Rangkuman Langkah-langkah Desain Kapal Menurut Desain Spiral (Intisari Desain Kapal Tanker Dengan Payload 5000 ton) Oleh : Yusep Sugianto NRP : 4116202001 PDF

Preview

Summary

Rangkuman Langkah-langkah Desain Kapal Menurut Desain Spiral (Intisari Desain Kapal Tanker Dengan Payload 5000 ton) Oleh : Yusep Sugianto NRP : 4116202001 Fakultas Teknologi Kelautan/Jurusan Transportasi laut I. Pendahuluan Desain kapal adalah tugas seorang arsitek kapal untuk mendefinisikan sebuah ...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Rangkuman Langkah-langkah Desain Kapal Menurut Desain Spiral (Intisari Desain Kapal Tanker Dengan Payload 5000 t... yusep sugianto

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

General Arrangement and Lines Plan of Tanker 5000 Payload Farendy Arlius

T UGAS AKHIR – MN 141581 Muhammad Rino At hoillah Teknik Konst ruksi Kapal Baja Bagas Somporn

Rangkuman Langkah-langkah Desain Kapal Menurut Desain Spiral (Intisari Desain Kapal Tanker Dengan Payload 5000 ton) Oleh : Yusep Sugianto NRP : 4116202001 Fakultas Teknologi Kelautan/Jurusan Transportasi laut

I.

Pendahuluan

Desain kapal adalah tugas seorang arsitek kapal untuk mendefinisikan sebuah objek atas apa yang diminta oleh pemesan kapal (owner) dan memenuhi persyaratan misi serta mematuhi seperangkat kendala. Desain kapal melibatkan komunikasi yang kompak antara arsitek kapal/ galangan dengan pemesan kapal/owner.

Desain yang memungkinkan komunikasi yang

kompak adalah konsep desain spiral dari Evans. Model ini menekankan bahwa banyak masalah desain yang saling berinteraksi dan harus dipertimbangkan dalam urutan, dan dalam peningkatan detail masing-masing yang kemudian membentuk spiral sampai diperoleh desain tunggal yang memenuhi semua kendala dan semua pertimbangan bisa tercapai. Pendekatan ini dasarnya adalah desain berbasis titik. Disebut demikian karena pada akhirnya nanti akan mengarah pada satu titik dalam desain ruang. Desain spiral dari Evans digambarkan sebagai berikut:

Gambar 1. Spiral Design Konsep desain spiral terdiri dari empat fase, yaitu concept design, preliminary design, contract design, dan detail design, dimana pada setiap fase ini terdiri dari beberapa bagian kerja design yang berurutan dan bersambungan yang meliputi mission requirement, proportion and 1

preliminary powering, lines and body planes, hydrostatic and Bonjean curves, floodable length and freeboard, hull and machinery arrangements, structure, powering, lightship estimate, capacities, trim, and intact stability, damaged stability, dan cost estimate. 1. Fase Konsep Design Fase ini merupakan tahap awal dari pembuatan design kapal. Pada tahap ini, permintaan pemilik kapal (owner requirement) berupa tonnase kapal, type kapal, kecepatan kapal, daerah pelayaran, dan jenis muatan diterjemahkan oleh desainer kapal dalam bentuk konsep. Perhitungan-perhitungan dalam fase ini merupakan perhitungan yang masih umum dimana hanya berfokus pada batasan-batasan yang harus diperhatikan secara umum, seperti keselamatan kapal, kinerja kapal, dan faktor ekonomi pembangunan kapal. 2. Fase Preliminary Design Fase preliminary design merupakan pengembangan dari tahap conceptual dengan menetapkan alternatif kombinasi yang lebih jelas, sehingga pada akhirnya didapatkan gambaran utama kapal dan kecepatan servicenya, begitu juga daya motor yang diperlukan, demikian pula dengan daftar sementara peralatan permesinan. Selama Preliminary design, perancangan kapal dikembangkan untuk mendapatkan tingkatan tertentu untuk menjamin secara teknis bahwa semua persyaratan perancangan kapal dapat terpenuhi. 3. Fase Contract Design Sesuai dengan namanya, fase ini pada prinsipnya adalah fase dimana dokumen kontrak pembuatan kapal dibuat. Tujuan dari fase contract design adalah untuk mengembangkan perancangan kapal dalam bentuk yang lebih mendetail, termasuk didalamnya adalah estimasi secara akurat seluruh biaya pembuatan kapal. Pada tahap ini pun, detail contract guidance drawing dibuat untuk pelaksanaan pekerjaan agar tepat dan sesuai dengan perancangan. Contract design biasanya menghasilkan satu set spesifikasi dan gambar, serta daftar peralatan permesinan. Pada prakteknya, langkah pada fase ini bisa lebih dari satu putaran desain spiral. Ini adalah karena faktor kepentingan-kepentingan yang dimiliki oleh pemilik kapal yang harus dikomunikasikan dengan desainer kapal. Oleh karena itu pada langkah ini mungkin terejadi perbaikan hasil-hasil preliminary desain, atau trade off bagian-bagian desain tertentu. General arrangement detail dibuat juga pada tahap ini, termasuk juga mengenai kapasitas, permesinan, gudang, bahan bakar, air tawar, dan ruang-ruang akomodasi. Kemudian dibuat juga spesifikasi rencana standar kualitas dari bagian badan kapal serta peralatan-peralatan yang akan

2

digunakan. Pada intinya, produk dari kontrak desain adalah rencana kontrak dan spesifikasi yang menjadi acuan dalam pelaksanaan pembuatan kapal. 4. Fase Detail Design Dalam fase ini, gambar kerja dan kebutuhan data lainnya untuk membuat kapal semakin dikembangkan. Fase detail design bisa juga merupakan Final design stage, dimana seluruh keputusan perancangan seperti seleksi tipe permesinan, ukuran plat, dan hal-hal lainnya telah dibuat dan dikonfirmasikan dengan baik. Seluruh sistem yang dibutuhkan kapal, mesin utama dan mesin bantu telah dibuat secara terperinci, demikian pula pabrik pembuat yang diinginkan. Final design adalah detail design yang mencakup semua rencana dan perhitungan yang diperlukan untuk proses konstruksi dan operasional kapal. Bagian terbesar dari pekerjaan ini adalah produksi gambar kerja yang diperlukan untuk digunakan oleh mekanik untuk membangun lambung kapal, menginstalasi kabel-kabel dan perpipaan, dan menginstalasi mesin-mesin baik mesin induk maupun mesin bantu bantu. II. Latar Belakang Teori

Penjelasan mengenai bagian-bagian design pada spiral design adalah sebagai berikut: 2.1.

Mission Requirement

Mission requirement merupakan bagian paling awal dari konsep spiral design, dimana pada bagian ini calon pemilik kapal memberikan 5 referensi untuk membuat design kapal. 5 referensi itu adalah : 1. Type kapal (bulk carrier, tanker, kapal perang, kapal ikan, dsb) 2. Type muatan 3. Jumlah muatan atau payload) 4. Kecepatan kapal atau Service speed 5. Rute pelayaran Setelah mission requirement diterima, maka langkah berikutnya adalah mencari ukuran utama dari kapal-kapal pembanding untuk dilakukan penentuan ukuran utama kapal dengan metode penyusunan 256 set variation. Dari data kapal pembanding dan hasil perhitungan 256 set variation, maka akan diperoleh grafik regresi dan persamaan garis. Grafik ini berfungsi untuk menentukan payload yang sama atau terdekat beserta ukuran kapalnya sehingga sama atau mendekati dengan kuantitas muatan yang diminta owner atau pemesan. (Lampiran 1).

3

2.2. Lines plan and Body Plan Selanjutnya, data-data yang diperoleh dari hasil regresi linier digunakan untuk pembuatan linesplan dan body plan. Penggambaran lambung kapal pada sebidang kertas gambar dinamakan rencana garis ( lines plan/ship’s lines/lines ), bentuk lambung kapal secara umum harus mengikuti kebutuhan daya apung, stabilitas, kecepatan, kekuatan mesin, olah gerak dan yang penting adalah kapal bisa dibangun. Gambar rencana garis ( lines plan ) terdiri dari proyeksi ortographis/sikusiku dari interseksi/perpotongan antara permukaan/surface lambung kapal dan tiga set bidang yang saling tegak lurus. Lines plan terdiri dari tiga view atau sudut pandangan, yaitu body plan (transverse), sheer plan (length wise), dan half-breadth plan (top view). Sheer plan menunjukkan interseksi atau perpotongan antara permukaan/surface lambung kapal dengan bidang tengah (centreplane) – sebuah bidang vertical pada garis tengah / centreline kapal – dan bidang tegak (buttockplane) yang sejajar dengannya (centreplane), Interseksi dengan bidang tengah akan menghasilkan profil haluan/bow dan buritan/stern. Rencana sheer/Sheer plan untuk kapal komersial digambar dengan meletakkan haluan kapal/bow section pada sisi kanan. Half-breadth plan menunjukkan interseksi permukaan lambung kapal dengan bidang yang sejajar bidang dasar/baseplane horizontal, bidang dasar/baseplane adalah bidang horizontal yang melalui garis dasar/baseline. Interseksi dengan bidang-bidang tersebut akan menghasilkan half-breadth plan. Body plan menunjukkan bentuk dari station/section yang merupakan interseksi antara permukaan lambung kapal dengan bidang yang tegak lurus dengan bidang tegak/buttockplane dan bidang garis air/waterline plane.

Gambar 2. Lines plan dan Body plan

4

2.3. Kurva Hydrostatic dan Kurva Bonjean Kurva Hydrostatik merupakan kurva yang menggambarkan karakteristik badan kapal yang tercelup di dalam air. Kurva Hydrostatik dibuat dari perhitungan hydrostatik yang datanya diambil dari terdiri dari tabel rencana garis. Kurva hydrostatik terdiri dari 20 kurva yang digabung menjadi satu pada diagram dengan dua sumbu yang saling tegak lurus, dimana sumbu x merupakan garis dasar kapal, dan sumbu y merupakan sarat tiap water line. Jenis-jenis kurva hidrostatis dijelaskan pada tabel berikut: Tabel 1. Daftar Kurva Hidrostatis No

Nama Kurva

Keterangan

Satuan

1

Water Plan Area (WPA)

m2

Luas bidang garis air

2

Midship Section Area (MSA)

m2

Luas moulded kapal pada bagian midship

3

Coefficient

of

Waterline

Luas bidang air berbanding Panjang x Lebar

(CWL) 4

5

Tnne per Centimeter Immersion

maksimum kapal Ton

Jumlah ton yang diperlukan untuk merubah

(TPC)

sarat sebesar 1 cm

Midship coefficient (Cm)

Luas

moulded

kapal

bagian

midship

berbanding Lebar dan Tinggi kapal 6

Block coefficient (CB)

Perbandingan

isi

karene

(displacement

dengan Panjang x Lebar x Tinggi kapal 7

8

Transverse Center of Buoyancy

m

Jarak titik tekan buoyancy ke titik metacenter

to Metacenter (TBM)

secara melintang

Prismatic Coefficient (CP)

Perbandingan volume karene dengan volume prisma yang dibentuk oleh panjang kapal dan luas midship atau perbandingan antara koefisien blok dengan koefisien midship

9

Moment To Change Trim one Centimeter (MTC)

10

Displacement due to one

Ton meter ton

centimeter of trim by stern

Momen yang diperlukan untuk mengadakan trim sebesar 1 cm Besarnya perubahan displacement yang diakibatkan oleh perubahan 1 cm trim

(DDT) 11

Displacement (

ton

Berat air laut yang dipindahkan karena adanya volume badan kapal yang tercelup

12

Displacement Moulded (mld)

dalam air ton

berat air laut yang dipindahkan karena adanya volume karene tanpa kulit

5

13

m2

Wetted Surface Area (WSA)

luas permukaan badan kapal yang tercelup dalam air pada setiap water line

14

Shell Displacement

ton

berat air laut yang dipindahkan karena adanya kulit/pelat pada karene

15

Longitudinal Bouyancy

Center to

of

meter

Metacenter

secara memanjang terhadap titik

(LBM) 16

metasenter

Longitudinal of Keel to

meter

Metacenter (LKM) 17

LBM adalah jarak titik tekan bouyancy

Longitudinal

letak metasentra memanjang terhadap lunas kapal untuk tiap-tiap sarat kapal

Center

of

meter

jarak titik tekan bouyancy terhadap penampang midship kapal untuk setiap

Bouyancy ( LCB)

sarat kapal 18

Longitudinal

Center

of

meter

jarak titik berat garis air terhadap penampang tengah kapal untuk setiap

Floatation (LCF)

sarat kapal 19

Keel to Center of Bouyancy

meter

jarak titik tekan bouyancy ke lunas kapal

meter

letak titik metasentra melintang terhadap

(KB) 20

Transverse

of

Keel

Metacenter (TKM)

to

lunas kapal untuk tiap-tiap water line

Kurva Bonjean atau lengkung Bonjean adalah lengkung/grafik yang menunjukkan luas station sebagai fungsi sarat. Bentuk lengkungan ini mula-mula diperkenalkan oleh seorang sarjana dari Prancis yang bernama Bonjean pada abad ke-19. Jadi untuk menghitung luas station sampai setinggi sarat yang diinginkan dapat di baca pada lengkung-lengkung Bonjean dengan menarik garis mendatar hingga memotong lengkung bonjean pada station dan sarat yang diinginkan. Pada umumnya Lengkung Bonjean cukup digambarkan sampai dengan geladak tepi kapal (Upper Deck Side Line) sepanjang kapal. Fungsi kurva Bonjean adalah untuk mengetahui volume dan displacement tanpa kulit pada setiap sarat yang dikehendaki baik pada saat even keel, trim, dan saat terkena gelombang. Kurva Bonjean juga digunakan untuk melakukan perhitungan floodable length. 2.4. Floodable length dan freeboard

Floodable length atau panjang ketidaktenggelaman adalah lengkungan atau grafik dari letak dan panjang maksimal ruangan yang dibatasi oleh sekat kedap melintang, bila ruangan tersebut 6

tergenang air (mengalami kebocoran) dan sarat air dari kapal tepat menyinggung garis batas tenggelam (margin line), dimana kapal masih tepat dapat terapung atau pada saat kapal akan tenggelam. Garis batas tenggelam (margin line) adalah garis yang sejajar garis tepi geladak utama / geladak sekat pada jarak 76 mm (3inch). Atau dengan kata lain, bila sarat air melebihi garis batas tenggelam maka kapal dianggap tenggelam. Panjang ketidaktenggelaman/floodable length digunakan untuk menentukan sekat kedap air yang dihitung dimulai dari sekat tubrukan. Panjang sekat kedap air diukur dengan cara membuat segitiga sama kaki dengan sudut 63,5o terhadap lunas kapal, dimana titik puncak segitiga harus berada dibawah garis floodable length. Freeboard atau lambung bebas merupakan jarak dari geladak atas hingga garis air, atau tinggi kapal dikurangi dengan sarat kapal. Sehubungan dengan adanya muatan kapal, maka sarat kapal akan selalu berubah tergantung jumlah muatannya. Oleh sebab itu, untuk membuat batasan muatan demi keamanan dan keselamatan pelayaran, maka setiap kapal harus dipasang Plimsoll Mark. Plimsoll Mark adalah tanda garis air untuk tiap-tiap daerah pelayaran yang ukuran garis dan perhitungan masing-masing saratnya ditentukan berdasarkan konvensi internasional mengenai garis muat (International Convention on Load Line) di London tahun 1996.

Gambar 3. Plimsoll Mark Sesuai dengan konvensi ICLL, Kapal perang, Kapal yang panjangnya L < 24 m, Kapal yang

kurang dari 150 gross ton, Kapal pesiar, Kapal penangkap ikan, Kapal penyusur pantai untuk jarak dekat, dan Kapal yang berlayar di danau dan di sungai tidak perlu memasang Plimsoll Mark di lambungnya. 2.5. General Arrangements

General arrangements adalah pembagian ruangan untuk semua kebutuhan dan perlengkapan, mengkoordinasi sesuai untuk lokasi dan jalan untuk keluarnya yang ada dalam kapal. 7

General Arrangements merupakan sebuah aspek utama didalam merencanakan sebuah bangunan kapal. Ada 3 aspek penting dalam mendesain general arrangement yaitu: 1. Rencana

umum

meliputi

deskripsi

rancangan

tata

letak

ruangan,

area

dan

peralatan/perlengkapan kapal. 2. Desain

rencana

umum

merupakan

analisis

kebutuhan

ruang

dan

area

peralatan/perlengkapan serta detail perhitungannya. 3. Visualisasi desain rencana umum berbentuk gambar yang memperlihatkan tampak atas masing-masing geladak, tampak samping, tampak depan, dan tampak belakang kapal. Desain General Arrangement harus mempertimbangkan kesesuaian dengan rencana garis yang telah di kembangkan, kesesuaian terhadap DWT, kapasitas dan kecepatan yang dibutuhkan. General arrangement digunakan untuk beberapa kegunaan, tidak hanya sekedar menunjukan jenis kapal dan featurenya, Galangan kapal memanfaatkan general arrangements untuk membuat kalkulasi awal biaya pembangunan kapal serta sebagai dasar untuk membuat detail drawing. Ada beberapa hal yang penting dalam membuat general arrangements, sehingga desain yang dihasilkan bisa optimal. Hal-hal penting tersebut adalah : 1. Penentuan besarnya volume ruang muat, berdasakan pada tipe dan jenis muatan yang dimuat. 2. Metode penyimpanan muatan dan sistem bongkar muat. 3. Penentuan Volume ruangan untuk ruangan kapal mesin, berdasarkan pada tipe mesin dan dimensi mesin. 4. Penentuan volume ruangan akomodasi, berdasarkan pada jumlah crew dan penumpang dan standar akomodasi. 5. Penentuan volume tangki-tangki, terutama perhitungan volume tangki untuk minyak, ballast, pelumas mesin, berdasarkan pada tipe permesinan, type bahan bakar dan radius pelayaran. 6. Penentuan pembagian dan membatasi terhadap sekat melintang. 7. Linesplan yang telah dibuat sebelumnya. Desain ruangan yang ada dikapal ditentukan sesuai dengan fungsi dan kebutuhannya. Ruangan yang ada dikapal adalah ruang muat, ruang kamar mesin dan akomodasi atau disebut super structure (bangunan atas). Perhtungan ruangan-ruangan ini harus juga mengikuti aturan-aturan yang telah ditentukan baik oleh IMO aupun ILO, dan Biro klasifikasi dimana kapal tersebut

8

didaftarkan. Disamping itu juga dalam general arrangements direncanakan penempatan peralatan-peralatan, jalan-jalan, sistem-sistem dan peralatan bantu kapal.

Gambar 4. Contoh General Arrangements Kapal 2.6. Struktur Kapal Pada dasarnya badan kapal terdiri dari komponen-komponen konstruksi yang letaknya melintang dan membujur. Sistem konstruksi kapal ada 3 macam, yaitu :  Sistem konstruksi melintang (transverse framing system)

Sistem konstruksi yang mana beban yang bekerja diterima oleh pelat kulit dan diteruskan oleh struktur melintang kapal pada hubungan kaku ke struktur membujur kapal. Sistem kosntruksi melintang biasanya digunakan pada kapal-kapal dengan panjang kurang dari 50 meter.

 Sistem konstruksi membujur (longitudinal framing system) Beban yang diterima konstruksi membujur diteruskan pada hubungan-hubungan kaku melintang (transverse bulkheads) melalui balok-balok membujur. Kapal yang panjangnya lebih dari 50 meter menggunakan konstruksi membujur karena bermanfaat untuk menghindari efek sagging dan hooging.

9

 Sistem konstruksi campuran (mixed framing systems) Beban yang diterima oleh kapal diteruskan oleh struktur melintang dan membujur kapal. Konstruksi melintang digunakan pada bagian sisi lambung, sedangkan konstruksi membujur terdapat pada bagian dasar dan geladak. Penentuan sistem konstruksi suatu kapal sangat erat hubungannya dengan kekuatan kapal dalam rangka menahan beban yang diterima oleh kapal. Oleh sebab itu, dalam bagian struktur kapal ini, nilai kelelahan, dan kekuatan material akan dihitung sehingga dapat ditentukan tebal pelat dan profile yang akan digunakan.

Gambar 5. Struktur Melintang dan Membujur Kapal 2.7. Powering Tahap ini adalah bagian dimana desainer kapal menentukan daya mesin yang akan dipakai oleh kapal. Untuk menentukan daya mesin yang akan dipakai, maka terlebih dahulu harus dihitung tahanan kapal yang akan diterima oleh kapal. Secara umum, powering berarti bahwa sistem propeller kapal/pendorong, mesin penggerak dan lambung kapal harus dirancang yang paling efisien, yaitu jumlah energi yang diperlukan untuk propulsi kapal harus sekecil mungkin tapi harus mampu memenuhi kecepatan kapal rancang. Kecepatan kapal harus sesuai dengan daya mesin (penggerak) utama. Perkiraan daya (besar)mesin adalah berdasarkan (gaya) tahanan kapal. Komponen-komponen hambatan kapal yang a...