Laporan TRB [PDF]

Citation preview

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sejak dimulainya produksi komersil minyak mentah pada sekitar tahun 1850, minyak mentah mulai ditransportasikan di seluruh dunia melalui lautan. Jika sebelumnya minyak-minyak mentah diangkut dengan tong kayu dan dimuat ke dalam kapal, pada teknologi sekarang telah digantikan dengan kapal-kapal tanker bertujuan untuk dapat menampung minyak mentah dengan kapasitas yang jauh lebih besar. Seiring meningkatnya permintaan akan minyak bersamaan dengan ditemukannya sumur minyak, kapal tanker semakin dibutuhkan. Dalam industri kapal perencanaan dalam konstruksi haruslah sangat diperhatikan karena menyangkut dengan keselamatan awak kapal dan juga muatan yang dapat mencemari lingkungan apabila terjadi kegagalan konstruksi di tengah lautan. Untuk itu perlu di perhitungkan segala faktor keamanan dan estetika konstruksi. Berdasarkan dari kebutuhan tersebut, Departemen Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember memiliki salah satu mata kuliah wajib bernama Perancangan Struktur Lepas Pantai Terapung (PSLPT) yang merupakan sebuah mata kuliah lanutan dari Perancangan Dasar Struktur Terapung (PDST). Apabila pada PDST mempelajari mendesain lines plan, kurva hidrostatis, dan kurva bonjean, maka pada PSPT mempelajari mendesain General Arangement tanker, menghitung volume ruangan dan tanki kapal, menghitung berat dan titik berat komponen pada lightweight dan deadweight, menghitung response amplitude operator (RAO), menghitung preliminary stability, dan menghitung distribusi berat dan longitudinal bending moment (LBM) dari desain kapal tanker yang telah dikerjakan pada mata kuliah PDST sebelumnya. Perhitungan yang meliputi: Respons Amplitude Operator (RAO), Longitudinal Bending Moment, dan Preliminary Stability, khususnya untuk bangunan floating atau bangunan apung seperti kapal tanker. RAO merupakan fungsi respon yang terjadi akibat gelombang pada rentang frekuensi yang mengenai struktur dengan memberi informasi mengenai karakteristik gerakan-gerakan bangunan laut. Prelimenary stability merupakan kemampuan kapal untuk kembali ke posisi tegak semula. Sedangkan, LBM merupakan analisis moment terbesar pada suatu gading/frame longitudinal kapal, pada kondisi operasi tertentu/beban tertentu yang mungkin ada saat operasi. Ketiga faktor tersebut sangatlah penting dalam perencanaan bangunan apung karena menentukan respon bangunan apung, kekuatan memanjang dan stabilitas akibat beban-beban lingkungan maupun beban-beban bangunan tersebut.



internal dari



1.2 Tujuan Tujuan dari mata kuliah Perancangan Struktur Lepas Pantai Terapung ini adalah: a. Untuk dapat menghitung dan menganalisa Response Amplitude Operator (RAO) dari tanker b. Untuk dapat menghitung dan menentukan Longitudinal Bending Moment yang terjadi c. Untuk dapat menghitung dan menganalisa Preliminary Stability dari tanker 1.3 Lingkup Perancangan Perancangan Struktur Lepas Pantai ini mempunyai Ruang Lingkup perancangan yaitu: a. Pembuatan General Arrangement kapal b. Perhitungan berat LWT dan DWT kapal, serta titik berat komponennya. c. Perhitungan Response Amplitude Operator. d. Perhitungan Prelimenary Stability. e. Perhitungan Longitudinal Bending Moment 1.4 Data – Data Awal 1.4.1 Principal Particulars Nama Kapal



: MT. STRONGHEAD



Kelas



: Biro Klasifikasi Indonesia (BKI)



Jenis Kapal



: Tanker



Jenis Muatan



: Premium



Jumlah Crew



: 75 Orang Tabel 1 Principal Dimension Lpp Lwl Loa B H T Vs CB



UKURAN UTAMA 220 225,12 233 32 18 13 12 6,17 0,69



m m m m m m knot m/s



1.4.2 Lines Plan AutoCad



1.4.3 Data Pompa – Pompa & Diesel Generator Diesel Generator



: 2 unit @700kW Tabel 2 Data pompa - pompa



Jenis Pump



Pompa-Pompa Uni Berat (ton) t



Cargo oil pump Fuel oil pump Lubricantion oil pump Fresh water pump SW & Ballast pump Sewage treatment plant General service pump Fire sprinkler pump OWS & Bilge pump Fire pump AC compressor



4 1 1 2 1 2 1 1 1 1 1



17,50 0,50 0,50 0,50 0,75 3,00 0,75 0,30 0,25 3,00 5,00



L (m) 1,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,75 0,5 0,5 0,5 0,75 0,8



B (m) 0,75 0,3 0,3 0,3 0,3 0,5 0,3 0,3 0,3 0,5 0,75



Tabel 3 Data control unit Control Unit Jenis Unit Berat (ton) Mechanical control : 1 1,00 Electrical control : 1 1,00 Tabel 4 Data piping and cable Piping and Cable Jenis Unit Berat (ton) Piping system : 1 10,00 unit Cable system unit



: 1



1,00



Tabel 5 Data crane



Equipmen t Crane



Other Unit Berat (ton SWL) : 2



3



BAB 2 METODOLOGI 2.1 Diagram Alir Metodologi



OWNER REQUIREMENT/ DATA LINES PLAN/ HYDROSTATIC AWAL



Lines Plan (Maxsurf Modelling, Lines Plan AutoCad)



Hydrostatic dan Bonjean



No



Verification Yes General Arrangement Concept



Lightweight Estimation



Hull Constr. Weight



Stearing Gear Room



Mech. Equip. Weight



Engine Room



Electr. Equip. Weight



Poop Deck



Furniture Weight



Bridge Deck



AA



Wheel House



Gallery Equip Weight



Lavatory Equip Weight



F’Castle Deck



Chain Locker



AA



Deadweight Estimation



Fuel & Lub. Oil Weigth



Fuel & Lub Tank



Fresh Water Weight



Fresh Water Tank



Logistic Weight



Accom Room



Crews & Crew Belongings Weight



Galery & Refr Room



Oil Cargo Tank



Oil Cargo Weight



Lavatory Room



Sea Water General Service Weight



Ballast Tank



 



General Arrangement Drawing



Weight Component/Weight Component Distribution/ Centre of Weight



Response Amplitude Operator (RAO)



Preliminary Stability



Conclusion



Longitudinal Bending Moment



2.2 Deskripsi 1. Owner Requirement/ Data Lines Plan/ Hydrostatic Awal Dalam



perencanaan



untuk



pembangunan



baru



maupun



untuk



modifikasi/konversi suatu bangunan lepas pantai terapung, didahului dengan datadata yang diperlukan dari pemilik pemesan, yang meliputi : 



Jenis Kapal







Jenis & Jumlah muatan







Daerah/rute pelayaran







Kecepatan maksimum







Jumlah crew (tentatif)







Biro Klasifikasi (tentatif)



2. Lines Plan Dari data awal Lines Plan antara lain ukuran utama kapal tanker dalam 3 (tiga) dimensi/potongan. Sehingga dalam tahap ini perlu dilaksanakan sebagai berikut: 1) Pemodelan bentuk badan kapal FSO dengan menggunakan software MaxSurf (MaxSurf Modelling). 2) Perancangan Lines Plan Kapal Tanker dengan AUTOCAD. 3. Hydrostatic & Bonjean Berdasarkan hasil Maxsurf Modeling, masih mempergunakan software Maxsurf dilaksanakan perhitungan karateristik-karateristik kapal tanker dari Waterline-0 sampai dengan Sarat Air (T), yang meliputi : 



Volume Displacement / Displacement







Jari-jari Metacentre Memanjang (LBM)







Koefisien Bentuk : Cb, Cw, Cm, Cp







Jari-jari Metacentre Melintang (TBM)







Water Plane Area (WPA)







Longitudinal Centre of Buoyancy (LCB)







Wetted Surface Area (WSA)







Midship Section Area (MSA)







Vertical Centre of Buoyancy (VCB/KB)







MTC & DDT



4. Verification



Hasil Perhitungan Hydrostatic kapal tanker pada Poin 3 harus di verifikasi dengan data awal hydrostatic. Hasil verifikasi dapat diterima apabila hasil perhitungan hydrostatic kapal tanker perbedaanya dengan data awal hydrostatic lebih kecil dari 2%. 5. General Arrangement Drawing Concept Dari hasil Lines Plan AutoCad Kapal Tanker, dapat dibuat gambar pandangan samping dan gambar pandangan atas dari potongan-potongan horisontal memanjang dari dasar (bottom), Double bottom (tank top), sampai dengan Main Deck kapal FSO. Selanjutnya diatas Main Deck pada bagian buritan dirancang bangunan atas yang meliputi: 



Double Bottom, dirancang untuk tanki-tanki bahan bakar, pelumas, air tawar, air laut ballast.







Kamar Mesin







Ruang Muat Minyak







Bangunan Atas:



6. Lightweight Estimation Komponen-komponen berat lightweight terdiri sebagai berikut: 6.1. Hull Construction Weight Berdasarkan referensi Gambar General Arrangement Concept akan dapat diestimasi bagian-bagian konstruksi badan kapal tanker yang meliputi: 



Tangki-Tangki di Double Bottom







Kamar Mesin







Main Deck, Poop Deck, Bridge Deck, Navigation Deck







Forecastle Deck







Tangki-Tangki Muatan Minyak







Tangki-Tangki Ballast Air Laut



Dengan formula pendekatan dari Lloyd Register (LR) Regulation dapat dihitung berat bagian-bagian konstruksi badan kapal tanker.



6.2. Mechanical Equipment Weight Perancangan bangunan lepas pantai terapung jenis motor tanker perlu memperhitungkan kapasitas/power mesin penggerak utama/mesin induk/main engine. Perhitungan kapasitas memerlukan besaran tahanan total yang bekerja pada motor tanker. Dari hasil perhitungan tahanan total dapat dihitung effective horese power (EHP), selanjutnya dengan asumsi besarnya propulsif coefficient (PC) akan dapat dihitung besarnya kapasitas/power mesin induk (BHP). Proses perhitungan total resistance yang bekerja pada motor tanker dapat dilaksanakan dengan software Maxsurf Resistance dengan memasukan general arrangement concept side view dan front view. Dalam operasinya, kapal tanker perlu mechanical equipment lainnya seperti pompa-pompa (pompa muatan, pompa bahan bakar, pompa minyak pelumas, pompa air tawar, pompa air laut ballast, pompa pemadam kebakaran, pompa fire sprinkler, dll), sistem pipa, mesin-mesin di geladak. Berdasarkan spesifikasi teknis/merk dari unit-unit mechanical equipment tersebut diatas akan dapat diketahui dimensi dan berat keseluruhan mechanical equipment. 6.3. Electrical Equipment Weight Untuk mengoperasikan pompa-pompa, mesin-mesin di geladak, penerangan, peralatan navigasi-komunikasi maka diperlukan: 



Main Generator







Emergency Generator







Main Switch Board (MSB)







Panel-Panel







Cable & Cable Tray Berdasarkan spesifikasi teknis/merk akan dapat diketahui dimensi dan berat



keseluruhan electrical equipment. 6.4. Furniture Weight Furniture adalah perlengkapan-perlengkapan yang ada di ruang akomodasi, ruang makan, ruang istirahat, ruang meeting, baik di Poop Deck maupun di Bridge Deck dan Navigation Deck. 6.5. Galley Equipment Weight



Galley equipment adalah perlengkapan-perlengkapan yang ada di dapur termasuk perlengkapan di Logistic Storage baik di Poop Deck maupun di Bridge Deck. 6.6. Lavatory Equipment Weight Lavatory equipment adalah perlengkapan-perlengkapan untuk kamar mandi dan toilet yang ada di Lavatory Room baik di Poop Deck, Bridge Deck, dan Navigation Deck. Berdasarkan spesifikasi teknis/jumlah perlengkapan-perlengkapan tersebut diatas akan dapat diketahui dimensi, berat, distribusi berat keseluruhan Furniture, Galley Equipment & Lavatory Equipment baik di Poop Deck, Bridge Deck, maupun Navigation Deck. 7. Deadweight Estimation Komponen-komponen berat deadweight terdiri sebagai berikut: 7.1. Fuel & Lubrication Oil Weight Untuk mengoperasikan main generator & emergency generator, maka harus dihitung volume kebutuhan bahan bakar (fuel oil) dan lubricating oil nya. Berdasarkan spesifikasi teknis/merk generator dan perencanaan waktu lamanya operasi (per-minggu/per-bulan) akan dapat dihitung volume kebutuhan/berat bahan bakar (fuel oil) maupun lubricating oil. berat/volume bahan bakar (fuel oil) maupun minyak pelumas (lubricating oil) harus disediakan dalam tangki-tangki di kapal tanker. 7.2. Fresh Water Weight Dari data owner requirement khususnya terkait jumlah crew yag bertugas di kapal tanker dan perencanaan waktu lamanya (per-minggu/per-bulan, dll) kebutuhan air tawar akan dapat dihitung volume kebutuhan/berat air tawar yang harus disediakan dalam tangki air tawar di kapal tanker. 7.3. Logistic Weight Kapal tanker selama operasinya memerlukan bahan-bahan makanan (logistik) antara lain beras, daging, ikan, sayur-sayuran, gula, kopi, teh, dll untuk keperluan konsumsi seluruh crew yang bertugas di kapal tanker. Jumlah dan berat bahan-bahan makanan (logistik) tersebut dapat dihitung dengan fungsi jumlah crew dan lamanya waktu persediaan yang diminta oleh owner. Selanjutnya ntuk volume/berat logistik tersebut diatas harus disediakan ruangan/storage di kapal tanker. 7.4. Crews & Crew Belongings Weight



Berat untuk setiap crew dan bawaannya umumnya sekitar 150 kg/orang 7.5. Oil Cargo Weight Sesudah komponen-komponen berat: bahan bakar + pelumas + air tawar + crew dan bawaannya + logistik/bahan makanan, dapat dihitung maka berat muatan minyak/gas juga akan dapat dihitung dengan cara menambahkan pada komponenkomponen berat yang sudah dapat dihitung terlebih dahulu tersebut. Total berat komponen-komponen tersebut diatas tidak boleh melebihi besaran Deadweight (DWT). Untuk menampung jumlah muatan minyak/gas tersebut diatas harus direncanakan/disediakan ruang muat minyak/gas yang pada umumnya terletak diatas double bottom, di bawah Main Deck dan didepan ruang permesinan. 7.6. Sea Water General Service Weight Kebutuhan volume air laut yang dimasukan dalam tangki-tangki di kapal tanker utamanya direncanakan untuk sea water ballast. Perlu diperhatikan, pada saat kapal tanker full load condition, tangki-tangki sea water ballast harus kosong. Dengan kata lain, tidak boleh ada berat sea water ballast. Sedangkan pada saat kapal tanker tidak full load condition atau saat ballast condition maka sea water ballast tanks baru terisi sea water ballast yang bertujuan untuk mengatur sudut trim maupun sudut heeling kapal tanker. Dalam kondisi ini, sea water ballast masuk dalam komponen berat deadweight. Dari hasil estimasi berat masing-masing komponen tersebut maka dapat menetukan volume dan berat dari fuel & lubrication oil tank, fresh water tank, accomodation room, gallery & refrigerated room, lavatory room, oil cargo tank, dan ballast tank. 8. General Arrangement Drawing Dari hasil Estimasi Berat/Dimensi/Volume Komponen-Komponen : Mechanical Equipment, Electrical Equipment, Furniture, Galley Equipment, Lavatory Equipment, Fuel Oil, Lubricating Oil, Fresh Water, Logistic, Sea Water General Service, Oil/Gas Cargo, selanjutnya diplotkan ke dalam General Arrangement Drawing Concept. Sesuai dengan hasil estimasi khususnya Dimensi dan Volume dari KomponenKomponen Lightweight dan Deadweight tersebut diatas akan dapat diperoleh kebutuhan Ruang Mesin, Ruang Akomodasi, Ruang Navigasi, Tangki Bahan Bakar, Tangki Pelumas, Tangki Air Tawar, Tangki Air Laut Ballast, serta Tangki Muatan Minyak/Gas yang Optimal. Sehingga dapat diperoleh General Arrangement Drawing yang Optimal juga.



9. Weight Component/Weight Component Distribution/ Centre of Weight Dari hasil Estimasi Berat/Dimensi/Volume Komponen-Komponen : Konstruksi Badan Kapal, Mechanical Equipment, Electrical Equipment, Furniture, Galley Equipment, Lavatory Equipment, Fuel Oil, Lubricating Oil, Fresh Water, Logistic, Sea Water General Service, Oil/Gas Cargo, selanjutnya dilaksanakan perhitungan-perhitungan: 



Lightweight (Ton)







Deadweight (Ton)







Displacement (Ton)







FSO Centre of Weight (LCG, TCG, VCG/KG)



10. Response Amplitude Operator (RAO) Response Amplitude Operator (RAO) merupakan fungsi respon yang terjadi akibat gelombang dalam rentang frekuensi yang mengenai struktur. RAO memberikan informasi tentang karakteristik gerakan-gerakan bangunan laut terapung yang disajikan dalam bentuk grafik, dimana absisnya adalah frekuensi dan ordinatnya merupakan rasio antara amplitudo gerakan bangunan laut terapung pada mode tertentu dengan amplitudo gelombang. Dalam mengerjakan Response Amplitude Operator (RAO), pemodelan kapal untuk melakukan kalkulasi motion menggunakan software MOSES. Motion dilakukan dengan kondisi kapal mengapung bebas tanpa adanya sistem tambat. Langkah-langkah pengerjaan RAO menggunakan software MOSES. 1) Menyiapkan data-data yang dibutuhkan untuk input dalam MOSES. Input data yang diperlukan berupa file dalam format file.dat dan file.cif. Data tersebut didapatkan dari software MOSES Modeler. Kapal yang sebelumnya dimodelkan dengan menggunakan software MAXSURF Modeler merupakan input data .dat sebagai data kapal. Dan untuk file.cif berupa perintah. Pada kapal dengan menggunakan model surface 3D Diffraction dengan jarak meshing sebesar 2 meter. 2) Hal yang perlu diinput selanjutnya berupa pusat massa (centre of gravity sumbu-x, y, dan z, radius girasi Kxx, Kyy dan Kzz). 3) Dilanjutkan dengan komponen berupa arah sudut datang gelombang, yaitu 0 deg, 45 deg, 90 deg, 135 deg dan 180 deg. 4) Periode yang digunakan merupakan periode gelombang laut yang umum terjadi, yaitu 2 s – 20 s atau pada rentang frekuensi sudut gelombang sebesar 3.14 rad/s – 0.314 rad/s.



5) Running menggunakan software MOSES dilakukan sesuai dengan data kappal dan komponen yang digunakan. 6) Hasil ataupun output yang dilakukan berupa file.out, file.log dan file.gra. File.out berupa hasil kalkulasi MOSES. File.log berupa log/ history aktifitas selama proses running untuk mengetahui adakah error ataupun warning. File.gra berisi model gambar tampak atas, samping, depan, belakang dan isometrik. 7) Output ditabulasi pada Ms. Excel untuk melihat motion pada variasi heading 0 deg, 45 deg, 90 deg, 135 deg dan 180 deg dengan absis berupa frekuensi gelombang. 11. Preliminary Stability Stabilitas sebuah tanker, dapat diartikan sebagai kemampuan tanker untuk mampu kembali ke posisi semula/tetap mengapung tegak di permukaan laut. Perhitungan stabilitas dapat dilakukan menggunakan software MaxSurf Stability Advanced pada kondisi full load dan light load. Dalam pengerjaan premilinary stability menggunakan software Maxsurf, dikerjakan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut: 1) Input design bangunan apung pada MaxSurf Stability Advanced Untuk melakukan perhitungan stabilitas menggunakan software Maxsurf Stability hal yang pertama dilakukan adalah memasukkan data awal bangunan apung dengan fungsi open design yang telah didesain sebelumnya. 2) Input Heel Angle Kemudian memasukkan sudut oleng yang digunakan dalam perhitungan stabiltas dengan fungsi heel, masukan didasarkan pada variasi data yang diperlukan. 3) Input Loadcase Dalam pengaplikasian loadcase, ada satu kondisi yang digunakan yaitu fullload. Keduanya dimasukkan bergantian setelah perhitungan stabilitas masing-masing kondisi telah selesai dihitung. Pada langkah ini juga dimasukkan nilai-nilai titik berat masing-masing komponen pada tiap loadcase. 4) Running Stability Langkah terakhir adalah menjalankan fungsi run, namun sebelum menjalankan fungsi tersebut pastikan tipe analisisnya telah dibenarkan yaitu Large Angle Stability. 12. Longitudinal Bending Moment Perhitungan longitudinal bending moment dapat dilakukan menggunakan software MaxSurf Stability Advanced dengan memasukan general arragement yang telah dibuat



kemudian dianalisis dari moment bending kapal pada kondisi full load dan light load saat kondisi sagging dan hogging. 13. Conclusion Langkah terakhir adalah menarik kesimpulan dari hasil analisi dan pembahasan berdasarkan tujuan yang telah dirumuskan.



BAB 3 DASAR TEORI 3.1 Pembuatan General Arrangement General Arrangement (GA) merupakan sebuah gambar konsep pembagian ruangan dan tangka pada linesplan kapal. Gambar ditinjau dari tiga arah pandangan, yaitu pandangan atas, pandangan perpotongan horizontal memanjang (longitudinal) dan horizontal melebar (transversal). Gambar pada perpotongan memanajng dari dasar (bottom), double bottom (tank top), sampai dengan main deck kapal. Pembagian ruangan dan tangka pada dasar sampai maindeck adalah sebagai berikut: 1.



Kamar Mesin



2.



Lubricants Oil Tank



3.



Fresh Water Tank



4.



Fuel Oil Tank



5.



Cargo Oil Tank



6.



Wter Ballast Tank



Pada tahap ini, pembagian volume tanki disesuaikan dengan kebutuhan dan spesifikasi dari kapal. Setelah itu membuat bangunan diatas main deck pada bagian buritan dan haluan kapal dengan pendefinisian sebagai berikut: 1.



Poop Deck Panjang



= (15-20)% x Lengt Prependicular (LPP) diukur dari After



Prependicular (AP) Tinggi = 2,25 – 2,5 m 2.



Bridge Deck Panjang



= disesuaikan dengan kebutuhan akomodasi crew



Tinggi = 2,25 – 2,5 m



3.



Navigaton Deck Panjang



= disesuaikan dengan kebutuhan tuang penempatan board



untuk alat-alat navigasi dan komunikasi, kemudi steering unit, ruang radio, dan ruang peta. Tinggi = 2,25 – 2,5 m 4.



Forecastle Deck Panjang



= (5-8)% x Lengt Prependicular (LPP) diukur dari Fore



Prependicular (FP) Tinggi = 2,25 – 2,5 m 3.2 Perhitungan Volume Ruangan dan Tangki Kapal tidak memiliki bentuk yang benar benat persegi maka dari itu ruang-ruang yang akan didesain juga tidak benar-benar memiliki bentuk persegi, sehingga untuk menghitung volume ruangan mengikuti bentuk lambung kapal. Oleh karena itu untuk menghitung volume menggunakan persamaan pada perhitungan luas station dan water plan area. Sehingga dalam menghitung volume yang menggunakan perhitungan luas awalnya digunakan persamaan Simpson 1 dan Simpson 2. Persamaan tersebut dapat didefinisikan sebagai berikut: 



h Simpson1= ( y 1+ 4 y 2 + y 3) 3



Gambar 6 Keterangan Rumus Simpson 1 Keterangan: Y = panjang dari centreline h = lebar antar y







3 Simpson 2= h( y 1+3 y 2 +3 y 3 + y 4 ) 8



Gambar 7 Keterangan Rumus Simpson 2 Y = panjang dari centreline h = lebar antar y Station merupakan bidang penampang melintang sepanjang kapal dari buritan hingga haluan, yang merupakan potongan-potongan vertical melintang sepanjang kapal. Sedangkan, waterline merupakan bidang penampang horizontal memanjang kapal dari bagian dasar badan kapal sampai dengan sarat air maksimum



Gambar 8 Ilustrasi Sation



Gambar 9 Ilustrasi Waterline Area



3.3 Perhitungan Berat dan Titik Berat Komponen Lightweight Pada perhitungan berat konstruksi badan tanker secara keseluruhan pada umumnya dalam perancangan tanker, semua komponen-komponen berat konstruksi badan tanker harus dihitung masing-masing tersendiri, hal ini umumnya disebut dengan “Scantling



Calculation” sesuai dengan Class Regulation yang akan dipakai sebagai



dasar dalam proses perencanaan. Namun mengingat dalam materi mata kuliah Perancangan Struktur Lepas Pantai Terapung ini terdapat beberapa keterbatasan, maka untuk komponen- komponen berat konstruksi badan tanker, propeller, poros propeller, kemudi, mesin kemudi, peralatan tambat, dan permesinan gladak akan dipakai dengan pendekatan berdasarkan Lloyd’s Register (LR). 3.3.1 Berat Konstruksi Badan Tanker Tahapan-tahapan perhitungan komponen-komponen berat konstruksi badan tanker sesuai LR adalah sebagai berikut. Komponen-komponen berat konstruksi deck pada LR di dalamnya sudah termasuk furniture. Semua komponen pada berat konstruksi ini dihitung atau estimasi dari gambar konsep General Arrangement. A.



Berat Konstruksi Main Deck



W_md=0,1292 x V_md Keterangan : W_md = berat konstruksi main deck (ton)



V_md = volume konstruksi main deck (𝑚3). 2.3.1.2 Berat Konstruksi Poop Deck W_pd=0,1292 x V_pd Keterangan : W_pd = berat konstruksi main deck (ton) V_pd = volume konstruksi main deck (𝑚3) 2.3.1.3 Berat Konstruksi Bridge Deck W_bd=0,1292 x V_bd Keterangan : W_bd = berat konstruksi main deck (ton) V_bd = volume konstruksi main deck (𝑚3)



B. Berat Konstruksi Navigation Deck W_dh=0,1185 x V_dh Keterangan : W_dh = berat konstruksi main deck (ton) V_dh = volume konstruksi main deck (𝑚3) 2.3.1.5 Berat Konstruksi Forecastle Deck W_fd=0,0897 x V_fd Keterangan : W_dh = berat konstruksi main deck (ton) V_dh = volume konstruksi main deck (𝑚3)



3.3.2 Berat Equipment di Ujung Tanker Perhitungan berat ini meliputi perhitungan berat anchor, cables, hawsers, windlass, capstans, bollards, dan steering gear Ujung Forward – Wf = (43.75 〖Lpp〗^2)/10^4 (ton) Ujung After – Wf = (10,94 〖Lpp〗^2)/10^4 (ton)



3.3.3 Berat Cargo Crane (Crane) W_cg=(0,008 ∑(S.W.L)^2+5 n_b )+10 (ton) Keterangan : ∑(𝑆. 𝑊. 𝐿)2 = jumlah kuadrat dari beban kerja yang aman/Safe Working Load (SWL) dari derek individu di posisi itu 𝑛𝑏 = jumlah boom sesuai posisi dan tidak boleh melebihi 4



3.3.4 Berat Deep Tanks dan Peak Tanks Berat deep tanks dan peak tanks ini merupakan berat berat yang meliputi tanki bahan bakar, tanki air tawar, tanki pelumas, dan lain-lain. W=0,0897 x V Keterangan : V = kapasitas tanki (𝑚3) menghitung terlebih dahulu berat isi tanki seperti bahan bakar, air tawar, pelumas. Berat isi tanki tersebut diatas dihitung untuk keperluan pergi-pulang (PP). Berat ini harus didistribusikan secara merata keseluruh tanki. Ketika diberi cofferdam, rumusnya menjadi : W=0,1005 x V (ton)



3.3.5 Berat Kamar Mesin Berat kamar mesin meliputi berat mesin, bersama dengan berat struktur tambahan di dalam kamar mesin, funnel, dan lain-lain. Karena variasi mesin dan alat bantu untuk kebutuhan daya yang serupa, bobot mesin haris diberikan berdasarkan data dari hasil perhitungan power mesin dan maker mesin. W=W_m+(0,044L- 1,17)le (ton) Keterangan : le = panjang kamar mesin (m) 𝑊𝑚



= berat mesin induk + mesin bantu/generator, silencer, pompa-pompa, compressor, sistem



perpipaan, plate grating, tangga, ruang kontrak, spare part, small tank, dan sebagainya. yang berada di ruang permesinan. Tetapi tidak termasuk berat propeller, poros propeller, dan funnel.



3.3.6 Berat Propeler dan Poros Propeler Berat ini meliputi propeller, poros propeller, dan struktur tunnel. Rumus dibawah ini digunakan jika berat propeller diketahui :



Untuk kapal single screw Untuk kapal twin screw



W=W_p+0,67 ls (ton) W=W_p+1 ls (ton)



Jika tidak diketahui berat propeller, poros propeller, dan struktur tunnel maka digunakan rumus berikut: Untuk kapal single screw Untuk kapal twin screw



W=ls (0,0164L+S )(ton) W=1,5 ls (0,0164L+S )(ton)



Keterangan : Wp



= berat propeller dan poros propeller (ton)



ls



= panjang poros propeller dihitung dair titik pusat propeller sampai dengan bulkhead bagian



belakang kamar mesin (m) L



= panjang Lpp (m)



S



= koefisien yang didapatkan dari grafik perbandingan ls/L (pada gambar di bawah ini)



Gambar 10 Kurva Value S



3.3.7 Titik Berat Lightweight Titik berat lightweight merupakan letak suatu titik pada tiap komponen ruang kapal di mana berat semua bagian benda terpusat pada titik tersebut yang dimana pada hal ini mencari titik berat pada



lightweight. Pada pencarian titik berat struktur ini, dicari terhadap 3 sumbu yaitu pada sumbu X (Longitudinal Center of Gravity), sumbu Y (Transversal Centar of Gravity), dan sumbu Z (Vertical Center of Gravity). Untuk titik berat lightweight sendiri yang perlu ditinjau yaitu : a. Konstruksi main deck b. Konstruksi poop deck c. Konstruksi bridge deck d. Konstruksi navigation deck e. Konstruksi forecastle deck f. Ujung after dan foward g. Propeller dan kemudi h. Kamar mesin i. Ujung forward ballast tank j. Ujung after ballast tank k. Konstruksi double bottom tank l. Konstruksi cargo oil tank



3.4 Perhitungan Berat dan Titik Berat Komponen Deadweight Pada perhitungan berat dan titik berat komponen-komponen deadweight ini terdiri dari beberapa elemen sebagai berikut :



3.4.1 Berat Fresh Water Dari data owner requirement khususnya terkait jumlah crew yang bertugas di Tanker dan perencanaan waktu lamanya (per-minggu/per-bulan, dan lain-lain) kebutuhan air tawar akan dapat dihitung volume kebutuhan/berat air tawar yang harus disediakan dalam tangki air tawar di FSO. W_FW = Σcrew x (250~300))liter/hari x Tv (ton) Keterangan: Tv = Voyage time/waktu pelayaran (hari)



3.4.2 Berat Logistik (Provision) Tanker selama operasinya memerlukan bahan-bahan makanan (logistik) antara lain beras, daging, ikan, sayur-sayuran, gula, kopi, teh, dan lain-lain untuk keperluan konsumsi seluruh crew yang bertugas di Tanker. Jumlah dan berat bahan-bahan makanan (logistik) tersebut dapat dihitung dengan



fungsi jumlah crew dan lamanya waktu persediaan yang diminta oleh owner. Selanjutnya untuk volume/berat logistik tersebut diatas harus disediakan ruangan/storage di Tanker.



3.4.3 Berat Crew dan Barang Bawaan (Wcrew) Berat untuk setiap crew dan bawaannya umumnya sekitar 150 kg/crew. Berat total dan bawaannya : Wcrew = ∑crew x 0.15



3.4.4 Berat Oil / Gas Cargo Sesudah komponen-komponen berat (bahan bakar, pelumas, air tawar, crew) dan bawaannya serta logistik/bahan makanan, dapat dihitung maka berat muatan minyak/gas juga akan dapat dihitung dengan cara menambahkan pada komponen-komponen berat yang sudah dapat dihitung terlebih dahulu tersebut. Total berat komponen-komponen tersebut diatas tidak boleh melebihi besaran Deadweight (DWT). Untuk menampung jumlah muatan minyak/gas tersebut diatas harus direncanakan/disediakan ruang muat minyak/gas yang pada umumnya terletak diatas double bottom, di bawah Main Deck dan didepan ruang permesinan. Berat muatan kapal adalah salah satu komponen berat DWT yang ditentukan atau diminta oleh pemesan/pemilik tanker. Seperti sudah dijelaskan di bab awal, berat dan jenis muatan termasuk dalam owner requiement. Namun demikian dalam proses/tahapan perancangan tanker, pihak konsultan perencana harus merencanakan tangki/ruangan yang harus sesuai atau tepat dengan berat dan jenis muatan sesuai yang diminta owner. Untuk merencanakan kebutuhan volume tangki muatan atau ruang muatan, dapat dihitung sebagai berikut :



A. Muatan Minyak Berat muatan minyak: Wf = Displacement-(lightweight+deadweight)(ton)



B. Muatan Padat Berat muatan padat: Wcargo = Vcargo/S.F (ton) Hal ini ditentukan oleh dari owner requirement. S.F



= Stowage Factor (𝑚3/ton)



Vcargo = Volume ruangan padat (𝑚3/ton)



3.4.5 Berat Sea Water General Service Kebutuhan volume air laut yang dimasukan dalam tangki-tangki di FSO/tanker utamanya direncanakan untuk sea water ballast. Pada saat FSO/tanker full load condition, tangki-tangki sea water ballast harus kosong. Dengan kata lain, tidak boleh ada berat sea water ballast. Sedangkan pada saat FSO/tanker tidak Full Load Condition atau saat ballast condition maka sea water ballast tanks baru terisi sea water ballast yang bertujuan untuk mengatur sudut trim maupun sudut helling FSO/tanker. Dalam kondisi ini, sea water ballast masuk dalam komponen berat deadweight.



3.4.6 Estimasi Kebutuhan Ruang Tanki Dari hasil estimasi berat yaitu fuel oil, lubricating oil, fresh water, logistik, sea water general service, oil/gas cargo, selanjutnya dapat dihitung kebutuhan ruangan-ruangan tangki fuel oil, lubricating oil, fresh water, logistik, sea water general service, oil/gas cargo sebagai berikut : A. Volume Fuel Oil Tank (VFO) V_FO= W_FO/ρ_FO (m^3) Keterangan: 𝑊𝐹𝑂



= berat muatan fuel oil (ton)



𝜌𝐹𝑂



= berat jenis bahan bakar (ton/𝑚3)



B. Volume Lubricant Oil Tank V_LO= W_LO/ρ_LO (m^3) Keterangan: 𝑊𝐿𝑂



= berat muatan lubrication oil (ton)



𝜌𝐿𝑂



= berat jenis minyak pelumas (kg/𝑚3)



2.4.7.3 Volume Fresh Water Tank V_FW= W_FW/ρ_FW (m^3) Keterangan: 𝑊𝐹𝑊 = berat muatan air tawar (ton) 𝜌𝐹𝑊



= berat jenis air tawar (1 ton/𝑚3)



C. Sea Water General Service Tank 



𝑊𝑓 = berat muatan minyak (kg)







𝜌𝑓 = berat jenis minyak (kg/𝑚3)







Volume Muatan padat (Vcargo)







Vcargo = Wcargo x S.F (m^3)







Vf=



Wf 3 (m ) ρf



Keterangan : Wcargo = berat muatan padat (ton) S.F



= stowage factor (𝑚3/ton)



D. Titik Berat Deadweight Kebutuhan volume air laut yang dimasukkan dalam tangki-tangki di FSO/tanker utamanya direncanakan untuk General Service antara lain pemadam kebakaran dan sea water ballast. Pada saat tanker full load condition, tangki-tangki sea water ballast harus kosong. Dengan kata lain, tidak boleh ada berat sea water ballast. Sedangkan pada saat tanker tidak full load condition atau saat ballast condition maka sea water ballast tanks baru terisi sea water ballast yang bertujuan untuk mengatur sudut trim maupun sudut helling tanker. Dalam kondisi ini, sea water ballast dalam komponen berat deadweight. E. Ruang Logistik (Ruang Provision) FSO selama operasinya memerlukan bahan-bahan makanan(logistik) antara lain beras, gula, kopi, the (jenis provision ini masuk di dry store), daging, ikan, sayur-sayuran (jenis provision ini masuk di refrigerated/wet store) untuk keperluan konsumsi seluruh crew yang bertugas di FSO. Jumlah dan berat bahan-bahan makanan (logistik) tersebut dapat dihitung dengan fungsi jumlah crew dan lamanya waktu persediaan yang diminta oleh owner. Selanjutnya untuk volume/berat logistik tersebut diatas harus disediakan ruangan/storage di FSO. F. Cargo Oil / Gas Tank Sesudah komponen-komponen berat dihitung seperti bahan bakar, pelumas, air tawar, crew, dan logistik, dapat dihitung maka berat muatan minyak/gas juga akan dapat dihitung dengan cara menambahkan pada komponen-komponen berat yang sudah dapat dihitung terlebih dahulu tersebut. Total berat komponen-komponen tersebut diatas tidak boleh melebihi besaran deadweight (DWT). Untuk menampung jumlah muatan minyak/gas tersebut diatas harus direncanakan/disediakan raung muat minyak/gas yang pada umumnya terletak diatas double bottom, di bawah main deck dan didepan ruang permesinan. Berat muatan tanker adalah salah satu komponen berat DWT yang ditentukan atau diminta oleh pemesan/pemilik tanker. Seperti sudah dijelaskan di bab awal, berat, dan jenis muatan termasuk dalam owner requirement.



Namun demikian dalam proses/tahapan perancangan tanker, pihak konsultan perencana harus merencanakan tangki/ruangan yang harus sesuai atau tepat dengan berat dan jenis muatan sesuai yang diminta owner. Untuk merencanakan kebutuhan bolume tangki muatan atau ruang muatan, dapat dihitung sebagai berikut : Volume Muatan Minyak (Vf) V_f= W_f/ρ_f (m^3 ) Keterangan: Titik berat lightweight merupakan letak suatu titik pada tiap komponen ruang kapal di mana berat semua bagian benda terpusat pada titik tersebut yang dimana pada hal ini mencari titik berat pada lightweight. Pada pencarian titik berat struktur ini, dicari terhadap 3 sumbu yaitu pada sumbu X (Longitudinal Center of Gravity), sumbu Y (Transversal Centar of Gravity), dan sumbu Z (Vertical Center of Gravity). Untuk titik berat lightweight sendiri yang perlu ditinjau yaitu : 



Crew main deck, poop deck, bridge deck







Provision







Fuel Oil Tank







Lubricant Oil Tank







Fresh Water Tank







Muatan Cargo Oil Tank



3.5 Teori Gerakan Bangunan Apung Sebuah kapal dibangun dengan tujuan untuk digunakan sebagai sarana trasnportasi, pengiriman barang dan material, serta storage. Untuk dapat menjalankan berbagai macam fungsi tersebut, sebuah kapal mempunyai beberapa karakteristik. Kapal tersebut harus mampu untuk mengapung dengan stabil, bergerak dengan smooth, mampu untuk bermanuver di atas laut, dan mampu untuk menahan beban dari lingkungannya. Sebuah kapal yang bergerak pada permukaan laut selalu mengalami gerak osilasi. Gerakan osilasi yang dialami bangunan terapung selalu terdiri dari 6 mode gerakan bebas, dimana 3 mode gerakan merupakan gerakan translasional dan 3 gerakan lainnya merupakan gerakan rotasional.



3.5.1 Gerakan Translasional Gerakan osilasi pada kapal dapat disebabkan oleh beberapa gaya seperti gaya eksitasi, gaya peredam, gaya inersia, serta gaya pengembali. Ketika semua gaya bekerja maka gerak ini termasuk forced damping motion. Karena tanpa adanya momen, gerakan-gerakan dibawah ini dapat di golongkan sebagai gerakan kapa translasional. Larakteristik gerakan kapal dapat dijelaskan dalam 3 gerakan osilasi translasional, yaitu:







Surging, gerakan osilasi translasional arah sumbu x, gerakan maju dan mundur searah dengan arah gerak kapal.







Swaying, gerakan osilasi translasional arah sumbu y, gerakan ke samping portside dan starboard kapal.







Heaving, gerakan osilasi translasional arah sumbu z, gerakan naik dan turun.



Gambar 11 Gerakan translasional kapal



3.5.2 Gerakan Rotasional Sebuah kapal akan mengalami gerakan harmonis sepanjang sumbu-x, sumbu-y, atau sumbu-z jika diberikan kecepatan menjauhi titik setimbangnya. Momen sangat diperhatikan ketika membicarakan masalah gerak rotasi. Gerakan yang disebabkan oleh gaya eksitasi, gaya pengembali, momen inersia, dan momen redam ini digolongkan sebagai gerakan rotasional. Karakteristik gerakan kapal dapat dijelaskan dalam 3 gerakan osilasi rotasional, yaitu: 



Rolling, gerakan osilasi rotasional terhadap sumbu x, kapal bergerak dari arah starboard ke portside lalu kembali lagi ke starboard







Pitching, gerakan osilasi rotasiona; terhadap sumbu y, gerakan trim haluan atau buritan pada kapal







Yawing, gerakan osilasi rotasional terhadap sumbu z



Gambar 12 Gerakan Rotasional Kapal



3.6 Response Amplitude Operator (RAO) Response Amplitude Operator (RAO) merupakan alat untuk mentransfer beban luar dalam hal ini gelombang dalam rentang frekuensi menjadi bentuk respon yang diterima pada suatu struktur. Sehingga umumnya RAO juga dikenal sebagai transfer function (Chakrabarti, 1987). Selain itu RAO juga bisa diartikan sebagai hubungan antara amplitudo respon terhadap amplitudo gelombang (Ϛrespon/Ϛgelombang). Amplitudo respon bisa berupa gerakan, tegangan, maupun getaran. Memberikan informasi tentang karakteristik gerakan-gerakan bangunan laut terapung yang disajikan dalam bentuk grafik, dimana absisnya adalah frekuensi dan ordinatnya merupakan rasio antara amplitudo gerakan bangunan laut terapung pada mode tertentu dengan amplitudo gelombang. Bentuk umum grafik response gerakan bangunan apung diberikan pada gambar 13:



Gambar 13 Kurva RAO Mengacu pada Gambar 13, kurva respons gerakan bangunan apung pada dasarnya dibagi menjadi tiga bagian: Sub-Kritis adalah bagian frekuensi rendah, atau gelombang (dengan periode) panjang, yang disebut daerah sub-kritis. Pada daerah ini bangunan laut akan bergerak mengikuti pola atau kontur elevasi gelombang yang panjang sehingga amplitudo gerakan kurang lebih akan ekuivalen dengan amplitudo gelombang, atau disebut sebagai contouring. Dalam korelasi persamaan hidrodinamis, di daerah frekuensi rendah, atau ω2 kurang dari k/(m+a), gerakan akan didominasi oleh faktor kekakuan. Kritis, meliputi pertengahan lengan kurva di sisi frekuensi rendah sampai dengan puncak kurva dan diteruskan ke pertengahan lengan kurva di sisi frekuensi tinggi. Puncak kurva berada pada frekuensi alami, yang merupakan daerah resonansi, sehingga respons gerakan mengalami magnifikasi, atau amplitudo gerakan akan beberapa kali lebih besar daripada amplitudo gelombang. Secara hidrodinamis di daerah frekuensi alami, yakni k/( m+a)