Download - Tahanan Froud dan ITTC 1957
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
1/13
9/20/2012
1
Perhitungan Tahanan
Kapal dengan Metode
Froude
1st
Froude
menganggap bahwa tahanansuatu kapal atau modeldapatdipisahkan ke dalam dua ba ian:(1)tahanan gesek dan(2)tahanan sisa.
Tahanan sisa ini disebabkan karena
inersia,sedangkan tahanan gesek
disebabkan karena pengaruh gayaviskositas dan gaya inersia.
1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
2/13
9/20/2012
2
Jika tahanan sisa dianggap tidak tergantungtahanan gesek maka percobaan model
dapat
dilakukan dengan cara berikut.Mengikuti hukumFroudeuntuk modelberarti:
VM
dan Vsmasingmasing adalahkecepatan modeldan kecepatan kapal,dan adalahrasio skala.
Gayagravitasikemudian direduksi ke suatu
VsVM
proporsi tertentu dan gaya viskositas ke proporsi
lain.
Halini tidak akan menimbulkan masalah apapunjika gaya viskositas baik untuk modelmaupununtuk kapal dapat dihitung keduaduanya.
1st
Tahanan total
model
RTMdiukur padasejumlah harga kecepatanV
M.Tahanan ini
kemudian dipisahkan ke dalam dua ba ian
(4.5)
RFM
adalah tahanan gesek danRRM
adalah tahanan sisa model.Jika RFM
telahdihitun maka har a tahanan sisa R
RMFMTM RRR
dapat dicari dengan Persamaan (4.5).
1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
3/13
9/20/2012
3
Dengan adanya kesamaan geometris dan harga angkaFroude
yang
sama,maka komponen tahanan modeldapat dikonversi ke dalam komponen tahanan kapal
an bersan kutan den an men alikann a den an
skala gaya:(4.6)
dimana:skala gaya tahanan sisa
skala massa jenis spesifik
gLF 3
RM
RS
FR
R
M
S
skala panjang
skala percepatan karena gravitasi Jika 1,maka sesuai dengan Hukum Perbandingan
Froude(4.7)
M
S
LL
g
RMLPRS RR
3
g
1st
Tahanan gesek kapal dihitung denganmenggunakan asas yangsama dengan waktu
menghitung tahanan gesek model. a a a anan o a
apa apa ung
dengan:
(4.8)RMLFSRSFSTS RRRRR 3
3 .
Berdasarkan anggapan yangdipakai oleh
Froude
maka koefisien gesek untuk pelat
dapat dipakai langsung untuk benda yang
berbentuk kapal.
FMTMLFSTS
1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
4/13
9/20/2012
4
Froudemenghitung tahanan gesek dengan rumus
(4.10)
rumus ini diubah oleh anaknya,R.E.Froude,menjadi
n
F fSVR
(4.11)
Kemudian diganti lagi menjadi
(4.12)
dalam hal ini
825.1fSVRf
825.1
1000SVR tF
(4.13) L adalah panjang modelatau kapal dalam meter,t suhu
dalam derajat celcius,S luas permukaan basah dalam
m2,dan Vkecepatan dalam m/det. adalah berat jenisairdalam kg/m3.
)15(0043.0168.2258.0
1392.0 tLt
1st
Model yangdipakai mempunyai permukaan yang
mulusdan koefisien gesek yangdipakai adalah koefisien gesekuntuk permukaan mulus.
Untuk kapal dapat dipakai koefisien gesek permukaankasar.
Rumus yangdiberikan untukttadi memperhitungkan halini.
Perlu puladisebutkan disini bahwa koefisien gesekanpermukaan menurut Froude untuk panjang yangbesardan kecepatan yangtinggi didapat secara ekstrapolasi
.
Panjang dan kecepatan yangdemikian ini jauh melebihi
yangdipakai percobaan.
Selain itu,tahanan tekananjuga disertakan dalamtahanan sisa,sekalipun dalam kenyataannya tahanantekanan itu sangat tergantung pada sifat kekentalanfluida. 1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
5/13
9/20/2012
5
Kelemahan metoda Froudeantara lainadalah:
1. Tahanan gesek berdasarkan hasil percobaan pada pelatdatar sehingga mengabaikan faktor bentuk dari kapal
(tebal lapisan batas tidak sama,kecepatan partikel air
disepanjang badan kapal tidak sama).
2. Tidak memperhitungkan adanya pemisahan aliranyang
terjadi pada kapal.
3. Tidak memperhitungkan pengaruh gelombangdisepanjang badan kapal yangtimbul ketika kapal
bergerak maju.
e a pun a anya e ema an erse u ,asas rou e yang
memisahkan tahanan ke dalam dua bagian itu masihmerupakan asas yangpalingbanyak dipakai di tangkipercobaan di seluruh dunia.Tetapi,dewasa ini hanyasedikit tangki percobaan yangmemakai rumus gesekandan koefisien yangdiberikan oleh R.E.Froude.
1st
1. Modeldibuat dengan angka Froudesama
Langkah umum metoda Froude:
m
m
S
S
L
V
L
V 22
2. Tahanan modeldidapat dari hasil percobaan =RTm3. Tahanan gesek modeldihitung dengan formula=RFm4. Tahanan sisa model
5. Koefisien tahanan sisa model=koefisien tahanan sisa kapalFmTmRm RRR
RS
mmm
Rm
Rm C
VS
RC
2
2
1
6. Tahanan sisa kapal =
dimana =massa jenis airlaut=massa jenis airtawar
=skala panjang
7. Tahanan gesek kapal dihitung dengan formula
8. Tahanan totalkapal
S
m
m
S
L
L
FSR
RSFSTS RRR
2
.SSSRSRS
VSCR Rm
m
S R3
1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
6/13
9/20/2012
6
Diketahui data
kapal dan model
sebagai berikut:
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
KAPAL MODEL
Darihasil percobaan didapat:
Kecepatan model =1.735m/dt
WL . .B(m) 18.30T
(m) 7.982
Luas penampang basah (m2) 3620.2Kerapatan massa fluida (r)
(kg/m3) 1025 1000
Tahanan totalmodel =4.370kg
Temperatur airtangki =100C
Temperatur airlaut =150C
Tentukan /hitung tahanan totalkapal !Metric- Unit
1st
Penyelesaian:Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
825.1SVRF
dimana:=Tahanan gesek (kggaya)=Luas permukaan basah (m2)=Kecepatan (m/dt)=Berat jenis air(kg/m3)=Koefisien tahanan gesek
untuk temperatur 150C
FR
S
V
f
L
68.2
258.01392.0
=
faktor koreksi koefisien tahanan gesek untuk temperatur berbeda dengan 150C:
Skala panjang gelombang model:
TL
T
150043.0168.2
258.01392.0150043.01'
5.22367.6
25.143
M
S
L
L
Metric- Unit1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
7/13
9/20/2012
7
Penyelesaian:
(Contd) Luas basah penampang model:
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
m2
Modeldan kapal dibuat dengan bilangan Froude yangsama:
m/dt
(a) Tahanan gesek model(modelFroude):
1510.75.22
.22
SMS
2298.85.22735.122
MSM
M
S
S VVgL
V
gL
V
825.1
MM
MM
FM VSR
Koefisien tahanan gesek model dihitung dengan formulaLeBesnerais
pada temperatur 100C:
TL
150043.0168.2
258.01392.0
10150043.01367.668.2
258.01392.0
M
0215.116772.0 xM 1713.0MMetric- Unit
1st
Penyelesaian:
(Contd)
Tahanan gesek model adalah:
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
(b)Tahanan sisa model:
825.1
1000 MM
MMFM VSR
825.1375.1151.71000
1713.01000x
xRFM
kgRFM 349.3
RMFMTM RRR
kg021.1349.3370.4 FMTMRM RRR
(c)Tahanan gesek untuk kapal :
2
2
1MMM
RMRM
VS
RC
825.1
1000 SS
SS
FS VSR
Metric- Unit1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
8/13
9/20/2012
8
Penyelesaian:
(Contd) Koefisien tahanan gesek model dihitung dengan formulaLeBesnerais
ada tem eratur 150C:
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
Tahanan gesek model adalah:
LS
68.2
258.01392.0
25.14368.2
258.01392.0
S
00177.01392.0 xS
14097.0S
825.1
1000 SS
SS
FS VSR
14097.01025x
(d)
Tahanan sisa kapal :
Modeldibuat berdasarkan bilangan Froudeyangsama,maka:
.2298.82.36201000
xRFS
kgRFS 24500
2
2
1MMM
RM
RMRS
VS
RCC
Metric- Unit1st
Penyelesaian:
(Contd) Tahanan sisa kapal :
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
SSS VS 2
21
(e)Tahanan totalkapal :
RM
MMM
SSSRSRSVS 2
..2
.
kg11925.6=kg594.11925021.1.5.22.1000
1025 3
RSR
kgRRR FSRSTS 594.3642524500594.11925
Metric- Unit1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
9/13
9/20/2012
9
Diketahui data
kapal dan model
sebagai berikut:
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
Kapal Model
Darihasil percobaan didapat:
Kecepatan model =3,5knot
WL , ,B(ft) 50,853T
(ft) 16,404
Luas penampang basah (ft2) 25598,00Kerapatan massa fluida 1,9905 1,9384
Tahanan totalmodel =7,4lbs
Temperatur airtangki =650 F
Tentukan /hitung tahanan totalkapal !
British- Unit1st
Penyelesaian: Skala panjang model= = =20
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
4,20408
Luas penampang basah model=
Modeldan kapal dibuat dengan bilangan Froudesama:
222 995,63
2025598 ft
SS Sm
knotVVgL
V
gL
VmS
m
m
S
S 65,1520.5,3
2
(a)Tahanan Gesek Model(modelfroude)
Koefisien tahanan dihitung dengan formulaLeBesnerais pada
temperature550F:
825,1.. mmmFm VSfR
010525,04,208,8
053,000871,0
8,8
053,000871,0
m
mL
f
British- Unit1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
10/13
9/20/2012
10
Penyelesaian:
(Contd) Temparature airtangki =650 F
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
00 Maka,koefisien tahanan gesek pada 650 Fadalah:
Tahanan gesek modeladalah:
(b)Tahanan sisa model:
,,
010273,010525,0%4,2%100 mf
lbsRFm 468,65,3995,63010273,0 825,1
RmFmTm RRR
Koefisien tahanan sisa model:
British- Unit
lbs932,0468,64,7 FmTmRm RRR
2
2
1mmm
Rm
Rm
VS
RC
1st
Penyelesaian:
(Contd)(c)Tahanan gesek kapal RFs
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
825,1
Temperatur perairan tempat operasi kapal =590 F
koreksi koefisien tahanan gesek
Sehingga,Tahanan gesek kapal :
sssFs
008837,04088,8
053,000871,0
8,8
053,000871,0
s
sL
f
96,0%555924,0 00 FF 008752,0008837,0%96,0100 xFs
lbsR 24339096515255980087520 825,1
(d)
Tahanan sisa kapal RRs Modeldibuat berdasarkan bilangan Froudeyangsama,maka:
British- Unit
s
2
2
1mmm
Rm
RmRs
VS
RCC
1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
11/13
9/20/2012
11
Penyelesaian:
(Contd) Tahanan sisa kapal:
Contoh Perhitungan Dengan m etoda Froude:
2
(e)Tahanan totalkapal RTS
lbs4,7656932,0201,9384
1,9905
2
3
2
em
m
S
m
S
m
S
SSSRSRs RVS
VSCR
lbs64,4156524,339094,7656 FSRSTS RRR
British- Unit1st
Perhitungan Tahanan
Kapal dengan Metode
Metoda ITTC 1957
1st
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
12/13
9/20/2012
12
Metoda ITTC
1957
adalah metoda yang
didasarkan pada asas Froude dan gariskorelasi modelkapal ITTC1957.
sebagai:
Koefisien tahanan totalmodel
210 2log075,0
RnCF
TmC
F
1st
ditentukan dari pengujian di tangki
percobaan dan dengan rumus berikut:
2
2
1mmm
Tm
Tm
VS
RC
tahanan total model
kecepatan maju model
luas permukaan basah model
massa jenis fluida tangki percobaan.
Koefisien tahanan sisa modeladalah:
Untuk pengujian modeldengan angka FroudeFmTmRm CCC Koefisien penambahan tahanan
dianggap bervariasi terhadap
ukuran kapal sebagai berikut:
yangsama engan apa ,
Koefisien tahanan totalkapal yangpermukaannya mulus adalah:
RmRS CC
RMFSTSS CCC
Banyak galangan kapal yangmenggunakan koefisien
penambahan tahanan dengan
nilai tetap,yaitu 0,4x103.
sp acemen A1,000 t 0,6 x 10-3
10,000 t 0,4 x 10-3
100,000 t 0
1,000,000 t -0,6 x 10-3
1st
ARmFSTS CCCC
koefisien penambahan tahanan untuk
korelasi model-kapal yang juga
memperhitungkan pengaruh kekasaran
permukaan model.
-
8/10/2019 Tahanan Froud dan ITTC 1957
13/13
9/20/2012
13