gambar x. Lines Plan 3D


being compiled...

Penutup

being compiled...

Progres Tugas

Kemajuan tugas diperkirakan sekitar 60%, Dengan rincian kegiatan yang sudah dilakukan adalah :

1. Menyusun sinopsis terkait tema yang telah ditentukan

2. Menyusun Kerangka pikir

3. Menyusun Tinjauan Pustaka

4. Menentukan Metode Perhitungan Hidrostatik dan Bonjean

5. Mendesain Rencana Garis

6. Asistensi kemajuan bersama pa DAI (2 kali)


Kegiatan yang akan dilakukan pada tahap selanjutnya antara lain :

1. Melakukan pengecekan desain lines plan lambung

2. Menentukan input pada program Hydromax

3. Melakukan running program Hydromax

4. Menghitung luasan pada setiap waterline dengan program Maxsurf

5. Melakukan verifikasi dan validasi hasil perhitungan

6. Membuat kurva hidrostatik dengan bantuan program Excel

7. Membuat kurva Bonjean dengan bantuan program Excel

8. Asistensi dan Pelaporan