Tahanan Kapal (Ship Resistance)

Tenaga yang diperlukan kapal untuk melaju di air sangat tergantung bagaimana effisiensi dari system propulsinya terhadap tahanan (resistance) yang diterima oleh kapal tersebut. Tahanan kapal adalah fungsi yang sangat komplek tergantung dari variable bentuk lambung, displacement dan kecepatan.Beberapa komponen tahan kapal yang Utama adalah:- Tahanan gesek (frictional resistance)- Tahanan tekanan (form resistance)- Tahanan gelombang (wave resistance)- Tahanan tambahan di gelombang (added resistance in wave)- Tahanan Udara (air resistance)

Tahanan gesek Tahanan gesek adalah tahanan yang diterima kapal pada saat melaju yang dihasilkan akibat gesekan antara kulit lambung kapal (ship shell) dengan air. Partikel air yang terdapat pada lapisan batas (boundary layer) mengalami percepatan karena adanya kecepatan lambung kapal, sehingga menyebabkan drag karena friksi partikel air tersebut. Boundary layer ini akan semakin menebal, apalagi jika lambung kapal tidaklah streamline, seperti tumbuhnya tritip & fouling.Tahanan friksi kapal yang terkecil adalah pada saat kapal dalam kondisi baru dan kemudian akan bertambah seiring dengan semakin kasarnya permukaan lambung karena aplikasi cat yg berlapis-lapis, kerusakan lambung (deformasi, dll), korosi (pitting, dll). Hal-hal ini menyebabkan turunnya kecepatan kapal dan effisiensi secara gradual.

Tahanan tekanan (form)Momentum kapal (Momentum = massa X kecepatan) akan mendorong air kesisi samping haluan kapal dan hal ini mengakibatkan meningkatnya tekanan air pada haluan kapal. Dan tekanan ini juga akan meningkat di bagian buritan kapal, yang mana tekanan baru akan turun jika boundary layer hilang.

Tahanan GelombangTahanan ini merupakan hasil dari system gelombang sepanjang lambung kapal yang terjadi karena perbedaan tekanan tadi. Pada kapal-kapal yang didesign dengan bulbous bow akan mereduksi wave-making resistance ini secara signifikan, karena bulbous bow akan menghasilkan system gelombang tersendiri yang akan mengintervensi system gelombang kapal secara negative. Dan intervensi dari kedua system gelombang ini akan saling meniadakan masing-masingnya.

Tahanan tambahan di gelombang (added resistance in wave), type tahanan ini adalah hasil dari olah gerak kapal pitching, having dan rolling.

Tahanan Udara,Tahanan udara yang dialami kapal akan sangat tergantung dari design architecture kapal diatas air yang dilihat secara vertical, dan dapat berubah-ubah seiring naik turunnya sarat (draft) kapal.

Bagaimanapun juga untuk komponen tahanan added resistance in wave dan tahanan udara adalah sangat tergantung bagaimana arah laju gelombang dan arah angin yang dihadapi oleh kapal

dalam pelayarannya.

Beberapa hal yang dilakukan untuk mengurangi tahanan gesek/friksi karena pertumbuhan tritip pada permukaan lambung kapal, adalah aplikasi cat anti fouling (AF coat) yang dilakukan sebelum kapal turun dari docking. Dimana cat AF ini akan menghambat laju pertumbuhan tritip, sehingga menjaga lambung kapal tetap bersih dan mengurangi potensi timbulnya hambatan friksi yang besar. Yang perlu dicatat adalah saat ini IMO/ Marpol telah menerbitkan peraturan tentang pemakaian cat AF harus tanpa adanya kandungan TBT (tributilyn) pada cat karena bahan tersebut merupakan bahan pencemar.

Tahanan Kapal

Tenaga yang diperlukan kapal untuk melaju di air sangat tergantung bagaimana effisiensi dari system propulsinya terhadap tahananyang diterima oleh kapal. Tahanan kapal adalah fungsi yang sangat kompleks tergantung dari variabel bentuk lambung, displacement dan kecepatan. Beberapa komponen tahanan kapal yabg utama adalah :

-    Tahanan Gesek -    Tahanan Tekanan-    Tahanan Gelombang-    Tahanan Tambahan di Gelombang-    Tahanan Udara

Tahanan kapal adalah sebuah gaya fluida yang bekerja pada badan kapal yang sedemikian rupa

sehingga bekerja melawan gerakan kapal. Tahanan kapal (resistance) didefinisikan sebagai :

R = ½.C.ρ. V2.S

C adalah koefisien tahanan,

V kecepatan kapal,

ρ masa jenis air laut, dan

S luas permukaan basah kapal.

Tahanan total (RT) dapat diuraikan menjadi sejumlah komponen tahanan yang diakibatkan oleh

berbagai macam penyebab dan saling berinteraksi terhadap kapal. Pada sistem propulsi kapal,

daya dari motor induk hingga daya yang dibutuhkan untuk mendorong kapal mengalami reduksi

daya karena sistem propulsi ini mengalami beberapa kali proses transmisi tenaga. Pembagian

daya pada sistem propulsi kapal dapat dilihat pada bagan berikut ini :

  EHP, Effective Horse Power adalah daya yang diperlukan untuk menggerakkan kapal di air atau

untuk menarik kapal dengan kecepatan V.

  THP, Thrust Horse Power adalah daya yang diperlukan untuk menghasilkan gaya dorong pada

bagian belakang propeller kapal.

  DHP, Delivered Horse Power merupakan daya pada tabung poros baling-baling.

  SHP, Shaft Horse Power merupakan daya pada poros balingbaling.

  BHP, Brake Horse Power adalah daya yang keluar dari motor induk. Untuk pemilihan motor induk

diperlukan Brake Horse Power saat keadaan maximum continous rating.

Hambatan kapal adalah gaya yang menahan kapal ketika melaju dengan kecepatan dinasnya.

Gaya hambat ini harus dilawan oleh gaya dorong yang dihasilkan oleh mesin kapal agar tercapai

kecepatan yang dikehendaki. Hambatan total kapal dapat dibagi atas beberapa komponen, antara

lain yaitu :

         Hambatan Gesek

Hambatan gesek ini terjadi karena adanya suatu volume air yang melekat pada badan kapal yang

terbentuk pada permukaan bagian yang terendam dari badan kapal yang sedang bergerak, dikenal

sebagai lapisan batas (boundary layer). Di dalam daerah lapisan batas tersebut, kecepatan gerak

dari pada partikel-partikel zat cair bervariasi dari nol pada permukaan kulit kapal menjadi

maksimum yaitu sama dengan besarnya kecepatan aliran zat cair pada tepi dari lapisan batas

tersebut. Perubahan atau variasi kecepatan partikel-partikel zat cair inilah yang mencerminkan

adanya pengaruh intensif gaya-gaya viskositas pada lapisan batas yang menimbulkan tahanan

gesek pada lambung kapal tersebut.

 

         Hambatan Gelombang

Kapal yang bergerak dalam air akan mengalami hambatan sehingga menyebabkan terbentuknya

suatu system gelombang. Sistem gelombang ini terbentuk akibat terjadinya variasi tekanan air

terhadap lambung kapal pada saat kapal bergerak dengan kecepatan tertentu. Ada tiga jenis

gelombang yang biasanya akan terbentuk pada saat kapal bergerak yaitu gelombang haluan,

gelombang melintang pada sisi lambung dan gelombang buritan. Energi yang dibutuhkan untuk

membentuk system gelombang ini diperoleh dari gerakan kapal ini sendiri. Pemindahan energi

ini dianggap menggambarkan adanya suatu gaya yang menghambat gerak maju dari kapal dan

dianggap sebagai hambatan gelombang.

         Hambatan Bentuk

      Hambatan ini terjadi karena terbentuknya partikel-partikel air yang bergerak dalam satuan

pusaran ( eddy ). Pusaran-pusaran ini terjadi antara lain karena bentuk-bentuk yang tidak stream

line, bentuk yang demikian ini terdapat di bagian belakang kapal. Akibat terjadinya arus eddy

ini, pada bagian buritan tekanan yang terjadi tidak dapat mengimbangi tekanan pada bagian

depan sehingga timbullah suatu gaya yang melawn gerak maju dari kapal.

         Hambatan Udara

Hambatan ini terjadi pada badan kapal yang berada di atas permukaan air.

Seperti halnya pada badan kapal yang berada di bawah garis air, maka

hambatan udara juga terbagi dua menjadi hambatan gesek dan hambatan

bentuk. Kecuali dalam cuaca buruk maka hambatan udara yang dialami kapal hanya berkisar 2%

-4% dari hambatan total.

         Hambatan Tambahan

Hambatan ini terjadi karena adanya penonjolan daripada alat-alat bantu pada lambung kapal

seperti kemudi, lunas sayap, zinc anode, bentuk buritan, dll. Besarnya hambatan ini dapat

mencapai sepuluh persen dari hambatan total yang dialami.

         Hambatan Sisa

Hambatan sisa merupakan gabungan dari hambatan gelombang, hambatan bentuk, hambatan

udara dan juga hambatan tambahan. Sehingga dalam berbagai metode perhitungan hambatan

total dikenal dua buah komponen hambatan yaitu hambatan gesek dan hambatan sisa.

Dalam melakukan perancangan suatu kapal, salah aspek yang perlu diperhatikan adalah

besarnya daya penggerak kapal rancangan tersebut. Untuk melakukan perhitungan daya

penggerak tersebut, terlebih dahulu perancang harus mengkalkulasikan besarnya hambatan total

yang akan diperoleh kapal tersebut dalam melakukan kegiatan operasionalnya.

Dalam melakukan perancangan kapal, diperlukan adanya estimasi besarnya daya penggerak

berdasarkan besarnya nilai hambatan kapal tersebut. Kemudian hasil estimasi tersebut akan

dikoreksikan dengan metode-metode perhitungan hambatan. Ada banyak metode yang dapat

digunakan dalam perhitungan hambatan dalam menentukan besarnya daya penggerak, namun

dalam tugas “Hambatan dan Propulsi” ini, penulis hanya melakukan perhitungan menggunakan

metode Guldhammer dan Harvald.

Data Kapal sebagai berikut :

Lpp                  : 14.9 m

LWL               : 15.27 m

B                     : 2.92 m

T                      : 1.37 m

H                     : 1.73 m

VS (m/s)           : 4.1152

t                       : 44 hour

B/T                  : 2.13

Cb                   : 0.49

Cp                   : 0.57

1.      Harga Bilangan Froude Number  (Fn)

                Fn       =    

                            =       

2.      Penentuan permukaan basah untuk kapal ikan

S = 57.422 m2

dan S1 (permukaan basah tambahan) = (3-5)% x S maka diambil 5%

,

Si = 2.871 m2                

Maka Permukaan basah setelah terkoreksi adalah

60.;293 m2

3.      Volume (V) dan Displacement Kapal ()

Volume  = 29.93 m3

= 30.89 ton

4.      Harga ,

5.      Harga koefisien 103 CRStandar didapat dari diagram koefisien tahanan sisa terhadap rasio

kecepatan-panjang untuk harga koefisien prismatic longitudinal yang berbeda-beda pada Cp =

= 0.57 dan Fn = 03367 karena  =  4.918 diantara  =  4.5 dan  =  5

maka digunakan interpolasi.

 =  4.5 103 CR= 0.44      dan   =  5 103 CR= 0.39         

Maka dari hasil interpolasi didapat  =  4.918 103 CRStandar = 0.398

6.      Koreksi terhadap B/T bahwa 103 CR Menurut buku “Tahanan dan Propulsi Kapal” rumus 5.5.17

Hal 119 by Sv. Aa. Harvald bahwa untuk menentukan 103 CR diambil nilai koreksi 103 CR, yaitu

  

  

7.      Koreksi 103 CR terhadap haluan gelembung bahwa menurut buku “Tahanan dan Propulsi

Kapal” tabel 5.5.21 Hal 131 by Sv. Aa. Harvald karena Fn = 0.336 tidak ada dalam table maka

interpolasi didapat nilai pada antara Fn = 0.33 sebesar -0.4 dan Fn = 0.36 sebesar -0.4 maka  103

CR = -0.4

8.      Perhitungan LCBActual,

                           = -43.5 x 0.336 + 9.2 = -5.416

Menurut buku “Tahanan dan Propulsi Kapal” gambar 5.5.15 by Sv. Aa. Harvald dengan

interpolasi menggunakan nilai Fn = 0.336 didapat

LCB standar = -5.45

(%Lpp)LCB = LCBActual – LCBStandar

LCB = 0.213 %Lpp

Maka koreksi terhadap LCB 103 CR = 0  karena LCBActual di belakang LCBStandar

9.      Koreksi garis penampang 103 CR= 0  terhadap bentuk gading karena

Badan depan                  = +0.1 (ekstrim V)

Badan belakang                         = -0.1 (ekstrim V)

V+V                               = 0.1-0.1 = 0

10.  Koreksi terhadap anggota badan kapal, diantaranya :

  Daun kemudi tidak ada koreksi

  Daun kemudi tidak ada koreksi

  Bos baling-baling 103CR dinaikan sebesar 3-5% diambil 4% jadi 103CR standar +(4%. 103CR standar)

103CR standar bos baling-baling = 0.414

  Bos braket dan poros baling-baling 103CR dinaikan sebesar 5-8% diambil 8% jadi 103CR standar

+(8%. 103CR standar)

103CR braket dan poros = 0.429

Maka koreksi CR untuk anggota badan kapal :

103CR Anggota

Badan Kapal = 0.843

11.  Harga koefisien

 103CRresultan (5+6+7+8+9+10) = 0.398+0.339+(-0.4)+0+0+0.843

103CRresultan = 1.1802

Maka CRresultan = 1.18x10-3

12.  Harga koefisien CF yaitu

maka CF = 2.29x10-3

dimana

      

Menurut buku “Tahanan dan Propulsi Kapal” rumus 5.5.25 Hal 132 by Sv. Aa. Harvald koreksi

terhadap CF adalah

Maka setelah terkoreksi

13.  Harga tahanan tambahan (koefisien CA) karena pengaruh kekasaran permukaan model karena

Lwl kapal rancangan di bawah 100m yaitu 15.27 m sehingga

103CA=0.4

Maka CA= 0.0004

14.  Menurut buku “Tahanan dan Propulsi Kapal” rumus 5.5.26 Hal 132 by Sv. Aa. Harvald bahwa

koreksi tahanan angin    (103 CAA) 

103 CAA = 0,07 maka CA = 0.00007

15.  Menurut buku “Tahanan dan Propulsi Kapal” rumus 5.5.27 Hal 132 by Sv. Aa. Harvald bahwa

koefisien tahanan kemudi    (CAS) 

103 CAS = 0,04 maka CAS = 0.00004

16.  CAresultan (13+14+15) = 0.0004+0.00007+0.00004

CAresultan = 0.51x10-3

17.  Harga koefisien CT (Koef. Tahanan Gesek Menurut buku “Tahanan dan Propulsi Kapal” rumus

5.5.13 Hal 118 by Sv. Aa. Harvald), yaitu

18.  Tahanan Total menurut buku “Tahanan dan Propulsi Kapal” rumus 5.5.29 Hal 133 by Sv. Aa.

Harvald

RT = 2.1427 kN

RT = 218.66 kg

19.  Daya Efektif (PE)

PE = RT x VS

PE = 2.1427 kN x 4.1152 m/s

PE = 8.8176 kW 

PE x 1.15 (kW) = 10.14 kW

maka EHP =   =11.825 HP

Lampiran Tabel

Read Full

UkuranLPP 14.9 mLWL 15.27 m√gL 12.24 m/sB 2.92 mT 1.37 mΔ 30.89 tonV 29.93 mᶟV⅓ 3.105 mᶟPermukaan Basah (S)

57.422 m²

S₁ 2.871 m²S₁/S 0.05

KoefisienRasio B/T 2.13Cb 0.49Cm 0.86Cp 0.57L/V⅓ 4.918L/ʋ 12831932.773Posisi LCB -5.416LCB Standar -5.45ΔLCB 0.034Bentuk PenampangBelakang VDepan VGaris Perancangan

Bentuk HaluanTanpa Gembung