seakeeping print

8/18/2019 Seakeeping Print

1/20

TINJAUAN ASPEK SEAKEEPING

DALAM PERANCANGAN KAPAL

Oleh:

Ir. Arifin, MT.

Unit Pelakasana Teknis

Balai Pengkajian dan Penelitian Hidrodinamika

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi


2/20

Workshop Kelaikan Laut Militer_Seakeeping 1

1. PENDAHULUANEfektifitas pengoperasian suatu sistem terapung di laut, baik

kapal atau anjungan minyak lepas pantai, pada dasarnya sangat

dipengaruhi oleh kelayaklautan ( seaworthiness) dari sistem tersebut.

Dengan demikian, seaworthiness, yang selanjutnya merupakan indikasikeselamatan di laut, akan menjadi salah satu kriteria utama yang harus

dipenuhi oleh sistem yang dirancang. Keselamatan di laut, dalam hal ini,

meliputi keselamatan crew, barang-barang angkutan, penumpang,

peralatan dan sistem itu sendiri. Dari gambaran ini, seaworthiness dapat

dikatakan sebagai istilah umum yang menunjukkan kemampuan sistem

untuk tetap selamat pada segala bahaya di laut seperti tubrukan, kandas,

tenggelam dan pengaruh lain yang berkaitan dengan cuaca buruk.

Kalau seaworthiness pada umumnya dijadikan sebagai indikasi

keselamatan pada kondisi ekstrem, maka ada istilah seakindlinesssebagai indikasi karakteristik respons sistem terapung terhadap kondisi

lingkungan laut yang tidak terlalu buruk. Kriteria seperti pengoperasian

yang ekonomis dalam kaitannya dengan kemampuan menjaga

kecepatan, menjaga kinerja peralatan, memperkecil kemungkinan

kerusakan komponen sistem dan barang yang diangkat, serta

kenyamanan bagi penumpang dan crew, adalah merupakan faktor yang

termasuk dalam kategori seakindliness. Untuk kapal perang,

seakindliness meliputi juga kemampuan operasi yang efektif dariperalatan-peralatan elektronik, mekanis dan persenjataan di atas

geladak.

Kedua kriteria umum untuk sistem terapung sebagaimana

dijelaskan di atas, yaitu seaworthiness dan seakindliness pada dasarnya

dapat dipenuhi dengan mempertimbangkan unjuk kerja sistem, atau

diistilahkan dengan Seakeeping. Seakeeping, sebagai indikasi teknis

pengoperasian adalah merupakan suatu subyek yang cukup luas, yang

meliputi gerakan sistem terapung (amplitudo, percepatan, phase),kebasahan geladak (deck wetness), hempasan gelombang (slamming),

beban-beban hidrodinamis (tekanan, gaya, momen) dan sebagainya.

Karena kualitas sekaeeping banyak dipengaruhi oleh beban

lingkungan, maka karakteristik gelombang laut, sebagai faktor beban

luar yang paling dominan, harus dipelajari secara mendasar dan sebagai

bagian yang terpadu dari keseluruhan proses evaluasi seakeeping. Pada

evaluasi seakeeping nantinya, keganasan (severity) lautan tentu saja

tidak dapat didefinisikan secara absolut. Hal ini terutama karena untuk

tiap-tiap sistem ukuran intensitas kondisi laut (sea state) hanya dapat


3/20


ditentukan dengan mengacu pada besarnya respons dari sistem secara

individu. Dengan demikian, batas keganasan gelombang akan berlaku

berbeda-beda untuk tiap-tiap sistem. Sebagai contoh, kondisi laut 4 (sea

state 4) mungkin sudah sangat ekstrim untuk pengoperasian kapal-kapal

patroli kecil, namun untuk kapal kontainer besar atau semi-submersiblekondisi laut yang demikian masih dianggap cukup aman dalam

pengoperasiannya. Dari pertimbangan ini maka perlulah dipakai suatu

parameter standar yang terukur untuk diterapkan dalam menguji kualitas

seakeeping secara absolut, yaitu yang dikenal sebagai kriteria

seakeeping.

2. TEORI GERAK DAN PERKEMBANGANNYA

Peneliti yang dapat dianggap pionir dalam memberikan dasar-dasarteori gerak kapal atau Bangunan Laut Terapung (BLT) adalah Froude,

yaitu pada tahun 1861 telah menunjukkan metode analisa rolling untuk

kapal terapung di atas gelombang dari samping kapal [1]. Pada tahun

1896 Krylov, seorang angkatan laut dari Rusia telah menambahkan

referensi gerak kapal dengan analisanya untuk gerakan pitching dan

heaving akibat gelombang [2]. Kemudian peneliti ini juga memberikan

teori gerak kapal dalam mode enam derajad kebebasan (6 dof).

Dalam analisanya, Froude dan Krylov menerapkan asumsi bahwakeberadaan kapal tidak mempengaruhi perubahan medan tekanan dari

gelombang induksi. Dengan demikian gaya-gaya gelombang yang

bekerja pada kapal dapat diperoleh dengan mengintegrasikan distribusi

tekanan gelombang pada benda yang diam. Analisa yang demikian

selanjutnya dikenal sebagai hipotesis Froude-Krylov.

Pada awal abad ke-20, kemajuan dalam teori gerak kapal telah

banyak dicapai, utamanya dalam metode perhitungan koefisien-

koefisien massa tambah (added mass) dan redaman hidrodinamis(damping) untuk benda-benda 2 dimensi maupun 3 dimensi yang

terapung. Kemajuan teori ini telah disumbangkan oleh sejumlah peneliti

antara lain Lewis [3] dan Haskind [4].

Perkembangan teori gerak kapal selanjutnya adalah seperti yang

disajikan oleh Korvin-Kroukovsky pada tahun 1950 an. Para peneliti ini

menerapkan konsep gerakan relatif dalam memecahkan masalah difraksi

(refleksi gelombang insiden akibat keberadaan benda). Dalam hal ini

gerakan osilasi dari tiap-tiap strip 2-dimensi dalam kasus radiasi secara

sederhana digantikan dengan gerakan relatif antara benda yang tidak


4/20


bergerak dan keadaan permukaan gelombang pada setiap waktu, untuk

kemudian diperoleh gaya difraksi.

Perkembangan teori seperti di atas, semuanya masih terbatas pada

kondisi ideal, dalam artian bahwa kapal mengalami gerakaakibat

gelombang beraturan (sinusoidal). Pada kenyataannya, kapal yangbergerak di laut akan mengalami eksitasi yang bersifat acak (random),

sesuai dengan sifat alami dari gelombang laut. Berkenaan dengan hal

ini, suatu loncatan dalam pemecahan permasalahan gerak kapal di laut

telah dilakukan oleh Pierson & St. Denis pada tahun 1953 [5]. Kedua

peneliti ini menunjukkan bahwa gelombang laut yang acak dapat

diuraikan menjadi komponen-komponen gelombang sinusoidal, atau

dikenal sebagai spektra gelombang. Selanjutnya gerak kapal pada

kondisi riil dapat dianalisis dengan memadukan antara teori gerak

umum, yang diturunkan secara matematis, dengan model stokastik darimedan gelombang lautan.

Berikut ini akan diuraikan mengenai formulasi dasar gerakan kapal

akibat eksitasi gelombang beraturan, yang juga berlaku untuk BLT

lainnya. Definisi gerakan dalam enam derajad kebebasan dapat

dijelaskan dengan Gbr 1. Dengan memakai konvensi sumbu tangan

kanan, tiga gerakan translasi pada arah sumbu x, y dan z adalah masing-

masing surge, sway dan heave, sedangkan untuk gerakan rotasi terhadap

ketiga sumbu adalah roll, pitch dan yaw.

Gambar 1. Mode Gerakan Kapal

Dengan asumsi bahwa gerakan-gerakan osilasi tersebut adalah linear

dan harmonik, maka enam persamaan differensial gerakan kopel dapat

dituliskan sebagai berikut:


5/20


∑ + ̈ + ̇ + = , = 1. .6(1)

dimana M jk adalah komponen matriks massa BLT, A jk dan B jk adalah

matriks untuk koefisien-koefisien massa tambah dan redaman, C jk

adalah koefisien gaya hidrostatik pengembali, dan F j adalah amplitudogaya eksitasi dalam besaran kompleks. F1, F2, dan F3 adalah amplitudo

gaya yang mengakibatkan surge, sway dan heave, sedangkan, F4, F5, dan

F6 adalah amplitudo momen eksitasi untuk roll, pitch dn yaw. Tanda

titik menunjukkan turunan terhadap waktu.

Setelah menjelaskan dengan seksama tentang teori gerak kapal,

pada akhirnya hasil yang diperlukan oleh perancang adalah informasi

karakteristik gerakan tersebut. Informasi ini pada umumnya disajikan

dalam bentuk grafik, dimana perbandingangerakan pada mode tertentu

z j dengan parameter tinggi (atau amplitudo gelombang, ζa) diberikan

sebagai fungsi frekuensi encounter ωedari sumber eksitasi. Di sampingitu besarnya gaya yang bekerja juga dapat disajikan dalam bentuk yang

sama, bilamana diperlukan. Informasi gerakan yang demikian

dinamakan Response Amplitude Operator (RAO), seperti dicontohkan

dalam Gbr. 2 berikut.

Gambar 2. Contoh RAO Gerakan Roll dan Pitch

Perlu juga disampaikan bahwa pemecahan masalah gerak BTP

sekarang ini telah banyak didukung dengan penelitian berdasarkan

metode ekperimental. Peranan laboratorium hidrodinamika sangat besar

dalam hal ini. Data-data gerak BLT sampai dengan tahun 70-an masih


6/20


banyak diperoleh dari pengukuran model fisik. Data-data ini kemudian

dipakai dalam pengujian validitas hasil-hasil dari model matematis.

Hingga saat ini, meskipun masalah gerak kapal yang sangat kompleks

tersebut sudah dapat diselesaikan secara akurat dengan model

matematis, namun data-data model fisik masih tetap terpakai dalamberbagai perancangan praktis.

3. SPEKTRA GELOMBANG DAN RESPONS GERAKAN BLT

Analisa seakeeping tidak akan mempunyai manfaat praktis tanpa

informasi karakteristik gelombang dimana BLT akan dioperasikan.

Dalam bab ini perlu dijelaskan karakteristik gelombang laut dengan

konsep spektra gelombang. Dengan pemaduan antara spektragelombang dan perilaku gerak kapal di atas gelombang beraturan akan

didefinisikan gerakan BLT di atas gelombang riil.

3.1. Karakteristik Gelombang Acak

Bilamana seseorang mengamati permukaan laut terutama saat

terjadi angin, maka akan terlihat perubahan-perubahan puncak

gelombang dan gerakan gelombang dengan arah yang tidak beraturan.

Sifat gelombang laut yang kacau seperti ini telah menjadi kendalakemajuan penelitian perilaku bangunan laut. Meskipun begitu, akhir-

akhir ini telah dicapai kemajuan-kemajuan melalui penerapan metode

statistik untuk mendapatkan kuantifikasi sifat-sifat gelombang. Metode

ini diterapkan pertama kali oleh Pierson dan St. Denis [5], kemudian

terbukti menjadi dasar pengetahuan untuk mengidentifikasi perilaku

bangunan terapung di laut.

Gambar 3 berikut ini menunjukkan contoh time history elevasi

gelombang. Time history tersebut menunjukkan patron gelombang acak,

yang tentunya tidak dapat dikenal patronnya yang spesifik. Dengan

demikian parameter gelombang akan lebih tepat bila didefinisikan

dengan memakai besaran-besaran statistik sebagai berikut:ζa harga rata-rata (mean) berbagai pengukuran amplitudo gelombangHa harga rata-rata dari berbagai pengukuran tinggi gelombang

Tp harga rata-rata dari berbagai periode puncak gelombang

TZ harga rata-rata dari berbagai periode silang gelombang

ζ1/3 harga rata-rata dari 1/3 jumlah keseluruhan ζa yang tertinggiH1/3 harga rata-rata dari 1/3 jumlah keseluruhan Ha yang tertinggi


7/20


8/20


komponen gelombang sinusoidal dengan amplitudo ζn0 dan frekuensi ωn,yang dapat digambarkan sebagaimana Gbr 4 berikut.

Gambar 4. Gelombang Sinusoidal sebagai Komponen Gelombang Acak

3.2. Spektrum Energi Gelombang

Ukuran intensitas dari komponen-komponen gelombang sinusoidalyang membentuk gelombang acak pada umumnya dinyatakan dalam

bentuk spektrum kepadatan amplitudo energi gelombang (disingkat

spektrum energi gelombang). Dalam hal ini, besarnya energi per satu

meter persegi permukaan gelombang, untuk komponen gelombang

sinusoidal ke-n adalah:

=

(7)

Spektrum energi gelombang kemudian didefinisikan, sehingga luasanyang dibatasi oleh rentang frekuensi tertentu adalah proporsional dengan

energi total (per m2

permukaan laut) dari semua komponen gelombang

dalam rentang frekuensi tersebut. Dengan demikian dapat disimpulkan

bahwa luasan total yang dibatasi oleh spektrum adalah proporsional

dengan energi total per m2

dari keseluruhan sistem gelombang.

Berdasarkan analisa matematis dapat diketahui bahwa varian elemen

depresi gelombang acak adalah sama dengan luasan di bawah kurva

energi gelombang yang dapat dituliskan sebagai persamaan berikut:


9/20


= ∑ ( ) = ∫ ( )∞∞ (m

2)

(8)

Demikian halnya dengan kecepatan dan percepatan permukaan

gelombang dapat dianalisis dengan cara yang sama sehingga diperoleh:

= ∫ ( )∞

(m2 /det

2) (9)

= ∫ ( )∞

(m2 /det

4) (10)

Ochi & Bolton [6] menunjukkan bahwa periode puncak rata-rata dari

gelombang acak adalah

= 2⁄

(det)

(11)

= 2⁄

(det)

(12)

Perlu diketahui disini tentang hubungan antara Tp dan Tz dalam

kaitannya dengan profil gelombang acak dan spektrumnya. Bila rasio

Tp2 /Tz

2mendekati atau sama dengan 1,0 maka profil gelombang akan

menunjukkan elevasi yang berubah secara cepat melewati datum.

Sebaliknya bila rasio cukup kecil maka perubahan tersebut lebih lambat.Kasus yang pertama disebut sebagai gelombang interval sempit (narrow

band ), dan yang kedua disebut gelombang interval lebar (wide band ).

Ukuran lebar atau sempitnya elevasi disebut dengan bandwidth

parameter.

Cartwright & Longuet-Higgins [7] menunjukkan bahwa tinggi

gelombang (ataupun amplitudo) signifikan dapat mempunyai korelasi

dengan luasan di bawah spektrum, sebagai berikut:

⁄ = 4,0 1 − (m)

(13)

̅ ⁄ = 2,0 1 − (m)

(14)

Dengan demikian, untuk spektrum lebar (ϵ=1) maka:


10/20


⁄ = 2,83(15)

Dan untuk spektrum sempit (ϵ=0):

⁄ = 4,00(16)

3.3. Formula Spektrum Gelombang

Dalam perancangan struktur bangunan apung, idealnya informasi

karakteristik (spektra) gelombang untuk lingkungan dimana struktur

akan dioperasikan harus tersedia lengkap. Meskipun demikian, belum

semua wilayah lautan di dunia ini telah dilakukan obeservasikarakteristik gelombangnya. Untuk kebutuhan perancangan, maka

spektra gelombang dari lokasi lain dengan kondisi yang mirip biasanya

bisa diambil. Bila informasi inipun tidak tersedia maka dapat dipakai

formula spektra gelombang yang dapat diperoleh dari berbagai institusi.

Dewasa ini sudah banyak dipublikasikan informasi spektra

dalam bentuk perumusan empiris. Untuk dunia kelautan, formula-

formula yang banyak dikenal antara lain diberikan oleh Pierson &

Moskowitz, Bretschneider, Ochi & Hubble, JONSWAP dan lain-lain.

Bretschneider:

(17)

JONSWAP:

(18)

3.4. Gerak BLT di atas Gelombang Acak

Gerakan BLT di atas gelombang acak dapat dianalisis dengan

mentransformasikan spektrum gelombang menjadi spektrum gerakan.

Hal ini dapat dilakukan dengan mengalikan harga kuadrad ResponseAmplitude Operator (RAO) dari mode gerakan tertentu dengan ordinat


11/20


spektrum gelombang, pada frekuensi yang sama. Pendekatan yang

diusulkan oleh ST. Denis & Pierson ini valid bila harga RAO adalah

merupakan normalisasi amplitudo gerakan dengan amplitudo

gelombang.

Perlu digarisbawahi, bahwa untuk benda/kapal yang bergerak,frekuensi gelombang yang dialami akan berbeda dari frekuensi

gelombang datang yang sebenarnya. Fenomena ini terjadi karena adanya

gerakan relatif dari kapal yang mempunyai kecepatan dengan progresi

gelombang. Frekuensi relatif ini diistilahkan dengan frekuensi papasan

(encounter frequency, ωe). Hubungan antara ωe, kecepatan BLT, U,

frekuensi gelombang insiden ω, dan arah relatif gelombang, µ, adalah:

= 1 − cos (rad/det)

(19)Seperti telah dijelaskan sebelumnya, spektrum gerak BLT merupakan

hasil perkalian antara RAO dengan spektrum gelombang. Untuk

kapal/BLT yang berkecepatan U, maka persamaan spektrum gerakannya

(contoh heave) adalah

= ( )

(20)

Dalam analisa gerakan BLT di atas gelombang acak, setelahspektrum gerakan diperoleh dengan prosedur di atas, maka besaran-

besaran seperti amplitudo signifikan gerakan, kecepatan dan percepatan

dapat ditentukan dengan menghitung momen-momen spektrum seperti

telah dijelaskan dalam bab sebelumnya.

Untuk BLT yang berada di atas gelombang dengan karakteristik

tertentu, maka gerakan terbesar yang mungkin terjadi dapat dirumuskan

sebagai berikut:

̅ = 2⁄

(21)

4. PENGARUH-PENGARUH GERAKAN KAPAL

Secara alami, disamping mengalami gerakan pada saat menerima

beban eksitasi gelombang, pada BLT akan timbul juga fenomena lain


12/20


yang dapat secara langsung merupakan efek gerakan itu sendiri. Efek-

efek yang timbul tersebut tidak hanya berpengaruh pada kenyamanan ,

tetapi lebih jauh lagi berakibat pada penurunan kekuatan struktur dan

kinerja peralatan. Disamping itu, untuk kapal, dampak lain yang timbul

adalah peningkatan kebutuhan tenaga atau penurunan kecepatan. Keduahal ini jelas akan berpengaruh pada segi ekonomi pengoperasian kapal.

Berikut ini akan diuraikan 3 (tiga) aspek perilaku BLT yang diakibatkan

oleh gerakan di atas gelombang, yakni beban gelombang primer,

hempasan gelombang (slamming) dan tahanan tambah (added

resistance).

4.1. Beban Gelombang PrimerMetode klasik yang telah banyak dipakai dalam penentuan beban

gelombang untuk perancangan struktur utama kapal adalah seperti yangdiperkenalkan oleh King[7]. Dalam metode pendekatan ini, beban

(momen bending memanjang) untuk perancangan diperoleh dengan

mengasumsikan kapal berada pada kondisi keseimbangan di atas

gelombang trochoidal dengan ketinggian H=L/20. Dua kondisi untuk

mengevaluasi beban gelombang dilakukan, yaitu gelombang dengan

puncak di tengah kapal (hogging) dan puncak pada ujung-ujung kapal

(sagging).

Hasil perhitungan beban gelombang dengan metoda-metoda di atasbiasanya cukup aman untuk kapal-kapal standard. Namun dengan

berkembangnya jenis dan ukuran kapal modern, keabsahan metoda

tersebut cukup diragukan. Untuk perancangan struktur supertanker,

sebagai contohnya, analisa respons gelombang berupa momen bending

memanjang saja belum cukup, karena struktur yang demikian juga

rawan terhadap momen torsi, momen melintang serta gaya-gaya geser

pada tiga arah sumbu.

Prosedur analisa beban dinamis pada kapal yang bergerak di atas

gelombang acak adalah sama dengan gerakan kapal. Hasil utama yang

dieprlukan dalam perancangan struktur adalah beban ekstrim, dengan

tingkat keyakinan sesuai pilihan perancang. Beban ini kemudian

digunakan dalam analisa kekuatan maksimum (ultimate strength) dari

struktur.

Disamping untuk perhitungan ultimate strength, hasil perhitungan dalam

bentuk domain frekuensi ini akan dapat digunakan dalam penentuan

distribusi beban siklis.


13/20


4.2. Hempasan Gelombang

Bila kapal bergerak di atas gelombang yang secara gradual

intensitasnya (tinggi gelombang) meningkat, maka pada saat tertentu

bagian haluan kapal akan timbul/keluar di atas gelombang. Haluan yang

timbul pada saat kembali ke bawah akan mengalami hempasan di ataspermukaan gelombang. Fenomena demikian disebut slamming.

Intensitas slamming sangat tergantung pada tinggi gelombang, dan

magnifikasi gerakan akibat resonansi. Sampai dengan level tertentu

slamming ini menguat dan mengakibatkan getaran pada badan kapal,

yang selanjutnya akan menyebabkan degradasi kenyamanan personil di

atas kapal. Getaran besar ini pada kapal-kapal yang cukup lentur

mempunyai karakteristik mirip lecutan atau disebut hull-whipping.

Getaran akibat slamming yang terjadi, sedikit banyak akan berpengaruh

pada kenaikan beban dinamis, yang dinamakan beban transien.Jadi cukup jelas bahwa gerakan BLT yang cukup ekstrim akan

memperbesar kemungkinan kerusakan konstruksi. Kerusakan yang

dominan akan terjadi di bagian dasar kapal atau BLT yang terhempas

gelombang (kerusakan lokal). Lebih jauh lagi, beban transien akan akan

memberikan kontribusi pada kemungkinan kerusakan pada struktur

utama karena adanya superposisi dengan beban primer. Akibat lain yang

bersangkutan dengan slamming pada kapal adalah terjadinya penurunan

kecepatan.Dari berbagai penelitian tentang slamming, pada umumnya

besarnya tekanan hempasan, Ps , dirumuskan sebagai fungsi suatu

konstanta dan kecepatan hempasan, sebagai berikut:

= ( )

(22)

dimana:

: massa jenis air

k() : koefisien tekanan maksimumVR : kecepatan vertikal relatif badan kapal dan permukaan

gelombang

: sudut hempasan.

Koefisien tekanan maksimum oleh sebagian besar peneliti diperoleh

dengan metode eksperimen.

Dalam model matematik gerakan BLT, kecepatan relatif VR dapat

diturunkan dari gerakan vertikal relatif, ζR. karena BLT berada di atas


14/20


gelombang regular, gerakan akan mempunyai bentuk sinusoidal, maka

ζR dapat dituliskan menjadi:

= ( + )(23)

Selanjutnya, kecepatan vertikal relatif, VR, yang merupakan turunan

terhadap waktu dari ζR dapat dituliskan sebagai berikut:

= ̇ = ( + )(24)

4.3. Hempasan Gelombang

Kapal atau BLT yang bergerak di laut bergelombang akan

menerima tahanan tambah (added resistance) terhadap besarnya tahanan

di air tenang. Tahanan tambahan ini pada dasarnya diakibatkan olehintensitas gerakan dan gaya gelombang. Akibat nyata dari tahanan

tambah adalah penurunan kecepatan.

Karena Response Amplitude Operator (RAO) untuk massa tambah:

=

(25)

Maka analisa massa tambah di atas gelombang acak dapat diperoleh dariformulasi berikut:

= ∫ ( )∞

(26)

4.4. Pengaruh Gerakan Kapal Terhadap Penumpang Kapal

Gerakan kapal mempunyai 2 pengaruh yang tidak diharapkan

terhadap penumpang di kapal. Pengaruh-pengaruh tersebut bisa

menyebabkan mabuk laut dan juga mempersulit seseorang dalam

mengendalikan diri saat beraktifitas di kapal sehingga akan menurunkan

kinerjanya selama berada di kapal.

Organ keseimbangan manusia yang terletak di dalam telinga, dapat

mendeteksi perubahan besaran dan arah percepatan gravitasi yang

terjadi baik ke arah lateral maupun rotasional. Stimulasi yang berlebihan

terhadap organ tersebut terutama pada kebanyakan orang akan

mengakibatkan mabuk laut. Kondisi ini bisa menjadi lebih ringan

dengan adanya signal visual dari mata yang memandang ke area yang


15/20


16/20


Gambar 5. Motion Sickness Incidence vs frekuensi encounter.

Dari gambar terlihat bahwa nilai MSI meningkat seiring dengan

perbesaran percepatan dan terbesar pada harga frekuensi encounter

sekitar 1.07 rad/det.

4.4.2. Subjective Motion

Seorang Anak Buah Kapal (ABK) yang telah berpengalaman dan

terlatih sudah barang tentu tidak akan mengalami mabuk laut akibat

terjadinya gerakan vertikal. Akan tetapi, pengaruh gerakan-gerakan

tersebut akan menghalangi ABK dapat bekerja secara efektif. Belum ada

metode yang tepat untuk memperkirakan besarnya pengaruh tersebut,namun Shoenberger [12] memberikan satu teknik berdasarkan hasil

pengujian untuk tujuan tersebut.

Dia menggunakan objek pilot yang duduk dikursi yang mampu

membuat gerakan sinusoidal dengan amplitudo ± 1.5 m. Dari

pengujiannya diperoleh suatu hubungan harga percepatan vertikal

terhadap Subjective motion sebagaimana berikut:

= ̈ .

(29)


17/20


Selain itu diperoleh juga grafik hubungan percepatan vertikal dan

Subjective Motion untuk menilai tingkat keseriusan gangguan respon

gerakan yang terjadi terhadap efektifitas kerja ABK, sebagaimana

ditunjukkan oleh Gambar 6 berikut.

Gambar 6. Subjective Motion vs Percepatan Vertikal

5. EFEKTIFITAS PENGOPERASIAN BLTDalam prakteknya seluruh analisa seakeeping diharapkan untuk

mampu memberikan petunjuk praktis tentang perilaku BLT yang

beroperasi, baik dalam kurun waktu pendek (short term) atapun waktu

panjang (long term). Dari analisa perilaku berdasarkan kurun waktutersebut, maka dapat disimpulkan tingkat efektifitas pengoperasian

BLT.

5.1. Analisa Kurun Waktu Pendek

Pada prinsipnya, analisis kurun waktu pendek ini diarahkan pada

observasi kemampuan BLT untuk tetap bekerja dengan baik di atas

gelombang yang karakteristiknya tidak berubah. Istilah gelombang yang

karakteristiknya tidak berubah maksudnya adalah mempunyai tinggi


18/20


gelombang signifikan, H1/3 yang tetap. Ochi [8] menunjukkan perkiraan

kurun waktu gelombang konstan sebagai fungsi perubahan H1/3.

Perkiraan yang diambil dari data statistik, memberikan indikasi bahwa

kurun waktu, T, dimana gelombang mempunyai karakteristik konstan,

akan lebih pendek dengan kenaikan harga H1/3. Sebagai contoh, kurunwaktu gelombang yang mempunyai tinggi signifikan H1/315m akan

berkisar antara 3 s/d 6 jam, dan untuk H1/33,5m akan berkisar antara 40s/d 45 jam.

Dalam melakukan evaluasi kemampuan kapal untuk beroperasi

dengan efektif pada kondisi gelombang tertentu, biasanya dipakai acuan

standard yang disebut kriteria seakeeping. Bagi perancang, ada

sejumlah kriteria seakeeping yang dapat dipakai, yang telah

dipublikasikan oleh beberapa institut maupun para peneliti secara

individual. Kriteria-kriteria tersebut pada umumnya disusun berdasarkan

informasi pengalaman operator kapal, antara lain meliputi gerakan kapal

yang melampaui kemampuan ketahanan tubuh crew, tingkatan mabuk

laut penumpang, bahaya kerusakan struktur akibat hempasan, dan

faktor-faktor keselamatan lainnya. Contoh kriteria seakeeping yang

biasa dipakai untuk kapal, cukup bervariasi antara satu sumber dengan

sumber yang lain seperti tabel berikut [9].

Tabel 1. Kriteria Seakeeping untuk KapalUmum:

1. Amplitudo roll rata-rata, maksimum 120.

2. Amplitudo pitch rata-rata, maksimum 30.

3. Maksimum 3 kali slamming untuk 100 siklus gerakan.

4. Air naik ke geladak, maksimum tiap 2 menit.

5. Gerakan relatif haluan untuk rata-rata 1/10 tertinggi,

maksimum 10m.

6. Gerakan relatif signifikan pada propeller maksimum 4m.

Helikopter:

7. Harga dua kali amplitudo roll signifikan, maksimum 12,80.

8. Harga dua kali amplitudo gerakan vertikal pada landasan

helikopter, maksimum 2,75m.

9. Kecepatan vertikal signifikan pada landasan helikopter,

maksimum 2 m/det.


19/20


Dalam bab terdahulu telah dijelaskan tentang prosedur perhitungan

harga-harga karakteristik (signifikan, rata-rata). Harga-harga

karakteristik ini kemudian dihitung untuk tiap-tiap tinggi gelombang

signifikan dengan periode tertentu, sesuai dengan perumusan spektrum.

Harga yang didapat kemudian dikorelasikan dengan batasan-batasanyang ada dalam kriteria. Bila harga dari perhitungan lebih besar dari

harga maksimum dari kriteria, berarti unjuk kerja BLT pda tinggi

gelombang signifikan dan periode tertentu, tidak lagi dapat ditolerir. Hal

ini berarti tinggi gelombang signifikan tersebut menjadi batasan

maksimum BLT agar dapat beroperasi dengan baik.

5.2. Analisa Kurun Waktu Panjang

Dalam analisa kurun waktu panjang, informasi seakeeping yangakan diperoleh adalah jumlah prosentase kapal akan tetap beroperasi

untuk periode waktu yang lama. Misalnya dalam satu tahun atau seumur

kapal (sekitar 20 tahun). Untuk melakukan perhitungan, diperlukan

data-data mode operasi, yaitu kecepatan, tinggi gelombang signifikan

dan arah datangnya gelombang (wave heading). Semua data operasi ini

dicatat probabilitas kejadiannya dalam periode waktu pengoperasian

kapal tersebut.

Dari analisa spektrum sebagaimana dijelaskan dalam babsebelumnya, untuk tiap-tiap interval mode operasi, dapatlah dihitung

jumlah respons per satuan waktu (n0), yaitu:

=

(30)

Dengan mempertambahkan semua jumlah respons per satuan waktu dari

tiap-tiap mode operasi yang telah diperkalikan dengan probabilitas

kejadian masing-masing komponen mode dan kemudian mengalikannyadengan jangka waktu operasi, TL, maka dapat diperoleh jumlah respons

total:

= ∑ ∑ ∑ ∑ xTL(31)

dimana

pi : Probabilitas kecepatan

p j : Probabilitas sudut gelombang

pk : Probabilitas gabungan dari H1/3 dan periode tertentu

pl : Probabilitas sudut probabilitas spektrum


20/20

seakeeping print

Documents